Сопротивление обмотки школьного реостата равно R = 25 Ом. Сколько тепла выделяется за 2 минуты в данной цепи, если движок реостата находится...
Условие:
Сопротивление обмотки школьного реостата равно R = 25 Ом. Сколько тепла выделяется за 2 минуты в данной цепи, если движок реостата находится в точке С, делящей его длину в соотношении 1:4, а между точками А и В приложено напряжение 12 В. Изменением сопротивления вследствие нагрева пренебречь.
Решение:
Для решения этой задачи мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, который гласит, что количество тепла, выделяющегося в цепи, пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению цепи, а также времени, в течение которого протекает ток.
Сначала найдем силу тока, протекающего через реостат. Поскольку точка С делит реостат в соотношении 1:4, то сопротивление между точками А и С составляет 1/5 от общего сопротивления реостата:
R_AC = R/5 = 25 Ом / 5 = 5 Ом
Сопротивление между точками С и В составляет 4/5 от общего сопротивления реостата:
R_CB = 4/5 * R = 4/5 * 25 Ом = 20 Ом
Теперь мы можем найти силу тока, используя закон Ома:
I = U / R_AC = 12 В / 5 Ом = 2.4 А
Теперь мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, чтобы найти количество тепла, выделяющегося в цепи:
Q = I^2 * R_CB * t
где Q - количество тепла (в джоулях), I - сила тока (в амперах), R_CB - сопротивление цепи (в омах), t - время (в секундах).
В задаче дано время в минутах, поэтому нужно перевести его в секунды:
t = 2 мин * 60 сек/мин = 120 сек
Теперь мы можем подставить значения в формулу:
Q = (2.4 А)^2 * 20 Ом * 120 сек = 1382.4 Дж
Таким образом, в данной цепи выделяется 1382.4 Дж тепла за 2 минуты.