Номер 4, страница 179 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 3. Электрические явления. Параграф 43. Работа и мощность тока. Вопросы - номер 4, страница 179.

Условие.

4. Сложите мощности всех имеющихся у вас дома электрических устройств. Допустимо ли их одновременное включение в сеть? Почему?

Решение.

Поскольку точный набор и мощность электрических устройств являются индивидуальными для каждого дома, для решения задачи воспользуемся примерным перечнем приборов для средней квартиры.

Сложите мощности всех имеющихся у вас дома электрических устройств.

Для расчета суммарной мощности составим список распространенных бытовых электроприборов и их средней мощности.

Дано:

Примерный перечень электроприборов и их мощность:
- Электрический чайник: $P_1 = 2000$ Вт
- Микроволновая печь: $P_2 = 1000$ Вт
- Стиральная машина: $P_3 = 2000$ Вт
- Холодильник: $P_4 = 150$ Вт
- Электрическая плита (с духовкой): $P_5 = 7000$ Вт
- Телевизор: $P_6 = 100$ Вт
- Компьютер: $P_7 = 400$ Вт
- Освещение (суммарно): $P_8 = 150$ Вт
- Утюг: $P_9 = 2200$ Вт
- Фен: $P_{10} = 1800$ Вт

Найти:

Суммарную мощность всех приборов $P_{общ}$ - ?

Решение:

Чтобы найти общую мощность, необходимо сложить мощности всех указанных приборов:

$P_{общ} = P_1 + P_2 + P_3 + P_4 + P_5 + P_6 + P_7 + P_8 + P_9 + P_{10}$

$P_{общ} = 2000 + 1000 + 2000 + 150 + 7000 + 100 + 400 + 150 + 2200 + 1800 = 16800$ Вт.

Переведем результат в киловатты: $16800 \text{ Вт} = 16.8 \text{ кВт}$.

Ответ: Суммарная мощность всех основных электроприборов в доме может составлять примерно $16.8$ кВт.

Допустимо ли их одновременное включение в сеть? Почему?

Для ответа на этот вопрос нужно сравнить общую потребляемую мощность с максимально допустимой мощностью для бытовой электросети.

Дано:

Суммарная мощность приборов: $P_{общ} = 16800$ Вт.
Стандартное напряжение в бытовой сети: $U = 220$ В.
Номинальный ток вводного автоматического выключателя (типовое значение для квартиры): $I_{макс} = 25$ А.

Найти:

Определить допустимость одновременного включения и объяснить причину.

Решение:

1. Сначала определим максимально допустимую мощность $P_{макс}$, на которую рассчитана электросеть квартиры. Она вычисляется по формуле:

$P_{макс} = U \cdot I_{макс}$

$P_{макс} = 220 \text{ В} \cdot 25 \text{ А} = 5500$ Вт, или $5.5$ кВт.

2. Теперь сравним суммарную мощность всех приборов $P_{общ}$ с максимально допустимой мощностью сети $P_{макс}$:

$P_{общ} (16.8 \text{ кВт}) > P_{макс} (5.5 \text{ кВт})$

Как видно, общая мощность всех приборов более чем в три раза превышает допустимый предел. Следовательно, их одновременное включение недопустимо.

3. Объясним, почему это недопустимо. При одновременном включении всех приборов им потребуется ток, равный:

$I_{общ} = \frac{P_{общ}}{U} = \frac{16800 \text{ Вт}}{220 \text{ В}} \approx 76.4$ А.

Этот ток ($76.4$ А) почти в три раза превышает номинальный ток автоматического выключателя ($\text{25}$ А). Такое состояние называется перегрузкой сети. Электропроводка в доме не рассчитана на протекание такого большого тока и начнет сильно нагреваться. Это может привести к расплавлению изоляции, короткому замыканию и, как следствие, к пожару. Для защиты от таких ситуаций и служит автоматический выключатель, который при превышении допустимого тока мгновенно размыкает цепь, прекращая подачу электричества. Таким образом, при попытке включить все приборы одновременно, он просто "выбьет".

Ответ: Нет, одновременное включение всех электрических устройств в сеть недопустимо. Это связано с тем, что их суммарная мощность ($16.8$ кВт) и требуемый для их работы ток ($\approx 76.4$ А) значительно превышают предельные значения, на которые рассчитана бытовая электросеть (например, $5.5$ кВт и $\text{25}$ А). Это вызовет перегрузку и немедленное срабатывание защитного автоматического выключателя для предотвращения повреждения проводки и возникновения пожара.