Какова длина однородного медного проводника, если на него в течение 20 секунд приложили напряжение в 1 вольт, и температура проводника изменилась на 10 кельвинов? Удельное сопротивление меди равно 1,7 на 10 в минус восьмой степени ом умножить на метр. Рассеянием тепла пренебречь.

Если не трудно, напишите, как вы её решили. Заранее благодарю.

Физика 11 класс Электрические цепи и закон Ома длина проводника медный проводник напряжение температура удельное сопротивление физика 11 класс расчет сопротивления закон Ома Новый

Для решения задачи нам необходимо использовать закон Джоуля-Ленца, который описывает зависимость выделяемого тепла от тока, сопротивления и времени. Также нам нужно учитывать, что температура проводника изменяется в результате выделения тепла.

Шаги решения:

1. Запишем закон Джоуля-Ленца:

   Q = I²Rt

   где Q - выделившееся тепло, I - ток, R - сопротивление, t - время.

2. Определим сопротивление проводника:

   Сопротивление R можно выразить через удельное сопротивление ρ, длину L и площадь поперечного сечения A проводника:

   R = ρ(L/A)

3. Подставим выражение для R в закон Джоуля-Ленца:

   Q = I²(ρ(L/A))t

4. Связь между током и напряжением:

   Согласно закону Ома, I = U/R. Подставим это в уравнение:

   Q = (U/R)²(R)t = (U²/R)t

5. Теперь выразим Q через изменение температуры:

   Изменение температуры связано с выделением тепла по формуле:

   Q = mcΔT

   где m - масса проводника, c - удельная теплоемкость меди, ΔT - изменение температуры.

6. Массу проводника можно выразить через его объем и плотность:

   m = ρm * V = ρm * (A * L),

   где ρm - плотность меди (приблизительно 8960 кг/м³), V - объем проводника.

7. Теперь у нас есть два выражения для Q:

   Q = (U²/R)t = ρm * A * L * c * ΔT

8. Приравняем оба выражения и выразим L:

   U²t = (ρm * A * c * ΔT) * (ρL/A)

   Перепишем уравнение:

   U²t = ρm * c * ΔT * L

   L = (U²t) / (ρm * c * ΔT)

9. Подставим известные значения:
• U = 1 В
• t = 20 с
• ρ = 1.7 * 10^-8 Ом * м
• c (удельная теплоемкость меди) ≈ 385 Дж/(кг·К)
• ρm (плотность меди) ≈ 8960 кг/м³
• ΔT = 10 К
10. Теперь подставим все значения в формулу:

    L = (1² * 20) / (1.7 * 10^-8 * 8960 * 385 * 10)

11. Выполним расчеты:

    L ≈ (20) / (1.7 * 10^-8 * 8960 * 3850)

    В результате получим длину L в метрах.

Таким образом, длина однородного медного проводника будет равна рассчитанному значению.