Какой КПД электрического нагревателя, состоящего из защитного сопротивления R1=2 Ом, нагревательного элемента сопротивления R2=16 Ом и регулировочного реостата с сопротивлением от 0 до R3=16 Ом, при подключении к сети с напряжением 2 В, когда сопротивление реостата максимально? Ответ дайте в процентах, округлите до целых.

Физика 10 класс Электрические цепи и их характеристики КПД электрического нагревателя сопротивление R1 сопротивление R2 реостат R3 напряжение 2 В максимальное сопротивление физика задачи по физике Новый

Для того чтобы найти коэффициент полезного действия (КПД) электрического нагревателя, нам нужно рассмотреть его электрическую цепь и произвести необходимые расчеты. Давайте разберем шаги решения:

Шаг 1: Определение общего сопротивления цепи

Когда реостат R3 находится на максимальном значении (16 Ом), общее сопротивление цепи будет равно:

• R_total = R1 + R2 + R3
• R_total = 2 Ом + 16 Ом + 16 Ом
• R_total = 34 Ом

Шаг 2: Определение тока в цепи

Теперь мы можем использовать закон Ома для нахождения тока в цепи. Напряжение в сети U = 2 В:

• I = U / R_total
• I = 2 В / 34 Ом
• I ≈ 0.0588 А (или 58.8 мА)

Шаг 3: Определение мощности, потребляемой цепью

Теперь найдем полную мощность, потребляемую цепью:

• P_total = U * I
• P_total = 2 В * 0.0588 А
• P_total ≈ 0.1176 Вт

Шаг 4: Определение мощности, выделяемой на нагревательном элементе

Мощность, выделяемая на нагревательном элементе R2, вычисляется по формуле:

• P_R2 = I^2 * R2
• P_R2 = (0.0588 А)^2 * 16 Ом
• P_R2 ≈ 0.0551 Вт

Шаг 5: Определение КПД

КПД (η) можно найти по формуле:

• η = (P_R2 / P_total) * 100%
• η = (0.0551 Вт / 0.1176 Вт) * 100%
• η ≈ 46.9%

Шаг 6: Округление результата

Округляем КПД до целых процентов:

• КПД ≈ 47%

Ответ: КПД электрического нагревателя при максимальном сопротивлении реостата составляет 47%.