Сколько теплоты (в кДж) выделяется нагревателем за 1 секунду, если он подключен к зажимам генератора постоянного тока

Давайте начнем с первой задачи.

1. Для определения количества выделяющейся теплоты, нам необходимо использовать закон Джоуля-Ленца, который гласит, что мощность выделяющегося тепла в проводнике равна произведению квадрата силы тока на сопротивление проводника. Сначала найдем силу тока, протекающую через нагреватель.

Известно, что ЭДС генератора составляет 200 В, а внутреннее сопротивление генератора составляет 0,6 Ом. Можем использовать закон Ома, чтобы определить силу тока \(I\) в цепи. Формула для этого выглядит следующим образом:

\[I = \frac{E}{R_{полн}}\]

Где \(E\) - ЭДС генератора, \(R_{полн}\) - суммарное сопротивление в цепи.

Так как нагреватель является частью внешней цепи, полное сопротивление цепи будет равно сумме внутреннего сопротивления генератора и сопротивления нагревателя: \(R_{полн} = R_{ген} + R_{наг}\).

Подставляем известные значения в формулу и находим силу тока \(I_1\):

\[I_1 = \frac{200}{0,6 + R_{наг}}\]

2. Теперь, когда у нас есть сила тока, которая протекает через нагреватель, мы можем найти количество выделяющейся теплоты \(Q_1\). Формула для этого выглядит следующим образом:

\[Q_1 = I_1^2 \cdot R_{наг}\]

Подставляем известные значения и находим количество теплоты в кДж, выделяемое нагревателем за 1 секунду.

Обратите внимание, что оставила \(R_{наг}\) в формуле, чтобы показать необходимость замены этого выражения на конкретное сопротивление нагревателя.

Теперь перейдем ко второй задаче.

1. Для определения КПД электромотора нам необходимо знать потребляемую и выделяющуюся мощность. Мощность потребления находим с помощью закона Ома:

\[P_{потр} = U \cdot I\]

Где \(U\) - напряжение, \(I\) - сила тока.

Подставляем известные значения в формулу и находим мощность потребления \(P_{потр}\).

2. Мощность выделения теплоты определяем также, как и в предыдущей задаче, используя формулу:

\[P_{выд} = I^2 \cdot R_{об}\]

Где \(R_{об}\) - сопротивление обмотки электромотора.

Подставляем известные значения и находим мощность выделения теплоты \(P_{выд}\).

3. Теперь, когда у нас есть потребляемая и выделяющаяся мощности, мы можем найти КПД (коэффициент полезного действия) электромотора. Формула для этого выглядит следующим образом:

\[КПД = \frac{P_{выд}}{P_{потр}} \cdot 100\%\]

Подставляем известные значения и находим КПД электромотора в процентах.

Перейдем к третьей задаче.

1. Для определения количества выделяющейся теплоты нам необходимо знать мощность потребления цепью. Мощность потребления определяется с использованием закона Ома и формулы:

\[P_{потр} = I \cdot U\]

Где \(I\) - сила тока, \(U\) - напряжение.

Подставляем известные значения в формулу и находим мощность потребления цепью.

2. Теперь находим общее сопротивление цепи, состоящей из 20 ламп параллельно соединенных и имеющих сопротивление в 400 Ом каждая. Формула для этого выглядит следующим образом:

\[\frac{1}{R_{полн}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + ... + \frac{1}{R_n}\]

Где \(R_1, R_2, ..., R_n\) - сопротивления каждой лампы в цепи.

Подставляем известные значения в формулу и находим общее сопротивление \(R_{полн}\).

3. Теперь, когда у нас есть мощность потребления и общее сопротивление цепи, мы можем найти количество выделяющейся теплоты \(Q_3\). Формула для этого выглядит следующим образом:

\[Q_3 = P_{потр} \cdot t\]

Где \(t\) - время, в данном случае 1 секунда.

Подставляем известные значения и находим количество выделяющейся теплоты в кДж.

Это подробное решение всех трех задач. Надеюсь, что объяснение было четким и понятным. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать.