Какова средняя сила тока I в проводнике с сопротивлением R=15 Ом, если сила тока равномерно возрастает от I0=0 до максимального значения за время t=5 с, и за это время выделилось количество теплоты Q=10 кДж?

Физика 10 класс Энергия электрического поля. Закон Джоуля Ленца Сила тока проводник сопротивление температура Количество теплоты физика закон Джоуля электрический ток максимальное значение время Новый

Чтобы найти среднюю силу тока I в проводнике, давайте сначала вспомним, как связано выделение теплоты с током и сопротивлением. По закону Джоуля-Ленца, количество теплоты Q, выделяющееся в проводнике, можно выразить через силу тока I, сопротивление R и время t следующим образом:

Формула:

Q = I^2 * R * t

В нашем случае, сила тока I меняется от I0=0 до максимального значения Imax. Так как ток равномерно возрастает, средняя сила тока I будет равна половине максимального значения:

Средняя сила тока:

I = (I0 + Imax) / 2 = Imax / 2

Теперь подставим это значение в формулу для количества теплоты:

Q = (Imax / 2)^2 * R * t

Теперь упростим это уравнение:

1. Подставим известные значения:
• R = 15 Ом
• t = 5 с
• Q = 10 кДж = 10000 Дж
2. Получим уравнение:

10000 = (Imax / 2)^2 * 15 * 5

3. Упростим уравнение:

10000 = (Imax / 2)^2 * 75

4. Разделим обе стороны на 75:

(Imax / 2)^2 = 10000 / 75

5. Вычислим 10000 / 75:

(Imax / 2)^2 = 133.33

6. Теперь извлечем квадратный корень:

Imax / 2 = √133.33

7. И, следовательно, Imax = 2 * √133.33.
8. Вычислим √133.33, что приблизительно равно 11.55:

Imax ≈ 2 * 11.55 ≈ 23.1 А.

9. Теперь найдем среднюю силу тока:

I = Imax / 2 ≈ 23.1 / 2 ≈ 11.55 А.

Ответ: Средняя сила тока I в проводнике составляет примерно 11.55 А.