УПРАЖНЕНИЕ 37 1. Какое количество теплоты выделится за 30 мин проволочной спиралью сопротивлением 20 Ом при силе тока 5 А? 2. В сеть включены параллельно две лампы. Сопротивление одной лампы больше, чем второй. В какой из ламп выделится большее количество теплоты за равное время? 3. Спираль нагревательного прибора — рефлектора при помощи шнура и вилки соединяется с розеткой. Шнур состоит из проводов, подводящих ток к спирали, покрытых изоляцией. Спираль и провода соединены последовательно. Как распределяется подаваемое от сети напряжение между проводами и спиралью? Почему спираль раскаляется, а провода почти не нагреваются? Какими особенностями устройства спирали и проводов достигается эта разница? 4. В цепь источника тока включены последовательно три проволоки одинакового сечения и длины: медная, стальная и никелиновая. Какая из них больше нагреется? Ответ обоснуйте и по возможности проверьте в классе на опыте.

Здравствуйте, ребята! Давайте решим эти задачи по физике. **Задача 1:** Дано: * Время (t = 30) мин = (30 cdot 60 = 1800) с * Сопротивление (R = 20) Ом * Сила тока (I = 5) А Найти: Количество теплоты (Q) Решение: Количество теплоты, выделившееся в проводнике, можно найти по закону Джоуля-Ленца: (Q = I^2 cdot R cdot t) Подставим значения: (Q = 5^2 cdot 20 cdot 1800 = 25 cdot 20 cdot 1800 = 500 cdot 1800 = 900000) Дж = 900 кДж Ответ: **900 кДж** **Задача 2:** В случае параллельного соединения двух ламп, напряжение на обеих лампах одинаковое. Количество теплоты, выделяющееся в лампе, можно рассчитать по формуле: (Q = \frac{U^2}{R} cdot t) где (U) – напряжение, (R) – сопротивление, (t) – время. Так как время и напряжение одинаковы для обеих ламп, то количество теплоты обратно пропорционально сопротивлению. Это означает, что в лампе с меньшим сопротивлением выделится больше тепла. Ответ: В лампе с меньшим сопротивлением выделится больше тепла. **Задача 3:** В нагревательном приборе спираль и провода соединены последовательно. Это означает, что через них протекает один и тот же ток. Напряжение распределяется между проводами и спиралью пропорционально их сопротивлениям. Спираль нагревается сильнее, чем провода, потому что спираль имеет гораздо большее сопротивление, чем провода. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально его сопротивлению: (Q = I^2 cdot R cdot t). Поскольку ток (I) одинаков для спирали и проводов, а сопротивление (R) спирали намного больше, то и теплоты в спирали выделяется значительно больше. Особенности устройства спирали и проводов, приводящие к этой разнице: 1. Материал: Спираль изготавливается из материала с высоким удельным сопротивлением (например, нихром), а провода – из материала с низким удельным сопротивлением (например, медь). 2. Геометрия: Спираль имеет большую длину и меньшую площадь поперечного сечения по сравнению с проводами, что также увеличивает её сопротивление. **Задача 4:** В цепь включены последовательно медная, стальная и никелиновая проволоки одинаковой длины и сечения. При последовательном соединении через все проволоки течет одинаковый ток. Количество теплоты, выделяющееся в каждой проволоке, определяется законом Джоуля-Ленца: (Q = I^2 cdot R cdot t). Сопротивление проволоки зависит от удельного сопротивления материала, длины и площади поперечного сечения: (R = \rho \frac{L}{A}), где ( \rho ) – удельное сопротивление, (L) – длина, (A) – площадь поперечного сечения. Поскольку длина и сечение одинаковы, сопротивление зависит только от удельного сопротивления материала. Удельное сопротивление: * Меди: (1.7 cdot 10^{-8}) Ом·м * Стали: (10-20 cdot 10^{-8}) Ом·м (зависит от марки стали) * Никелина: (40-42 cdot 10^{-8}) Ом·м Так как никелиновая проволока имеет наибольшее удельное сопротивление, она нагреется сильнее всего. Стальная проволока нагреется больше, чем медная. Ответ: Никелиновая проволока нагреется больше всех, затем стальная, и меньше всех – медная.