Question

Спіраль електроплити виготовлена з ніхромового дроту перерізом 0,75 мм 2 і довжиною 100 см. Плиту увімкнено в мережу напругою 220 В. Обчисліть кількість теплоти, що виділиться в спіралі електроплити за 20 с роботи.

Answer 1

Сопротивление спирали:

    R = ρL/S,  где ρ = 1,1 Ом·мм²/м - удельное сопр-е нихрома

                            L = 1 м - длина проволоки

                            S = 0,75 мм² - площадь поперечного сечения

Тогда:

    R = 1,1 · 1 : 0,75 ≈ 1,47 (Ом)

Количество теплоты, выделяемое в спирали при прохождении через нее электрического тока:

    Q = U²t/R = 220² · 20 : 1,47 = 660000 (Дж) = 660 (кДж)

Answer 2

Для обчислення кількості теплоти, що виділиться в спіралі електроплити, можна використовувати закон Джоуля-Ленца. Згідно з цим законом, кількість виділеної теплоти пропорційна квадрату сили струму (I), опору (R) та часу (t):

Q = I^2 * R * t

Спочатку, нам потрібно знайти опір спіралі. Опір можна знайти за допомогою формули:

R = ρ * (L / A)

де ρ - специфічний опір матеріалу (для ніхрому він приблизно 1.10 x 10^-6 Ом * м), L - довжина спіралі (в метрах), A - площа поперечного перерізу спіралі (в квадратних метрах).

Специфічний опір ніхрому вже відомий, а довжина спіралі L = 100 см = 1 м і площа поперечного перерізу A = 0,75 мм^2 = 0,75 * 10^-6 м^2.

Тепер можемо знайти опір R:

R = (1.10 x 10^-6 Ом * м) * (1 м / (0.75 * 10^-6 м^2)) = 1.47 Ом

Тепер ми можемо обчислити силу струму I, використовуючи закон Ома:

U = I * R

де U - напруга (220 В), R - опір (1.47 Ом).

I = U / R = 220 В / 1.47 Ом ≈ 149.66 А

Тепер, коли ми знаємо силу струму, можемо обчислити кількість теплоти:

Q = (149.66 А)^2 * 1.47 Ом * 20 с = 3,318.68 Дж

Отже, кількість теплоти, що виділиться в спіралі електроплити за 20 с роботи, становить близько 3,318.68 Дж (джоулів).