Вопрос школьника
В одну цепь последовательно включены никелиновая проволока (длина 1 м, сечение 1 мм2 ). В какой из проволок выделится больше теплоты за одинаковое время?
Ответ от учителя
Для ответа на этот вопрос необходимо знать, как определяется количество выделяемой теплоты в проводнике. Количество теплоты, выделяемой в проводнике, зависит от силы тока, проходящего через проводник, и его сопротивления. Чем больше сила тока и сопротивление проводника, тем больше теплоты выделяется.
Сила тока в цепи будет одинаковой для всех проводников, так как они последовательно включены. Сопротивление проводника можно определить по формуле:
R = ρ * L / S,
где R — сопротивление проводника, ρ — удельное сопротивление материала проводника (для никелиновой проволоки это примерно 1,1 * 10^-6 Ом*м), L — длина проводника, S — площадь поперечного сечения проводника.
Для никелиновой проволоки с длиной 1 м и сечением 1 мм2 сопротивление будет:
R = 1,1 * 10^-6 * 1 / (1 * 10^-6) = 1,1 Ом.
Теплота, выделяемая в проводнике за единицу времени, определяется по формуле:
Q = I^2 * R * t,
где Q — количество выделяемой теплоты, I — сила тока, R — сопротивление проводника, t — время.
Так как сила тока одинакова для всех проводников, то количество выделяемой теплоты будет зависеть только от сопротивления проводника и времени. Чем больше сопротивление проводника, тем больше теплоты выделяется. Поэтому в данном случае больше теплоты выделится в никелиновой проволоке, так как ее сопротивление больше, чем у других проводников в цепи.
