Какое количество тепла выделится за 1 секунду в нихромовом проводнике (с сопротивлением 10^-6 Ом*м) объемом 10^-6 м^3, при напряженности поля в 5 В/м?

Физика 11 класс Тепловые явления в электрических цепях количество тепла нихромовый проводник сопротивление объём напряжённость поля физика 11 класс Новый

Чтобы найти количество тепла, выделяющееся в нихромовом проводнике, мы можем использовать формулу, основанную на законе Джоуля-Ленца:

Q = I^2 * R * t

где:

• Q - количество выделившегося тепла (в джоулях),
• I - сила тока (в амперах),
• R - сопротивление проводника (в омах),
• t - время (в секундах).

Теперь нам нужно найти силу тока I и сопротивление R. Сопротивление проводника можно определить по формуле:

R = ρ * (L / S)

где:

• ρ - удельное сопротивление материала (в ома*метр),
• L - длина проводника (в метрах),
• S - площадь поперечного сечения проводника (в квадратных метрах).

В данной задаче у нас есть объем проводника V = 10^-6 м^3. Мы можем выразить длину L и площадь S через объем:

V = L * S

Также, мы знаем, что напряженность электрического поля E = U / L, где U - напряжение. Из этого следует, что:

U = E * L

Теперь, используя закон Ома, мы можем выразить силу тока:

I = U / R

Подставим U:

I = (E * L) / R

Теперь давайте подставим известные значения:

• ρ = 10^-6 Ом*м,
• E = 5 В/м.

Сначала найдем R:

Поскольку мы не знаем L и S, но знаем объем, мы можем выразить R через объем:

R = ρ * (V / S)

Теперь подставим R в формулу для I:

I = (E * L) / (ρ * (V / S))

Теперь нам нужно выразить L через V и S:

L = V / S

Подставляем это в уравнение для I:

I = (E * (V / S)) / (ρ * (V / S)) = E / ρ

Теперь подставим известные значения:

I = 5 В/м / (10^-6 Ом*м) = 5 * 10^6 A

Теперь, используя силу тока I, можем найти количество тепла Q, выделяющееся за 1 секунду:

Q = I^2 * R * t

Подставим R:

R = ρ * (V / S) = 10^-6 * (10^-6 / S)

Таким образом, мы можем упростить расчет, так как S сокращается:

Q = (5 * 10^6)^2 * (10^-6) * 1

Теперь вычислим Q:

Q = 25 * 10^12 * 10^-6 = 25 * 10^6 J = 25 МДж

Таким образом, количество тепла, выделяющееся за 1 секунду в нихромовом проводнике, составляет 25 МДж.