Спирали сопротивлением 80 Ом каждая включены в сеть напряжением 220 В зажимами, показанными на рисунке 7.2. В каком случае в спиралях выделится наименьшее, а в каком наибольшее количество теплоты?
от

1 Ответ

Дано:
R_спирали = 80 Ом
U_сеть = 220 В

Найти:
Наименьшее и наибольшее количество выделяемой теплоты в спиралях.

Решение:
Выделяемая теплота в спирали определяется законом Джоуля-Ленца:
Q = I^2 * R * t

где:
Q - выделяемая теплота,
I - сила тока,
R - сопротивление спирали,
t - время.

1. Наименьшее количество выделяемой теплоты:
Наименьшее количество теплоты будет выделяться, когда в сети будет наименьшее сопротивление. Это происходит, когда спирали подключены параллельно.

Общее сопротивление для двух параллельно подключенных спиралей:
1 / R_параллельное = 1 / R_спирали + 1 / R_спирали = 1 / 80 Ом + 1 / 80 Ом = 1 / 40 Ом

Сила тока в цепи:
I = U_сеть / R_параллельное = 220 В / 40 Ом = 5.5 A

Теплота:
Q_наименьшее = I^2 * R_спирали * t = (5.5 A)^2 * 80 Ом * t = 302.5 * t джоулей.

2. Наибольшее количество выделяемой теплоты:
Наибольшее количество теплоты будет выделяться, когда в сети будет наибольшее сопротивление. Это происходит, когда спирали подключены последовательно.

Общее сопротивление для двух последовательно подключенных спиралей:
R_последовательное = R_спирали + R_спирали = 80 Ом + 80 Ом = 160 Ом

Сила тока в цепи:
I = U_сеть / R_последовательное = 220 В / 160 Ом = 1.375 A

Теплота:
Q_наибольшее = I^2 * R_спирали * t = (1.375 A)^2 * 80 Ом * t = 151 * t джоулей.

Ответ:
Наименьшее количество выделяемой теплоты в спиралях составляет 302.5 * t джоулей.
Наибольшее количество выделяемой теплоты в спиралях составляет 151 * t джоулей.
от