Задачи › Работа и мощность тока, нагреватели

Два кипятильника, включённые последовательно

  1. Два кипятильника, включённые последовательно

    СПбГУ 2014/15, 10 кл.
    4/10

    Имеются два стандартных электрокипятильника (то есть они рассчитаны на работу от городской электросети, и их сопротивление практически не зависит от температуры). Один кипятильник, включённый в сеть, доводит воду в стакане до кипения за время \(t_1 = 30\) с. Другому для этого требуется время \(t_2 = 60\) с. Взяли два стакана с водой и опустили в них эти кипятильники (каждый в свой стакан). Затем оба кипятильника соединили последовательно и включили в сеть. Сколько времени в этом случае потребуется на кипячение первому (\(T_1\)) и второму (\(T_2\)) кипятильнику? Теплопотерями пренебречь.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Сопротивления кипятильников относятся как номинальные времена кипячения. При последовательном включении напряжение делится между ними пропорционально сопротивлениям, а мощность пропорциональна квадрату напряжения.

    Ответ

    1) \(T_1 = 270\) с;  2) \(T_2 = 135\) с.

    Решение

    Номинальная мощность кипятильника \(W_N\) обратно пропорциональна его сопротивлению и также обратно пропорциональна времени нагрева стакана воды в номинальном режиме, откуда \(R_1/R_2 = t_1/t_2\). При последовательном включении сетевое напряжение \(U_0\) распределится между кипятильниками пропорционально сопротивлениям: \[U_1 = U_0\frac{t_1}{t_1 + t_2}, \qquad U_2 = U_0\frac{t_2}{t_1 + t_2}.\] Развиваемые ими мощности составят лишь долю от номинальных: \[W_1 = W_{N1}\left[\frac{t_1}{t_1 + t_2}\right]^2, \qquad W_2 = W_{N2}\left[\frac{t_2}{t_1 + t_2}\right]^2 .\] Такую же долю от новых времён нагрева составят исходные времена: \[T_1 = t_1\left(\frac{t_1 + t_2}{t_1}\right)^2 = \frac{(t_1 + t_2)^2}{t_1} = 270~\text{с}, \qquad T_2 = \frac{(t_1 + t_2)^2}{t_2} = 135~\text{с}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи