Примерные критерии оценивания. Предложен один вариант схемы………………………………………..2

Предложен один вариант схемы………………………………………..2

Предложено два варианта схемы…………………………………..…..4

Объяснены наблюдаемые эффекты…………………………………….1

5. Электроплитка

Электроплитка имеет две спирали (два нагревательных элемента), которые можно включать в сеть постоянного напряжения либо по отдельности, либо соединяя их последовательно или параллельно. Будем считать, что сопротивления спиралей не зависят от температуры.

Оказалось, что если включить в сеть только первую спираль, то электроплитка нагревается до температуры , а если включить только вторую спираль, то плитка нагревается до температуры .

До какой температуры нагреется плитка при:

1. последовательном включении спиралей,

2. параллельном включении спиралей.

Указание. Поток тепла от плитки во внешнюю среду пропорционален разности температур между плиткой и воздухом в комнате. Температуру воздуха считать постоянной и равной .

Возможное решение.

Обозначим электрические сопротивления спиралей через и , напряжение в сети — через . Запишем условия теплового баланса для всех четырёх случаев:

(5)

(6)

(7)

(8)

Здесь и — температуры плитки при последовательном и параллельном соединении спиралей, , — сопротивления спиралей при последовательном и параллельном соединении, — некоторый коэффициент пропорциональности.

Разделив почленно (6) на (5), получим:

Теперь разделим (6) на (7), тогда:

Таким образом, при последовательном соединении спиралей плитка нагреется всего до .

Аналогичным образом найдём температуру при параллельном соединении спиралей. Для этого разделим почленно (6) на (8):

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: