Электрическая печь, сопротивление которой 100 Ом, рассчитана на силу тока 2 А. Найдите потребляемую электроэнергию за 4 ч непрерывной работы печи.

Для решения задачи, связанной с потребляемой электроэнергией электрической печи, необходимо рассмотреть несколько фундаментальных физических законов и формул. Вот теоретическая часть, которая поможет понять, как подойти к задаче:

1. Сила тока, напряжение и сопротивление (Закон Ома): Закон Ома описывает связь между напряжением, силой тока и сопротивлением в электрической цепи. Формула закона Ома: $$ U = I \cdot R, $$ где:
   • $ U $ — напряжение (в вольтах, В),
   • $ I $ — сила тока (в амперах, А),
   • $ R $ — электрическое сопротивление (в омах, Ом).

Если известны сила тока ($ I $) и сопротивление ($ R $), можно выразить напряжение $ U $. Это важно, поскольку электрическую мощность можно вычислить через напряжение и ток.

1. Мощность электрического тока: Мощность ($ P $) — это скорость, с которой электрическая энергия расходуется или преобразуется в теплоту, свет или другие виды энергии. Формула для мощности: $$ P = U \cdot I, $$ где:
   • $ P $ — мощность (в ваттах, Вт),
   • $ U $ — напряжение (в вольтах, В),
   • $ I $ — сила тока (в амперах, А).

Так как напряжение $ U $ можно выразить через закон Ома ($ U = I \cdot R $), формулу мощности можно переписать в другой форме:
$$ P = I^2 \cdot R. $$
Это выражение удобно использовать, когда известны величины силы тока и сопротивления.

1. Энергия и время: Энергия ($ W $) — это величина, показывающая, сколько работы выполняется или сколько тепловой энергии выделяется за определенный промежуток времени. Для электрического тока энергия связана с мощностью и временем. Формула: $$ W = P \cdot t, $$ где:
   • $ W $ — электрическая энергия (в джоулях, Дж),
   • $ P $ — мощность (в ваттах, Вт),
   • $ t $ — время работы (в секундах, с).

Если время дано в часах, необходимо перевести его в секунды (1 час = 3600 секунд), чтобы использовать СИ.

1. Потребляемая электроэнергия в бытовых единицах: В бытовых условиях электроэнергия часто измеряется в киловатт−часах (кВт·ч). Чтобы перевести энергию из джоулей в киловатт−часы, нужно воспользоваться соотношением: $$ 1\,\text{кВт·ч} = 3\,600\,000\,\text{Дж}. $$

Если мощность известна в ваттах, а время дано в часах, можно сразу вычислить потребляемую энергию в киловатт−часах по формуле:
$$ W = P \cdot t, $$
где $ P $ — мощность в киловаттах (1 кВт = 1000 Вт), а $ t $ — время в часах.

1. Алгоритм решения задачи:
   • Известны сопротивление ($ R $) и сила тока ($ I $).
   • Вычисляется мощность ($ P $) с использованием формулы $ P = I^2 \cdot R $.
   • Находится энергия ($ W $) за указанное время ($ t = 4 $ часа) с использованием формулы $ W = P \cdot t $.
   • При необходимости переводим энергию в удобные единицы измерения (например, киловатт−часы).

Эти теоретические шаги дают полный обзор физических законов и формул, необходимых для решения задачи.