Какой должен быть диаметр железного проводника длиной 5 м, чтобы замкнуть им элемент с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом, чтобы получить ток 0,6 А?

Решите задачу.

Физика 10 класс Электрический ток и сопротивление диаметр проводника длина проводника ЭДС 1,5 В внутреннее сопротивление ток 0,6 А задача по физике Новый

Для решения данной задачи необходимо использовать закон Ома и формулы, связанные с электрическим сопротивлением проводника. Рассмотрим шаги, которые помогут нам найти искомый диаметр проводника.

1. Определение полного сопротивления цепи:

   Согласно закону Ома, полное сопротивление цепи (R_total) можно выразить как:

   R_total = R_internal + R_wire

   где R_internal - внутреннее сопротивление источника, а R_wire - сопротивление проводника.

2. Расчет полного сопротивления:

   Мы знаем, что ток (I) в цепи равен 0,6 А, а ЭДС (E) равна 1,5 В. Используя закон Ома, можно выразить полное сопротивление через ЭДС и ток:

   R_total = E / I = 1,5 В / 0,6 А = 2,5 Ом

3. Расчет сопротивления проводника:

   Теперь подставим известные значения в формулу для полного сопротивления:

   2,5 Ом = 0,2 Ом + R_wire

   Отсюда следует, что:

   R_wire = 2,5 Ом - 0,2 Ом = 2,3 Ом

4. Формула для сопротивления проводника:

   Сопротивление проводника можно выразить через его длину (L), площадь поперечного сечения (S) и удельное сопротивление материала (ρ):

   R_wire = ρ * (L / S)

   где:

   • ρ - удельное сопротивление железа (примерно 0,000001 Ω·м),
   • L - длина проводника (5 м),
   • S - площадь поперечного сечения проводника.
5. Выражение площади через диаметр:

   Площадь поперечного сечения (S) можно выразить через диаметр (d) проводника:

   S = π * (d/2)² = (π/4) * d²

6. Подстановка и расчет:

   Теперь подставим выражение для площади в формулу сопротивления:

   R_wire = ρ * (L / S) = ρ * (L / ((π/4) * d²))

   Подставим известные значения:

   2,3 Ом = 0,000001 Ω·м * (5 м / ((π/4) * d²))

   Теперь решим уравнение относительно d:

   d² = (0,000001 Ω·м * 5 м) / (2,3 Ом * (π/4))

   d² = 0,000005 / (2,3 * (π/4))

   Теперь вычислим d:

   d = √(0,000005 / (2,3 * (π/4)))

7. Итоговый расчет:

   После вычислений получим значение диаметра d. Для точности расчетов желательно использовать калькулятор.

Таким образом, мы можем найти необходимый диаметр железного проводника, чтобы обеспечить заданные условия в цепи.