Question

Имеются три нагревательные спирали с электрическим сопротивлением 3 Ом каждая и источник постоянного тока напряжением 12В. Нужно подключить эти спирали так, что бы получился нагреватель с наибольшей мощностью. Нужно нарисовать схему и рассчитать за какое время такой нагреватель нагреет воду массой 0,5 кг от 28 градусов Цельсия до кипения. Удельная теплоемкость воды 4200 Дж/кгС

Answer 1

При параллельном соединении и неизменном напряжении общее сопротивление цепи наименьшее, ток наибольший и выделяемая мощность наибольшая
R=Ro/3
Q=I^2*R*t=U^2/R*t=c*m*(T2-T1)
t=c*m*(T2-T1)*R/U^2=c*m*(T2-T1)*Ro/(3*U^2)=
=4200*0,5*(100-28)*3/(3*12^2) сек = 1050 сек = 17,5 мин

Answer 2

Дано R1=R2=R3=3 Ом     U=12 В     m=0,5 кг    t1=28C    t2=100C   T- ?

при параллельном соединении P=P1+P2+P3=3*U^2/R1

Q=P*T=3*U^2*T/R1

Q=с*m*(t2-t1)=4200*0,5*72=151200 Дж

T=Q*R1/3*U^2=151200*3/3*144=151200/144=1050 с

Answer 3

Для создания нагревателя с наибольшей мощностью, необходимо подключить три нагревательные спирали параллельно. При параллельном подключении сопротивления схемы уменьшается, что приводит к увеличению тока и мощности нагревателя.

Схема подключения:

``` +-----------------+ | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |