Question

Батарейка с E=4 В и r=1 Ом входит в состав неизвестной цепи. К полюсам батарейки подключён вольтметр. Вольтметр показывает 3,9 В. Ток через батарейку течёт от отрицательного полюса к положительному. Какое количество теплоты выделяется на внутреннем сопротивлении в секунду? Ответ выразите в джоулях, округлите до сотых. Вы можете добавлять поля ответов. Это Сириус. Помогите, пожалуйста. Заранее спасибо.

Answer 1

Ответ:

0,01 и 62,41 Дж

Объяснение:

Возможные варианты цепей показаны на рисунках.

Случай 1. К батарейке подключена нагрузка R. Приняв потенциал нижней точки подключения вольтметра за ноль, проследим за его изменением вдоль крайней левой ветви, сначала он убывает на величину Ir, а затем возрастает на величину ЭДС батарейки, значит вольтметр покажет напряжение

$U=\xi-Ir$

Откуда ток

$I=\frac{\xi-U}{r}=\frac{4-3.9}{1} =0.1$ А

Тепловая мощность, рассеиваемая на внутреннем сопротивлении

$P=I^2r=0.1^2*1=0.01$ Вт

За секунду выделяется 0,01 Дж

Случай 2. К батарейке встречно подключен другой идеальный источник, а вольтметр показывает его ЭДС, т.е. $\xi'=U=3.9$ В, тогда ток по закону Ома для полной цепи

$I'=\frac{\xi+\xi'}{r}=\frac{4+3.9}{1}=7.9$ А

Мощность в этом случае

$P'=I'^2r=7.9^2*1=62.41$ Вт

За секунду выделится 62,41 Дж.

Answer 2

Для определения количества теплоты, выделяемой на внутреннем сопротивлении, мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, который гласит, что мощность, выделяемая на сопротивлении, равна квадрату тока, умноженному на величину сопротивления:

P = I^2 * R

Где: P - мощность (ватт) I - ток (ампер) R - сопротивление (ом)

У нас даны следующие данные: E = 4 В (электродвижущая сила батарейки) V = 3.9 В (напряжение, измеренное вольтметром) r = 1 Ом (внутреннее сопротивление батарейки)

Мы можем использовать закон Ома, чтобы найти ток, проходящий через цепь:

V = E - I * r

Где: V - напряжение на вольтметре E - электродвижущая сила батарейки I - ток

Подставляя известные значения:

3.9 В = 4 В - I * 1 Ом

Теперь мы можем решить это уравнение, чтобы найти значение тока I:

I * 1 Ом = 4 В - 3.9 В I * 1 Ом = 0.1 В I = 0.1 А

Теперь мы можем вычислить мощность, используя найденное значение тока и величину сопротивления:

P = (0.1 А)^2 * 1 Ом P = 0.01 Вт

Чтобы выразить ответ в джоулях, мы можем использовать формулу:

1 Вт = 1 Дж/сек

Таким образом, количество теплоты, выделяемое на внутреннем сопротивлении в секунду, составляет 0.01 Дж/сек.