1. R8=po*L/S=1.1*9*4/(3.14*0.8²)= 19.7ом
Эквивалентные сопротивления по участкам вычисляем по формулам: R=Ra+Rb+... -последовательно; R=Ra*Rb/(Ra+Rb) -параллельно, постепенно сворачивая схему
2. R(20-23)= 20*21/41+22*23/45= 21.488ом,
R(17-19)=54om, R(13-16)=58om, они параллельно, Rэкв(13-23) =12.151ом нижней части схемы, Iнижн=9А по условию,
Напряжение U=I*R=9*12.151= 109.36B, оно одинаково и для верхней части схемы R(1-12).
3. Сворачиваем: R(1-12)= 3*7/10+ 11*26.7/37.7+ 19*23/42= 20.29ом,
Iверх=109.36/20.29=5.38А, напр. участка 7-8: U(7-8)=109.36-5.38* (2.1+10.4)= 42.11В, R(7-8)= 26.7om, I8=U/R=42.11/26.7= 1.577А, мощность спирали P8=I8²R8= 49.0 Bт
4. Без учета потерь тепла, принимая нагреватель R8 в воде, теплоэнергия на нагревание и парообразование воды P8*t= m*[лямбда + с*(Ткон-Тнач)]=
0.2*(2260000+4200*87)=525080 Дж, тогда t=525080/49=13127c= 3.65 часа -ответ
Количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока вычисляется по формуле
Q = U²·t/R
Напряжение U в сети и при параллельном, и при последовательном соединении одинаково.
Пусть Q₁ =U²·t₁/R₁ - количество теплоты, выделяемое при параллельном соединении,
Q₂ =U²·t₂/R₂ - количество теплоты, выделяемое при последовательном соединении.
При параллельном соединении одинаковых спиралей, каждая из которых имеет сопротивление R, сопротивление цепи равно R₁ = R·R/(R + R) = 0,5R
При последовательном соединении одинаковых спиралей, каждая из которых имеет сопротивление R, сопротивление цепи равно R₂ = R + R = 2R
По условию количества теплоты должны быть одинаковы
U²·t₁/R₁ = U²·t₂/R₂
или
t₁/R₁ = t₂/R₂
подствим R₁ и R₂
t₁/0,5R = t₂/2R
t₁ = 4t₂
Получилось, что при последовательном соединении время нагрева в 4 раза больше, чем при параллельном.
Из условия не ясно, при каком соединении время равно 20минутам.
Пусть t₁ = 20мин, тогда t₂ = 5мин,
если же t₂ = 20мин, тогда t₁ = 80мин
ответ: 1)если время нагревания при последовательном соединении равно 20мин, то время нагревания при параллельном соединении рано 80мин = 1час20мин.
2) если время нагревания при параллельном соединении равно 20мин, то время нагревания при последовательном соединении рано 5мин.
