Задача по физике У Сергея Николаевича перегорела нагревательная спираль в паяльнике, который был рассчитан на напряжение 6 В. Для ремонта Сергею Николаевичу потребовалось рассчитать длину нихромовой проволоки, требуемой для изготовления новой спирали. В своём ящике синструментами он нашёл кусок нихромовой проволоки длиной 6 см с площадью поперечного сечения 0,011 мм2. Удельное сопротивление нихрома 1,1 Ом·мм2/м. 1) Чему равно сопротивление найденного куска проволоки? 2) Оказалось, что при такой площади поперечного сечения проволоки, чтобы она нагрелась до необходимой температуры 400 °С, по ней должен течь ток силой не менее 0,42 А. При силе тока в 1,5 А проволока такого поперечного сечения перегорает. Удастся ли починить паяльник с помощью найденного куска проволоки? Ответ подтвердите расчётами. 3)Кусок какой длины необходимо отрезать от найденной проволоки для того, чтобы исправленный с его помощью паяльник обладал максимальной мощностью, и при этом проволока не перегорала?
1) Сопротивление проволоки можно найти по формуле: R = ρ (L/A), где R - сопротивление проволоки, ρ - удельное сопротивление нихрома, L - длина проволоки, A - площадь поперечного сечения. Подставляя данные, получаем: R = 1,1 (6 / 0,011) = 600 Ом.
2) Для того чтобы найти предельную силу тока, при которой проволока не перегорит, можно воспользоваться законом Ома: I = U / R, где I - сила тока, U - напряжение, R - сопротивление. Подставляя данные, получаем: I = 6 / 600 = 0,01 А (или 10 мА), что меньше 0,42 А. Значит, паяльник можно починить используя найденный кусок проволоки.
3) Для того чтобы максимальная мощность была достигнута, сопротивление проволоки должно быть равно половине изначального (300 Ом), так как мощность пропорциональна квадрату силы тока и обратно пропорциональна сопротивлению проволоки. Используя закон Ома, находим длину необходимого куска проволоки: I = U / R, R = ρ (L/A), L = R A / ρ = 300 * 0,011 / 1,1 = 3 м.
Итак, необходимо отрезать кусок проволоки длиной 3 метра для того чтобы исправленный паяльник обладал максимальной мощностью, и при этом проволока не перегорала.
1) Сопротивление проволоки можно найти по формуле:
R = ρ (L/A),
где R - сопротивление проволоки, ρ - удельное сопротивление нихрома, L - длина проволоки, A - площадь поперечного сечения.
Подставляя данные, получаем:
R = 1,1 (6 / 0,011) = 600 Ом.
2) Для того чтобы найти предельную силу тока, при которой проволока не перегорит, можно воспользоваться законом Ома:
I = U / R,
где I - сила тока, U - напряжение, R - сопротивление.
Подставляя данные, получаем:
I = 6 / 600 = 0,01 А (или 10 мА),
что меньше 0,42 А. Значит, паяльник можно починить используя найденный кусок проволоки.
3) Для того чтобы максимальная мощность была достигнута, сопротивление проволоки должно быть равно половине изначального (300 Ом), так как мощность пропорциональна квадрату силы тока и обратно пропорциональна сопротивлению проволоки. Используя закон Ома, находим длину необходимого куска проволоки:
I = U / R,
R = ρ (L/A),
L = R A / ρ = 300 * 0,011 / 1,1 = 3 м.
Итак, необходимо отрезать кусок проволоки длиной 3 метра для того чтобы исправленный паяльник обладал максимальной мощностью, и при этом проволока не перегорала.