Сколько теплоты выделяется нагревателем, если его подключить к зажимам генератора постоянного тока с ЭДС 200

Raduga

59

Предоставлю полное решение задачи:

1) Расчет выделяемой теплоты в нагревателе:

Для начала вычислим силу тока, протекающего через нагреватель. Она будет равна:

\[I = \frac{U}{R_{\text{генератора}} + R_{\text{нагревателя}}}\]
\[I = \frac{200}{0,6 + 14}\]
\[I \approx 13,13 \, \text{А}\]

Теперь найдем сопротивление нагревателя:

\[R_{\text{нагревателя}} = 14 \, \text{Ом}\]

Теплота, выделяемая в нагревателе, будет равна:

\[Q = I^2 \cdot R_{\text{нагревателя}}\]
\[Q = (13,13)^2 \cdot 14\]
\[Q \approx 2472,4 \, \text{Дж}\]

Таким образом, нагреватель выделит около 2472,4 Дж теплоты.

2) Расчет КПД электромотора:

Сначала найдем мощность, потребляемую электромотором:

\[P_{\text{потребляемая}} = U \cdot I\]
\[P_{\text{потребляемая}} = 220 \cdot 10\]
\[P_{\text{потребляемая}} = 2200 \, \text{Вт}\]

Теперь найдем мощность, выделяемую электромотором:

\[P_{\text{выделенная}} = I^2 \cdot R_{\text{обмотки}}\]
\[P_{\text{выделенная}} = (10)^2 \cdot 5\]
\[P_{\text{выделенная}} = 500 \, \text{Вт}\]

КПД (коэффициент полезного действия) электромотора определяется как отношение мощности, выделяемой электромотором, к мощности, потребляемой электромотором:

\[\text{КПД} = \frac{P_{\text{выделенная}}}{P_{\text{потребляемая}}} \cdot 100\% \]
\[\text{КПД} = \frac{500}{2200} \cdot 100\% \]
\[\text{КПД} \approx 22,73\% \]

Таким образом, КПД электромотора составляет примерно 22,73%.

3) Определение необходимых параметров:

a) Найдем общее сопротивление внешней цепи:

\[R_{\text{внешней цепи}} = R_{\text{лампы}} \parallel R_{\text{проводов}}\]
\[R_{\text{внешней цепи}} = 400 \parallel 7,5\]
\[R_{\text{внешней цепи}} = \frac{1}{\frac{1}{400} + \frac{1}{7,5}} \]
\[R_{\text{внешней цепи}} \approx 7,34 \, \text{Ом}\]

b) Найдем силу тока, протекающего через внешнюю цепь:

\[I_{\text{внешний}} = \frac{U_{\text{эмф}}}{R_{\text{генератора}} + R_{\text{внешней цепи}}}\]
\[I_{\text{внешний}} = \frac{240}{2,5 + 7,34}\]
\[I_{\text{внешний}} \approx 25,87 \, \text{А}\]

c) Найдем падение напряжения на лампах:

\[U_{\text{ладмп}} = I_{\text{внешний}} \cdot R_{\text{лампы}}\]
\[U_{\text{лампы}} = 25,87 \cdot 400\]
\[U_{\text{лампы}} \approx 10 348 \, \text{В}\]

Таким образом, мы определили силу тока, падение напряжения и общее сопротивление внешней цепи.

Надеюсь, что данное подробное решение помогло вам разобраться с задачей. Если у вас возникнут еще вопросы, не стесняйтесь задавать их!