Question

Електрокип'ятильник за 5 хвилин нагріває 0,2 кг води від 14 до 100 градусів за умови, що в його обмотці тече струм 2А. Визначте напругу, подану на електрокип'ятильник ​

Answer 1

Ответ:

Дано:                                   Решение:

t=5 мин=300 сек                P=A/t, P=U*I

m=0,2 кг                              A=P*t=U*I*t

t1=14 C                                 Q=cm(t2-t1)

t2=100 C                              A=Q

I=2 A                                    U*I*t=cm(t2-t1)

Найти:                                  U=cm(t2-t1)/I*t=4200*0.2*(100-14)/2*300=120,4 B

U - ?                                       Ответ: 120,4 B

Answer 2

Для визначення напруги, яка подається на електрокип'ятильник, використаємо закон Джоуля-Ленца, який гласить:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

де:

• $Q$ - електрична енергія, витрачена пристроєм (в джоулях)
• $I$ - струм, що протікає через пристрій (в амперах)
• $R$ - опір пристрою (в омах)
• $t$ - час, протягом якого пристрій працював (в секундах)

Ми знаємо, що струм $I = 2$ А та час $t = 5$ хвилин = 5 х 60 секунд = 300 секунд.

Також нам потрібно визначити електричну енергію $Q$. Це можна зробити знаючи, що вода нагрівається на $\Delta T = 100 - 14 = 86$ градусів Цельсія.

Для цього можемо використати специфічну теплоємність $c$ води, яка вказує, скільки енергії потрібно для нагрівання одного кілограма води на один градус Цельсія. Зазвичай, $c$ для води становить близько 4184 Дж/(кг·°C).

Маса води $m = 0.2$ кг.

Тоді енергія $Q$, необхідна для нагрівання води на $\Delta T$, буде:

$Q = m \cdot c \cdot \Delta T$

$Q = 0.2 \, \text{кг} \cdot 4184 \, \text{Дж/(кг·°C)} \cdot 86 \, \text{°C}$

$Q = 0.2 \, \text{кг} \cdot 360224 \, \text{Дж}$

$Q = 72044.8 \, \text{Дж}$

Тепер ми можемо визначити опір $R$ пристрою, знаючи, що $Q = I^2 \cdot R \cdot t$:

$R = \frac{Q}{I^2 \cdot t}$

$R = \frac{72044.8 \, \text{Дж}}{(2 \, \text{А})^2 \cdot 300 \, \text{с}}$

$R = \frac{72044.8 \, \text{Дж}}{4 \, \text{А}^2 \cdot 300 \, \text{с}}$

$R = \frac{72044.8 \, \text{Дж}}{1200 \, \text{А}^2\cdot \text{с}}$

$R = 60.04 \, \text{Ом}$

Тепер, коли ми знаємо опір $R$ пристрою, ми можемо знайти напругу $U$, використовуючи закон Ома:

$U = I \cdot R$

$U = 2 \, \text{А} \cdot 60.04 \, \text{Ом}$

$U = 120.08 \, \text{В}$

Таким чином, напруга, яка подається на електрокип'ятильник, становить приблизно 120.08 Вольт.