Номер 2, страница 42 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 6. Работа и мощность электрического тока. Вариант 2 - номер 2, страница 42.

Условие.

2*. Чему равно количество теплоты, выделяемое на этом резисторе за 1 мин?

Решение.

Для решения данной задачи необходимо знать параметры резистора (сопротивление) и электрической цепи, в которую он включен (сила тока или напряжение). Эти данные, как правило, приводятся в условии предыдущей задачи или в общем контексте. Поскольку в предоставленном фрагменте эти данные отсутствуют, для демонстрации полного решения примем следующие гипотетические, но реалистичные значения: напряжение на резисторе составляет $U = 120$ В, а его сопротивление $R = 30$ Ом.

Дано:

$U = 120 \text{ В}$
$R = 30 \text{ Ом}$
$t = 1 \text{ мин}$

$t = 1 \text{ мин} = 60 \text{ с}$

Найти:

$\text{Q}$

Решение:

Количество теплоты ($\text{Q}$), выделяемое на резисторе при прохождении через него электрического тока, определяется законом Джоуля-Ленца. Этот закон может быть выражен в нескольких формах:

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

$Q = U \cdot I \cdot t$

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

В этих формулах $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление, $\text{U}$ — напряжение, $\text{t}$ — время прохождения тока.

Поскольку в наших принятых условиях известны напряжение ($\text{U}$), сопротивление ($\text{R}$) и время ($\text{t}$), наиболее удобной для расчета является третья формула:

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

Подставим числовые значения в эту формулу, предварительно убедившись, что все величины выражены в единицах СИ:

$Q = \frac{(120 \text{ В})^2}{30 \text{ Ом}} \cdot 60 \text{ с}$

Сначала вычислим квадрат напряжения:

$(120 \text{ В})^2 = 14400 \text{ В}^2$

Теперь подставим это значение обратно в формулу:

$Q = \frac{14400 \text{ В}^2}{30 \text{ Ом}} \cdot 60 \text{ с}$

Вычислим мощность, выделяемую на резисторе ($P = U^2/R$):

$P = \frac{14400}{30} = 480 \text{ Вт}$

Теперь найдем количество теплоты:

$Q = 480 \text{ Вт} \cdot 60 \text{ с} = 28800 \text{ Дж}$

Полученное значение можно для удобства перевести в килоджоули (кДж), учитывая, что $1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж}$:

$Q = \frac{28800}{1000} \text{ кДж} = 28.8 \text{ кДж}$

Ответ: при принятых гипотетических условиях ($U = 120$ В, $R = 30$ Ом) количество теплоты, выделяемое на резисторе за 1 минуту, равно $28800 \text{ Дж}$ или $28.8 \text{ кДж}$.