Мідний провідник має масу 200 г (питома теплоємність міді - 380 Дж/
(кг°С), температура плавлення - 1085°С). Скільки часу потрібно щоб він почав (лише почав) плавитися при умові, що тепло не буде розсіюватися в навколишнє середовище, коли по ньому проходитиме струм силою 20 А, а його опір складає 0,1 Ома. За початкову температуру прийняти значення 35°С. (відповідь написати в хвилинах)
P = I^2 * R,
где I - ток, протекающий через катушку, а R - активное сопротивление.
Для того чтобы найти ток, нам нужно знать напряжение и импеданс (аргумент комплексного числа, весится в Ом).
Для начала найдем импеданс катушки (Z) по формуле:
Z = sqrt(R^2 + (Xl - Xc)^2),
где Xl - индуктивное сопротивление катушки, Xc - емкостное сопротивление катушки.
Индуктивное сопротивление можно рассчитать по формуле:
Xl = 2*pi*f*L,
где f - частота сигнала, а L - индуктивность катушки.
Подставим известные значения и посчитаем:
Xl = 2*pi*628*47.8e-3 = 59804 Ом.
Учитывая, что в данной задаче отсутствует ёмкостное сопротивление (Xc = 0), мы можем упростить формулу для импеданса:
Z = sqrt(20^2 + 59804^2) = 59805 Ом.
Теперь мы можем найти ток (I) по формуле:
I = U / Z,
где U - напряжение на катушке.
Подставим известные значения и посчитаем:
I = 72 / 59805 = 1.202 e-3 А.
Теперь мы можем найти активную мощность (P) по формуле:
P = I^2 * R,
где R - активное сопротивление.
Подставим известные значения и посчитаем:
P = (1.202 e-3)^2 * 20 = 2.882 e-5 Вт.
Таким образом, активная мощность, потребляемая катушкой, составляет 2.882 e-5 Вт.
Чтобы найти полную мощность, мы должны рассчитать комплексную мощность (S). Комплексная мощность определяется по формуле:
S = U * I^*,
где I^* - комплексно-сопряженное значение тока.
В данном случае, комплексно-сопряженное значение тока I^* будет равно I, так как катушка является пассивным элементом, а значит, не имеет реактивного потребления.
Теперь мы можем найти полную мощность (S) по формуле:
S = 72 * 1.202 e-3 = 8.646 e-2 ВА.
Таким образом, полная мощность, потребляемая катушкой, составляет 8.646 e-2 ВА.
Надеюсь, данный ответ полностью разъясняет вопрос и помогает понять школьнику, как решать подобные задачи.