Вопрос школьника
Какое количество теплоты за 1 мин выделяется в 1 м никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 0,45 мм2, если в проволоке сила тока 4 А
Ответ от учителя
Для решения данной задачи необходимо использовать закон Джоуля-Ленца, который гласит, что количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении через него электрического тока, пропорционально квадрату силы тока и времени, в течение которого ток протекает через проводник, а также пропорционально сопротивлению проводника.
Формула для расчета количества теплоты, выделяемой в проводнике, выглядит следующим образом:
Q = I^2 * R * t,
где Q — количество теплоты, выделяемое в проводнике, I — сила тока, R — сопротивление проводника, t — время, в течение которого ток протекает через проводник.
Для расчета количества теплоты, выделяемой в никелиновой проволоке, необходимо знать ее сопротивление. Сопротивление проводника можно вычислить по формуле:
R = ρ * L / S,
где ρ — удельное сопротивление материала проводника, L — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.
Удельное сопротивление никелина при комнатной температуре составляет около 7,8 * 10^-8 Ом * м. Длину проводника не указано в условии задачи, поэтому ее значение необходимо уточнить. Площадь поперечного сечения проволоки указана в мм^2, поэтому ее необходимо перевести в м^2:
S = 0,45 мм^2 = 0,45 * 10^-6 м^2.
Теперь можно вычислить сопротивление проволоки:
R = 7,8 * 10^-8 Ом * м * L / 0,45 * 10^-6 м^2 = 1,733 * 10^-1 Ом * L.
Подставляя значения сопротивления проволоки, силы тока и времени в формулу для расчета количества теплоты, получаем:
Q = 4^2 * 1,733 * 10^-1 Ом * L * 60 с = 41,592 * L Дж.
Таким образом, количество теплоты, выделяемое в 1 м никелиновой проволоки с площадью поперечного сечения 0,45 мм^2, при силе тока 4 А в течение 1 минуты, составляет 41,592 * L Дж, где L — длина проволоки в метрах.
