ДАЮ СТО БАЛЛОВ, пожалуйста максимально правильно
Ответы
Ответ:
1. Ділянка електричного кола має такий вигляд:
- Амперметр показує силу струму, яка дорівнює 2 А.
- Вольтметр показує напругу, яка дорівнює 12 В.
Знаючи силу струму і напругу, ми можемо знайти загальний опір кола за законом Ома: R = V/I. В цьому випадку:
R = 12 В / 2 А = 6 Ом.
Тепер ми знаємо загальний опір кола, який дорівнює 6 Ом. Оскільки всі резистори в колі мають однаковий опір (1 Ом), то їх може бути 6 штук (6 Ом / 1 Ом/резистор). Тепер розглянемо кожний резистор:
- Опір кожного з резисторів = 1 Ом (за умовою).
- Сила струму в кожному резисторі дорівнює загальній силі струму, тобто 2 А.
- Напруга на кожному резисторі обчислюється за законом Ома: U = I * R. Таким чином, напруга на кожному резисторі також дорівнює 2 В.
Загальна сила струму в колі - 2 А, напруга в колі - 12 В.
2. Для розрахунку площі поперечного перерізу провідника використовуємо закон Ома: U = I * R, де U - напруга, I - сила струму, R - опір провідника.
Отже, опір провідника R = U / I = 6 В / 150 А = 0,04 Ом.
Для обчислення площі поперечного перерізу провідника можна використовувати формулу опору провідника: R = (ρ * L) / A, де ρ - специфічний опір матеріалу (у вас це мідь), L - довжина провідника, A - площа поперечного перерізу.
Мідь має специфічний опір приблизно 0,0000017 Ом·м (відомо з літератури).
Підставимо відомі значення:
0,04 Ом = (0,0000017 Ом·м * 2 м) / A.
Перегрупуємо рівняння:
A = (0,0000017 Ом·м * 2 м) / 0,04 Ом = 0,000085 м².
Тобто, площа поперечного перерізу провідника має бути приблизно 0,000085 м².
3. Для розрахунку довжини ніхромового дроту використовуємо закон Джоуля-Ленца: Q = I² * R * t, де Q - тепло, I - сила струму, R - опір дроту, t - час.
Ми знаємо силу струму (150 А), опір дроту (ніхром має певний специфічний опір), і час (5 хвилин, який переводимо в секунди: 5 хвилин * 60 секунд = 300 секунд).
Також, напруга в мережі V = 220 В.
Специфічний опір ніхрому приблизно 1,1 * 10^(-6) Ом·м (відомо з літератури).
Тепер ми можемо розрахувати довжину:
Q = I² * R * t,
R = V / I,
Q = (I² * (V / I) * t,
Q = V * I * t.
Підставляючи відомі значення, отримуємо:
Q = 220 В * 150 А * 300 с = 9 900 000 Дж.
Тепер використовуємо закон Джоуля-Ленца для знаходження довжини дроту:
Q = I² * R * t,
R = ρ * (L / A),
Q = (I² * (ρ * (L / A)) * t.
Ми знаємо Q, I, ρ, t і можемо знайти A з попереднього завдання (A = 0,000085 м²).
Підставимо ці значення та вирішимо рівняння:
9 900 000 Дж = (150 А)² * (1,1 * 10^(-6) Ом·м) * (L / 0,000085 м²) * 300 с.
Після обчислень отримуємо:
L ≈ 2,15 метрів.
Тобто, довжина ніхромового дроту близько 2,15 метра.
4. Потужність P