Номер 6, страница 174 - гдз по физике 10 класс учебник Громыко, Зенькович

6. Спираль нагревательного элемента, сопротивление которой $R = 38 \text{ Ом}$, подключена к источнику тока с ЭДС $\mathcal{E} = 12 \text{ В}$ и внутренним сопротивлением $r = 2,0 \text{ Ом}$. Определите количество теплоты, которое выделится в спирали за промежуток времени $t = 10 \text{ мин}$.

Дано:

Сопротивление спирали $R = 38$ Ом

ЭДС источника тока $\mathscr{E} = 12$ В

Внутреннее сопротивление источника $r = 2,0$ Ом

Время $t = 10$ мин

$t = 10 \text{ мин} = 10 \times 60 \text{ с} = 600 \text{ с}$

Найти:

Количество теплоты $Q$

Решение:

Количество теплоты, которое выделяется в спирали, можно определить с помощью закона Джоуля-Ленца:

$Q = I^2 R t$

где $I$ – сила тока в цепи, $R$ – сопротивление спирали, а $t$ – время протекания тока.

Для нахождения силы тока $I$ в цепи воспользуемся законом Ома для полной цепи, который учитывает как внешнее сопротивление $R$, так и внутреннее сопротивление источника $r$:

$I = \frac{\mathscr{E}}{R + r}$

Подставим числовые значения в формулу для силы тока:

$I = \frac{12 \text{ В}}{38 \text{ Ом} + 2,0 \text{ Ом}} = \frac{12 \text{ В}}{40 \text{ Ом}} = 0,3 \text{ А}$

Теперь, когда сила тока известна, можем рассчитать количество теплоты, выделившееся в спирали:

$Q = (0,3 \text{ А})^2 \times 38 \text{ Ом} \times 600 \text{ с}$

$Q = 0,09 \text{ А}^2 \times 38 \text{ Ом} \times 600 \text{ с} = 2052 \text{ Дж}$

Таким образом, за 10 минут в спирали выделится 2052 Дж теплоты. Это значение также можно представить как 2,052 кДж.

Ответ: $2052 \text{ Дж}$.