Источник тока с ЭДС 12 В и внутренним сопротивлением 1 Ом при замыкании никелиновой проволокой диаметром 0,5 мм дает ток 0,8 А. Найдите длину проволоки, если удельное сопротивление никелина 4,2 * 10-7 Ом • м.
от

1 Ответ

Дано:
- ЭДС источника (U) = 12 В
- Внутреннее сопротивление (r) = 1 Ом
- Ток (I) = 0,8 А
- Диаметр проволоки (d) = 0,5 мм = 0,0005 м
- Удельное сопротивление никелина (ρ) = 4,2 * 10^(-7) Ом • м

Найти:
- Длину проволоки (L)

Решение:

1. Сначала найдем радиус проволоки:
   Радиус (R) = d / 2 = 0,0005 м / 2 = 0,00025 м

2. Теперь найдем площадь поперечного сечения проволоки (S):
   S = π * R^2
   S = π * (0,00025 м)^2
   S ≈ 1,9635 * 10^(-7) м^2

3. Используем закон Ома для полного сопротивления цепи:
   U = I * (R + r)
   
   Где R - сопротивление никелиновой проволоки, которое можно выразить через удельное сопротивление:
   R = ρ * (L / S)

4. Подставим в уравнение:
   U = I * (ρ * (L / S) + r)

5. Подставим известные значения:
   12 В = 0,8 А * (4,2 * 10^(-7) Ом•м * (L / (1,9635 * 10^(-7) м^2)) + 1 Ом)

6. Переносим внутреннее сопротивление в правую часть:
   12 В - 0,8 А * 1 Ом = 0,8 А * (4,2 * 10^(-7) Ом•м * (L / (1,9635 * 10^(-7) м^2)))

7. Вычисляем левую часть:
   12 В - 0,8 В = 11,2 В

8. Теперь упростим уравнение:
   11,2 В = 0,8 А * (4,2 * 10^(-7) Ом•м * (L / (1,9635 * 10^(-7) м^2)))

9. Разделим обе части на 0,8 А:
   14 В/А = 4,2 * 10^(-7) Ом•м * (L / (1,9635 * 10^(-7) м^2))

10. Умножим обе стороны на (1,9635 * 10^(-7) м^2):
    L = (14 В/А) * (1,9635 * 10^(-7) м^2) / (4,2 * 10^(-7) Ом•м)

11. Теперь подставим и посчитаем длину:
    L ≈ (14 * 1,9635) / 4,2
    L ≈ 6,62 м

Ответ:
Длина проволоки составляет примерно 6,62 метра.
от