Сила тока в проводнике сопротивлением R=20 Ом нарастает в течение времени ∆t=2с по линейному закону от I1=0А до Imax=6А. Определить количество теплоты Q1, выделившееся в этом проводнике за первую секунду и Q2 − за вторую, а также найти отношение этих количеств теплот Q2/Q1.
Другие предметыУниверситетЭлектрический ток и Joule-Lenz законСила токапроводниксопротивлениеКоличество теплотыфизикауниверситетлинейный законотношение теплотq1q2
Для решения задачи, давайте сначала вспомним, как рассчитывается количество теплоты, выделяющееся в проводнике. Количество теплоты Q, выделяющееся в проводнике, можно вычислить по формуле:
Q = I^2 * R * t
где:
В данной задаче у нас есть проводник с сопротивлением R = 20 Ом, и ток нарастает от I1 = 0 А до Imax = 6 А за время ∆t = 2 с по линейному закону. Это означает, что ток изменяется равномерно.
Теперь давайте найдем силу тока в каждую из секунд:
Сила тока I1 в первой секунде будет:
I1 = (Imax / ∆t) * t = (6 А / 2 с) * t = 3t
На момент t = 1 с, I1 = 3 * 1 = 3 А.
Сила тока I2 во второй секунде будет:
I2 = (Imax / ∆t) * t = (6 А / 2 с) * t = 3t
На момент t = 2 с, I2 = 3 * 2 = 6 А.
Теперь мы можем рассчитать количество теплоты, выделившееся в проводнике за первую и вторую секунды:
1. За первую секунду (t = 1 с):
Используя формулу Q:
Q1 = I1^2 * R * t = (3 А)^2 * 20 Ом * 1 с = 9 * 20 * 1 = 180 Дж.
2. За вторую секунду (t = 2 с):
Используя формулу Q:
Q2 = I2^2 * R * t = (6 А)^2 * 20 Ом * 1 с = 36 * 20 * 1 = 720 Дж.
Теперь найдем отношение Q2 к Q1:
Q2 / Q1 = 720 Дж / 180 Дж = 4.
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в проводнике за первую секунду, составляет 180 Дж, за вторую секунду - 720 Дж, а отношение Q2 к Q1 равно 4.