R - сопротивление одной секции кипятильника
R/2 - сопротивление нагревателя при параллельном соединении секций
I1 = ЭДС/(r+R/2) - ток в цепи нагревателя при параллельном соединении
U1 = I1*R/2 = ЭДС*R/2/(r+R/2) - напряжение на нагревателе при параллельном соединении
P1 = U1*I1 = ЭДС^2*R/2/(r+R/2)^2 - мощность нагревателя при параллельном соединении
2*R - сопротивление нагревателя при последовательном соединении
I2 = ЭДС/(r+2*R) - ток в цепи нагревателя при последовательном соединении
U2 = I1*2*R = ЭДС*2*R/(r+2*R) - напряжение на нагревателе при последовательном соединении
P2 = U2*I2 = ЭДС^2*2*R/(r+2*R)^2 - мощность нагревателя при параллельном соединении
в обоих случаях время нагрева одинаково, значит мощность одинакова P1=P2
ЭДС^2*R/2/(r+R/2)^2 = ЭДС^2*2*R/(r+2*R)^2
4*(r+R/2)^2 = (r+2*R)^2
2*(r+R/2) = (r+2*R)
2*r+R = r+2*R
r = R
ток короткого замыкания I кз = ЭДС/r = ЭДС/R = 15/4 А = 3,75 А
При соприкосновении тел с другими телами, происходит перетекание зарядов от одного к другому. Этот процесс называется электризацией. Все происходит примерно так:
Атомы разных веществ с различной силой притягивают свои внешние (валентные) электроны. Если соприкасаются два тела, со "слабым" и "сильным" притяжением, соприкасающаяся поверхность второго тела забирает электроны у первого. Когда тела разъединяют, у первого тела недостаток электронов и избыток положительно заряженных ионов (когда электрон уходит, атом становится положительно заряженным) у второго тела избыток электронов, отрицательного заряда. Не нужно думать, что мы трением забираем электроны. Просто при трении контакт двух поверхностей становится более плотным, а электроны забирает сама трущаяся поверхность. Одноименно заряженные тела отталкиваются друг от друга, разноименно заряженные притягиваются.