Рассчитайте количество теплоты, выделившееся в нити накала электрической лампы за 20 секунд, если сила тока в цепи составляет 1 А при напряжении 110 В.
Подробное объяснение
Для решения задачи используется формула Джоуля-Ленца, которая определяет количество теплоты, выделяемое при прохождении электрического тока через проводник. Согласно этой формуле, теплота Q равна произведению напряжения U, силы тока I и времени t: Q = U·I·t. Подставляя заданные значения (U = 110 В, I = 1 А, t = 20 с), получаем Q = 110 × 1 × 20 = 2200 Дж. Для удобства результат можно перевести в килоджоули: 2200 Дж = 2,2 кДж.
Часто задаваемые вопросы (FAQ)
1
Что такое формула Джоуля-Ленца?
Формула Джоуля-Ленца (Q = I²·R·t) описывает количество теплоты, выделяемое в проводнике с сопротивлением R при протекании тока I за время t. В данной задаче она преобразуется через закон Ома (U = I·R) к виду Q = U·I·t.
2
Как перевести джоули в килоджоули?
Для перевода джоулей (Дж) в килоджоули (кДж) необходимо разделить значение в джоулях на 1000, так как 1 кДж = 1000 Дж. Например, 2200 Дж = 2200 / 1000 = 2,2 кДж.
3
Почему теплота выделяется в нити накала лампы?
Теплота выделяется из-за сопротивления нити накала прохождению электрического тока. Электроны сталкиваются с атомами материала, передавая им энергию, что приводит к нагреву проводника — этот эффект называется тепловым действием тока.
Типичные ошибки
1
Использование неправильной формулы, например Q = U·t или Q = I·t
Это неверно, так как формула должна учитывать все три параметра: напряжение, силу тока и время. Пропуск любого из них приводит к неверному расчету количества теплоты.
2
Забыть перевести время в секунды, если оно дано в минутах или часах
В формуле Джоуля-Ленца время t должно быть в секундах для согласованности единиц измерения. Использование минут без перевода (например, 20 минут вместо 20 секунд) даст ошибочный результат, увеличенный в 60 раз.
3
Путаница с единицами измерения, например, использование вольт вместо джоулей в ответе
Количество теплоты измеряется в джоулях (Дж) или килоджоулях (кДж), а не в вольтах (В). Вольты — это единица напряжения, и их нельзя использовать для выражения тепловой энергии.