Изготовлены два типа нагревательных элементов в виде проволочных катушек с одинаковым числом витков. в нагревателе первого типа провод намотан на каркас с треугольным поперечным сечением, а в нагревателе
второго типа - на каркас квадратного сечения. площади поперечных сечений каркасов одинаковы. нагревательные элементы поочередно подключают к источнику напряжения u. при этом мощность на нагревательном элементе
рассчитывается по формуле p=u^2/r, где r - сопротивление нагревательного элемента. мощность нагревателя какого типа (с каркасом треугольного или квадратного сечения) больше?
Ответы на вопрос:
изготовлены два типа нагревательных элементов в виде проволочных катушек с одинаковым числом витков. в нагревателе первого типа провод намотан на каркас с треугольным поперечным сечением, а в нагревателе второго типа - на каркас квадратного сечения. площади поперечных сечений каркасов одинаковы. нагревательные элементы поочередно подключают к источнику напряжения u. при этом мощность на нагревательном элементе рассчитывается по формуле p=u^2/r, где r - сопротивление нагревательного элемента. мощность нагревателя какого типа (с каркасом треугольного или квадратного сечения) больше?
решение
в данной необходимо определить какое из сопротивлений больше, на треугольном каркасе или на квадратном. сопротивление двух проводников из одинакового материала и одинакового сечения зависит только от длины проводника. какого длина больше - того и сопротивление больше. из данной формулы мы видим, что зависимость от сопротивления - обратная. т.е. чем больше сопротивление, тем меньше мощность. длину проводника мы можем определить из периметров фигур (треугольника и квадрата). чей периметр больше, того длина проводника больше, значит сопротивление того проводника больше, а значит мощность на нагревательном элементе меньше. учитывая, что площади поперечных сечений квадрата и треугольника равны, значит
sкв=а^2
sтр=а*в/2 (рассмотрим площадь прямоугольного треугольника)
т.е.
а*в/2=а^2
а*в=2*а^2
в=2*a
ркв=4*а
ртр=а+в+с=а+2*а+(а^2+(2*a)^2)^0.5=3*a+a*(5^0.5)
(5^0.5 - означает корень квадратный из 5)
(5^0.5)> 1 > 3*a+a*5^0.5 > 4*> ртр > ркв
мы видим, что две фигуры (квадрат и треугольник) с одинаковым поперечным сечением имеют разные периметры. и мы также видим, что периметр треугольника в данном случае больше периметра квадрата на величину:
(3*a+a*5^0.5)-4*а=1,24*а
а значит
длина проволоки на треугольном каркасе будет больше, из этого следует, что сопротивление этого нагревательного элемента будет больше. а так как сопротивление величина обратная - значит мощность на нагревателе с треугольным каркасом будет меньше.
Популярно: Физика
-
misha2265621.12.2022 08:32
-
max1981129.09.2020 12:11
-
новичок60423.12.2022 10:48
-
Плаоцтвтч30.09.2021 07:38
-
yoohbabe16.01.2023 11:28
-
Браство11.11.2020 08:13
-
Llirika12.03.2023 00:40
-
НикаЛисовская17.10.2021 13:10
-
Pon4ik1111999902.03.2021 21:13
-
Melba04.06.2023 21:21