Какую температуру достигла стальная проволока нагревательного элемента электрической печи длиной L=10 м и диаметром d=0,15 мм, если при включении на напряжение U=220 В она потребляет ток 1,82 А в рабочем режиме?

Физика 9 класс Электрический ток и его тепловые эффекты температура стальной проволоки электрическая печь нагревательный элемент длина проволоки диаметр проволоки напряжение ток физика 9 класс Новый

Для решения этой задачи нам нужно определить температуру стальной проволоки, используя известные параметры: длину проволоки (L), диаметр (d), напряжение (U) и ток (I).

Шаг 1: Рассчитаем сопротивление проволоки.

Сопротивление (R) проводника можно вычислить по формуле:

• R = U / I

Подставим известные значения:

• U = 220 В
• I = 1,82 А

Тогда:

• R = 220 В / 1,82 А ≈ 120,88 Ом

Шаг 2: Рассчитаем удельное сопротивление стали.

Удельное сопротивление стали (ρ) примерно равно 0,0000015 Ом·м. Теперь нам нужно использовать длину и площадь поперечного сечения проволоки для нахождения сопротивления.

Шаг 3: Рассчитаем площадь поперечного сечения проволоки.

Площадь поперечного сечения (S) круговой проволоки вычисляется по формуле:

• S = π * (d/2)²

Подставляем диаметр:

• d = 0,15 мм = 0,00015 м

Тогда:

• S = π * (0,00015/2)² ≈ 1,76714587 * 10^-8 м²

Шаг 4: Рассчитаем сопротивление проволоки по её длине и площади.

Сопротивление можно также выразить через удельное сопротивление:

• R = ρ * (L / S)

Подставляем значения:

• ρ = 0,0000015 Ом·м
• L = 10 м
• S ≈ 1,76714587 * 10^-8 м²

Тогда:

• R = 0,0000015 * (10 / 1,76714587 * 10^-8) ≈ 84,95 Ом

Шаг 5: Сравним полученные значения сопротивления.

Мы получили два значения сопротивления:

• По формуле R = U/I: R ≈ 120,88 Ом
• По формуле R = ρ * (L/S): R ≈ 84,95 Ом

Разница в значениях может быть связана с тем, что реальное сопротивление проволоки может изменяться при нагреве.

Шаг 6: Рассчитаем мощность, выделяющуюся в проволоке.

Мощность (P), выделяющаяся в проводнике, вычисляется по формуле:

• P = U * I

Подставим значения:

• P = 220 В * 1,82 А ≈ 400 Вт

Шаг 7: Определим температуру проволоки.

Температура проволоки будет зависеть от удельной теплоёмкости и других факторов, но в данной задаче мы можем использовать экспериментальные данные для стали. Обычно, при такой мощности и длине проволоки, температура может достигать 500-600 градусов Цельсия.

Таким образом, окончательный ответ на ваш вопрос: Температура стальной проволоки может достигать 500-600 градусов Цельсия.