Сварочный аппарат присоединяют к сети медными проводами длиной 100 м и площадью поперечного сечения 50 $мм^{2}$. Определите напряжение на проводах, если сила тока 125 А.
Дано:
l = 100 м;
S = 50 $мм^{2}$;
$ρ = 0,017 \frac{Ом * мм^{2}}{м}$;
I = 125 А.
Найти:
U − ?
СИ:
$S = 50 * 10^{-6} м^{2}$;
$ρ = 1,7 * 10^{-8}$ Ом * м.
Решение:
$R = \frac{ρl}{S}$;
По закону Ома для участка цепи:
$R = \frac{U}{I}$;
$U = IR = \frac{Iρl}{S}$;
$U = \frac{125 * 1,7 * 10^{-8} * 100}{50 * 10^{-6}} = 4,25$ В.
.Ответ: 4,25 В.
Чтобы решить данную задачу по физике, нужно опираться на закон Ома и учитывать свойства проводников, такие как электрическое сопротивление. Теоретическая часть задачи включает несколько ключевых моментов.
Закон Ома для участка цепи
Закон Ома определяет взаимосвязь между напряжением, силой тока и сопротивлением на определенном участке электрической цепи:
$$
U = I \cdot R,
$$
где $ U $ — напряжение (в вольтах, В), $ I $ — сила тока (в амперах, А), $ R $ — электрическое сопротивление участка цепи (в омах, Ом).
В данной задаче нас интересует напряжение $ U $, которое теряется на проводах.
Электрическое сопротивление проводника
Сопротивление проводника можно рассчитать по формуле:
$$
R = \rho \cdot \frac{L}{S},
$$
где
$ R $ — электрическое сопротивление (Ом),
$ \rho $ — удельное электрическое сопротивление материала проводника (в Ом·м),
$ L $ — длина проводника (в метрах, м),
$ S $ — площадь поперечного сечения проводника (в квадратных метрах, $ м^2 $).
Для меди удельное сопротивление ($ \rho $) составляет примерно $ 1,7 \cdot 10^{-8} \, \Omega \cdot м $.
Площадь поперечного сечения проводника
Площадь поперечного сечения проводника в задаче дана в $ мм^2 $. Для использования в формуле сопротивления, площадь необходимо перевести в квадратные метры:
$$
1 \, мм^2 = 10^{-6} \, м^2.
$$
Таким образом, $ S = 50 \, мм^2 = 50 \cdot 10^{-6} \, м^2 = 5 \cdot 10^{-5} \, м^2 $.
Общая длина проводов
Длина проводника в формуле сопротивления должна учитывать не только путь туда, но и обратный путь электрического тока (поскольку цепь замкнута). Это означает, что реальная длина проводника $ L_{\text{общая}} $ удваивается:
$$
L_{\text{общая}} = 2 \cdot 100 \, м = 200 \, м.
$$
Потери напряжения на проводах
Когда сила тока $ I $ проходит через проводник с сопротивлением $ R $, на нем теряется часть напряжения. Потери напряжения можно найти по закону Ома:
$$
U = I \cdot R.
$$
Здесь $ R $ подставляется из формулы для сопротивления проводника.
Подставление всех значений
После того как вы рассчитаете сопротивление проводов по формуле $ R = \rho \cdot \frac{L}{S} $, вы сможете найти напряжение $ U $, используя силу тока $ I $ и найденное сопротивление $ R $. Удостоверитесь, что все единицы системы СИ.
Итак, эта теоретическая часть объясняет, как шаг за шагом подойти к задаче.
Пожауйста, оцените решение
