У школьника на даче были в наличии два электрических обогревателя со спиралями накаливания, рассчитанные на одинаковое максимальное напряжение 250 В. Обогреватель № 1 имел номинальную мощность 0,5 кВт, а обогреватель № 2 — 2,5 кВт. Школьник заинтересовался вопросом о том, как будут работать эти обогреватели при различных способах их совместного использования. Сначала он подключил эти обогреватели параллельно к напряжению 220 В и посмотрел, как они греют. Затем он соединил эти обогреватели последовательно, подключил получившуюся электрическую цепь к тому же напряжению 220 В и опять посмотрел, как обогреватели греют комнату.
Напишите, как греют обогреватели № 1 и № 2 при их параллельном и последовательном подключении — одинаково хорошо или нет, и если не одинаково, то для каждого случая укажите, какой греет лучше. Ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. Зависимость сопротивления спирали обогревателя от температуры не учитывайте.
Напишите, как греют обогреватели № 1 и № 2 при их параллельном и последовательном подключении — одинаково хорошо или нет, и если не одинаково, то для каждого случая укажите, какой греет лучше. Ответ обоснуйте, указав, какие физические закономерности Вы использовали для объяснения. Зависимость сопротивления спирали обогревателя от температуры не учитывайте.
💡 Пошаговый разбор и решение:
1. Если обогреватель рассчитан на напряжение U = 240 В и имеет при этом номинальную мощность P, то сопротивление обогревателя = $R = \frac{U ^2}{P}$ Поэтому обогревателя № 1, обладающая меньшей мощностью, имеет большее сопротивление R1, а лампа № 2, обладающая большей мощностью, имеет меньшее сопротивление R2.
2. При параллельном подключении обогревателей к напряжению U0 = 220 В на них падает одинаковое напряжение. Поэтому на обогревателе № 1 выделяется меньшая мощность $\frac{U ^2 _0}{R_1}$ а на обогревателе № 2 — большая мощность $\frac{U ^2 _0}{R_2}$ Следовательно, обогреватель № 2 в этом случае светит более ярко, чем обогреватель № 1.
3. При последовательном подключении обогревателей к напряжению U0 = 220 В через них протекает одинаковый ток силой:
$I_0 = \frac{U_0}{( R_1 + R_2 )}$
Поэтому на обогревателе №1 выделяется большая мощность $I ^2 _0R_1$ а на обогревателе №2 — меньшая мощность $I ^2 _0R_2$ Следовательно, обогреватель № 1 в этом случае греет более сильно, чем обогреватель № 2.
2. При параллельном подключении обогревателей к напряжению U0 = 220 В на них падает одинаковое напряжение. Поэтому на обогревателе № 1 выделяется меньшая мощность $\frac{U ^2 _0}{R_1}$ а на обогревателе № 2 — большая мощность $\frac{U ^2 _0}{R_2}$ Следовательно, обогреватель № 2 в этом случае светит более ярко, чем обогреватель № 1.
3. При последовательном подключении обогревателей к напряжению U0 = 220 В через них протекает одинаковый ток силой:
$I_0 = \frac{U_0}{( R_1 + R_2 )}$
Поэтому на обогревателе №1 выделяется большая мощность $I ^2 _0R_1$ а на обогревателе №2 — меньшая мощность $I ^2 _0R_2$ Следовательно, обогреватель № 1 в этом случае греет более сильно, чем обогреватель № 2.
📚 Похожие разобранные задания по предмету:
ID 108146 • Задание №24
В герметичном сосуде объёмом V = 100 л находится водяной пар при температуре $t_1 = 120 градусовC$ и давлени...
ID 167983 • Задание №18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для...
Официальные критерии проверки ФИПИ:
Критерии проверки:
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее полное верное объяснение (в данном случае: п. 1, 2, 3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: связь мощности с напряжением, силой тока и сопротивлением; одинаковость напряжения на резисторах при их параллельном подключении; одинаковость текущих через резисторы токов при последовательном подключении резисторов). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.
| 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
Критерии оценивания выполнения задания | Баллы
Приведено полное правильное решение, включающее полное верное объяснение (в данном случае: п. 1, 2, 3) с указанием наблюдаемых явлений и законов (в данном случае: связь мощности с напряжением, силой тока и сопротивлением; одинаковость напряжения на резисторах при их параллельном подключении; одинаковость текущих через резисторы токов при последовательном подключении резисторов). | 3
Дан правильный ответ и приведено объяснение, но в решении имеется один или несколько из следующих недостатков.
В объяснении не указано или не используется одно из физических явлений, свойств, определений или один из законов (формул), необходимых для полного верного объяснения. (Утверждение, лежащее в основе объяснения, не подкреплено соответствующим законом, свойством, явлением, определением и т. п.)
И (ИЛИ)
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но в них содержится один логический недочет.
И (ИЛИ)
В решении имеются лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), которые не отделены от решения и не зачеркнуты.
И (ИЛИ)
В решении имеется неточность в указании на одно из физических явлений, свойств, определений, законов (формул), необходимых для полного верного объяснения.
| 2
Представлено решение, соответствующее одному из следующих случаев.
Дан правильный ответ на вопрос задания и приведено объяснение, но в нем не указаны два явления или физических закона, необходимых для полного верного объяснения.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, направленные на получение ответа на вопрос задания, не доведены до конца.
ИЛИ
Указаны все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеющиеся рассуждения, приводящие к ответу, содержат ошибки.
ИЛИ
Указаны не все необходимые для объяснения явления и законы, закономерности, но имеются верные рассуждения, направленные на решение задачи. | 1
Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла. | 0
Максимальный балл | 3
🔗 Другие задания линии №21 по предмету Физика:
ID 107284
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 23 °C на стенке стакана с хол...
ID 107285
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусовС$ на стенке стак...
ID 107286
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате 29 °C на стенке стакана с хол...
ID 107287
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $25 градусов С$ на стенке ста...
ID 107288
В эксперименте установлено, что при температуре воздуха в комнате $29 градусовС$ на стенке стак...