Задачи › Работа и мощность тока, нагреватели

Провод в баллоне с водой

  1. Провод в баллоне с водой

    «Шаг в будущее» 2024/25, 9 кл.
    6/10

    Вариант 1. Удельное сопротивление меди \(\rho\) зависит от ее температуры \(t\) по линейному закону: \(\rho = \rho_0(1 + \alpha t)\), где \(\rho_0\) — удельное сопротивление меди при температуре \(t_0 = 0\) °С, \(\alpha = 4 \cdot 10^{-3}\) К\(^{-1}\) — температурный коэффициент сопротивления меди. Прямой медный провод заключен в тонкий стеклянный баллон с разреженным газом. При \(0\) °С провод имеет сопротивление \(R_0 = 1\) кОм. Баллон погрузили в воду, температура которой поддерживается постоянной и равной \(t_0\). Концы провода подсоединили к источнику постоянного напряжения. По истечении длительного времени в проводе установилась температура \(t = 250\) °С. Определить напряжение источника. Мощность теплоотдачи провода воде \(P_Q\) пропорциональна разности температур тел \(\Delta t\), коэффициент теплоотдачи \(\beta = P_Q/\Delta t = 4 \cdot 10^{-4}\) Вт/К. Тепловым расширением пренебречь.

    Вариант 2. Удельное сопротивление меди \(\rho\) зависит от ее температуры \(t\) по линейному закону: \(\rho = \rho_0(1 + \alpha t)\), где \(\rho_0\) — удельное сопротивление меди при температуре \(t_0 = 0\) °С, \(\alpha = 4 \cdot 10^{-3}\) К\(^{-1}\) — температурный коэффициент сопротивления меди. Прямой медный провод заключен в тонкий стеклянный баллон с разреженным газом. Баллон погрузили в воду, температура которой поддерживается постоянной и равной \(t_0\). Концы провода подсоединили к источнику постоянного напряжения \(U = 10\) В. По истечении длительного времени в проводе установилась температура \(t = 250\) °С. Определить сопротивление провода при температуре \(t_0\). Мощность теплоотдачи провода воде \(P_Q\) пропорциональна разности температур тел \(\Delta t\), коэффициент теплоотдачи \(\beta = P_Q/\Delta t = 4 \cdot 10^{-4}\) Вт/К. Тепловым расширением пренебречь.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    В установившемся режиме вся выделяемая в проводе мощность тока уходит в воду. Сопротивление провода зависит от температуры так же, как удельное сопротивление.

    Ответ

    Вариант 1: \(U = \sqrt{R_0 \beta t (1 + \alpha t)} \cong 14\) В. Вариант 2: \(R_0 = \dfrac{U^2}{\beta t (1 + \alpha t)} = 500\) Ом.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи