Энергия молнии
1/10Ток в канале молнии течёт со средней силой \(I = 5 \cdot 10^4\) А под напряжением \(U = 2 \cdot 10^8\) В. Продолжительность разряда молнии составляет \(\tau = 2 \cdot 10^{-3}\) с. На какое время хватило бы энергии такой молнии для электроснабжения дома при средней мощности энергопотребления \(P = 2\) кВт? Какова «цена» энергии молнии при тарифе на электроэнергию \(q = 5\) руб/(кВт\(\cdot\)ч)?
▶Показать разборСкрыть разбор
ПодсказкаЭнергия разряда равна произведению напряжения, силы тока и времени разряда. Переведите её в киловатт-часы, чтобы сравнить с тарифом.
Ответ1) \(T = \dfrac{UI\tau}{P} = 10^7\) с \(\approx 4\) мес; 2) \(n \approx 28\,000\) руб.
РешениеПо закону Джоуля–Ленца находим мощность, а затем и полную энергию, выделившуюся при ударе молнии: \[W = UI\tau = 2 \cdot 10^8~\text{В} \cdot 5 \cdot 10^4~\text{А} \cdot 2 \cdot 10^{-3}~\text{с} = 2 \cdot 10^{10}~\text{Дж}.\] Этой энергии хватит для электроснабжения дома в течение времени \[T = \dfrac{W}{P} = \dfrac{2 \cdot 10^{10}~\text{Дж}}{2000~\text{Вт}} = 10^7~\text{с} = \dfrac{10^7}{3600 \cdot 24 \cdot 30}~\text{мес} \approx 4~\text{мес}.\] Таким образом, энергии, выделившейся при ударе рассматриваемой молнии, хватило бы на 4 месяца электроснабжения дома. «Цена» молнии составляет \[n = \dfrac{UI\tau}{1000~\text{Вт} \cdot 3600~\text{с}} \cdot 5~\dfrac{\text{руб}}{\text{кВт}\cdot\text{ч}} = \dfrac{2 \cdot 10^8 \cdot 5 \cdot 10^4 \cdot 2 \cdot 10^{-3}}{1000 \cdot 3600} \cdot 5~\text{руб} \approx 28\,000~\text{руб}.\]
Похожие задачи
- Мощности на резисторах в смешанном соединении Физтех 2008/09, 11 кл.
- Тепло в двух резисторах МОШ 2010/11, 10 кл.
- Аккумулятор телефона МОШ 2011/12, 10 кл.
- Напряжение по выделившейся энергии Ведомственная 2011/12, 9 кл.
- Сопротивление лампы накаливания Курчатов 2014/15, 9 кл.
- Нагревательный элемент из нихрома Курчатов 2015/16, 9 кл.