Нагреватель состоит из трёх элементов, сопротивления которых R1=R2=R, R3=3R. Эти элементы соединены так, как показано на рисунке. Нагреватель подключён к клеммам А и В, между которыми поддерживается постоянное напряжение. Какое количество теплоты Q3выделится на сопротивлении R3 за 1минуту, если за 15секунд на элементе R1 выделяется Q1=160Дж теплоты?
Для решения этой задачи нужно учесть, что напряжение на всех трех элементах одинаково, так как элементы соединены параллельно.
Пусть I1, I2 и I3 - токи, протекающие через элементы R1, R2 и R3 соответственно.
Так как R1 = R2 = R и R3 = 3R, то I1 = U/R, I2 = U/R и I3 = U/3R.
За 15 секунд на элементе R1 выделится Q1=160Дж теплоты, то есть Q1 = I1^2 R t, где t = 15 секунд.
Таким образом, I1^2 = Q1 / R<em>tR <em> tR<em>t = 160 / R</em>15R </em> 15R</em>15.
Теперь найдем ток, протекающий через элемент R3. Так как элементы соединены параллельно, то I = I1 + I2 + I3 = U/R + U/R + U/3R.
Тогда Q3 = I3^2 R3 t = U/3RU/3RU/3R^2 3R 60, так как 15 секунд = 1 минуте.
Подставляем ток и находим:
Q3 = U/3RU/3RU/3R^2 3R 60 = U2/9RU^2 / 9RU2/9R 3R 60 = 20U^2.
Теперь можем выразить U через данное условие: 160 = I1^2 R 15, поэтому I1^2 = 160 / R∗15R * 15R∗15.
Так как I1 = U/R:
U = I1 R = sqrt160/(R</em>15)160 / (R </em> 15)160/(R</em>15) * R.
Подставляем полученное значение U в выражение для Q3:
Q3 = 20 sqrt(160/(R</em>15))∗Rsqrt(160 / (R </em> 15)) * Rsqrt(160/(R</em>15))∗R^2.
Таким образом, можно рассчитать количество теплоты Q3, выделяющееся на элементе R3 за 1 минуту.