Консультация № 198811
01.06.2020, 04:25
0.00 руб.
0 1 1
Уважаемые эксперты! Пожалуйста, ответьте на вопрос:
Нарисовать схему
Два одинаковых нагревателя потребляют каждый мощность 0,5 кВт при напряжении 220 В. Эти нагреватели длинными и тонкими проводами подключены к источнику, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь. Определить сопротивление проводов, если известно, что при последовательном и параллельном соединении нагревателей они выделяют равное количество теплоты в единицу времени.

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
02.06.2020, 14:38
общий
это ответ
Здравствуйте, dar777!
Условие : Мощность одного нагревателя P0 = 500 Вт при напряжении U0 = 220 В.
Вычислить сопротивление r подводящих проводов.

Решение : Я начертил электро-схему для последовательного (Рисунок А) и параллельного (Рисунок Б) соединения нагревателей. Схему прилагаю ниже. На схеме сопротивление проводов показано, как единый резистор (эквивалентная схема замещения).

Мощность нагревателя связана с его напряжением и сопротивлением простой формулой
P = U2 / R
Из этой формулы легко вычислить сопротивление каждого из 2х одинаковых нагревателей:
R1 = R2 = R = U02 / P0 = 2202 / 500 = 96,8 Ом .

При последовательном соединении нагревателей общее сопротивление цепи равно
Rпос = r + 2·R
Ток в цепи равен I = E1 / Rпос = E1 / (r + 2·R)
Мощность в нагревателях Pпос = I2·(R + R) = E12·(2·R) / (r + 2·R)2 = 2·E12·R / (r + 2·R)2

При параллельном соединении нагревателей общее сопротивление цепи равно
Rпар = r + R/2
Ток в цепи равен I = E1 / Rпар = E1 / (r + R/2)
Мощность в нагревателях Pпар = I2·(R/2) = E12·(R /2) / (r + R/2)2 = 0,5·E12·R / (r + R/2)2

Из Условия "при последовательном и параллельном соединении нагревателей они выделяют равное количество теплоты в единицу времени" следует, что мощности Pпос и Pпар равны (тк количество теплоты в единицу времени - это и есть электро-мощность, превращаемая резисторами в тепло).
Приравняем выражения мощностей для обоих вариантов схемы:
2·E12·R / (r + 2·R)2 = 0,5·E12·R / (r + R/2)2
После сокращения одинаковых сомножителей остаётся
2 / (r + 2·R)2 = 0,5 / (r + R/2)2
Решением этого уравнения являются 2 корня : r = 96,8 Ом и r = -96,8 Ом . 2й корень отбрасываем, как неподходящий по физическому смыслу.
Ответ : сопротивление подводящих проводов равно 96,8 Ом.

Проверим, действительно ли мощности группы нагревателей равны в обоих случаях? Для проверки подадим в схему E1 = U0 = 220 В:
Для последовательно-соединённых нагревателей Iпос = E1 / Rпос = E1 / (r + 2·R) = 0,758 А ,
Мощность в нагревателях : Pпос = Iпос2·(R + R) = 111 Вт

Для параллельно-соединённых нагревателей Iпар = E1 / Rпар = E1 / (r + R/2) = 1,515 А ,
Мощность в нагревателях : Pпар = Iпар2·(R/2) = 111 Вт . Мощности равны, проверка успешна!
5
Это самое лучшее решение!
Форма ответа