Question

Последовательно соединенные медная и стальная проволоки одинаковой длинны и сечения подсоединены к батарее.У какой из них выделится большее количество теплоты в протяжении одинакового времени.Ответ обоснуйте!

Answer 1

Ответ вытекает из обоснования:
поскольку сечения и длины проводников одинаковы, бОльшим сопротивлением обладает, конечно, железный проводник, ибо удельное сопротивление железа больше удельного сопротивления меди. Проводники соединенны последовательно, значит, через них течёт одинаковый ток.

В соответствии с формулой
Q = i²Rt
бОльшее количество теплоты выделится на проводнике с бОльшим сопротивлением, значит - на железном.

Answer 2

R_cu = ro_cu*L/S
R_fe = ro_fe*L/S

I_fe=I_cu=I = U/(R_cu+R_fe)

U_cu = I * R_cu = U * R_cu/ (R_cu+R_fe)
U_fe = I * R_fe = U * R_fe /(R_cu+R_fe)

P_cu = I_cu*U_cu = U/(R_cu+R_fe) * U * R_cu/ (R_cu+R_fe) = U^2/(R_cu+R_fe)^2 * R_cu
P_fe = I_cu*U_fe = U/(R_cu+R_fe) * U * R_fe/(R_cu+R_fe) = U^2/(R_cu+R_fe)^2 * R_fe
или
P_cu = I^2*R_cu
P_fe = I^2*R_fe

Q_cu=P_cu*t
Q_fe=P_fe*t

Q_cu/Q_fe = P_cu /P_fe = R_cu /R_fe =ro_cu /ro_fe ~ 0,017/0,098 ~ 0,17 < 1

ro_cu~0,017 Ом*mm^2/m - удельное сопротивление меди
ro_fe~0,098 Ом*mm^2/m - удельное сопротивление железа

теплота на медном участке меньше теплоты на железном участке ~ в 5,5 раз

Answer 3

Когда проводники подключены к батарее, ток начинает течь через них, а это означает, что в проводниках будет выделяться теплота. Однако, медь и сталь имеют различные характеристики, которые могут влиять на количество теплоты, выделяющееся в каждом проводнике.

Медь является хорошим проводником электричества, а сталь - плохим. Это означает, что в медной проволоке будет течь больший ток, чем в стальной проволоке при одинаковом напряжении, так как медь имеет более низкое сопротивление. Больший ток в медной проволоке приведет к большему количеству выделяющейся теплоты, так как тепловое выделение в проводнике пропорционально квадрату тока.

Следовательно, медная проволока выделит большее количество теплоты в протяжении одинакового времени, чем стальная проволока одинаковой длины и сечения, подключенные к батарее.