Какое количество теплоты выделится в электрическом нагревателе за 2 мин, если его сопротивление 20 Ом, а сила тока в цепи равна 6 А?

Чтобы решить задачу, необходимо разобраться с теоретической частью, связанной с электрическим нагревателем, сопротивлением, силой тока и количеством теплоты, выделяющимся в цепи. Мы будем опираться на основные законы электричества и термодинамики.

1. Взаимосвязь электричества и теплоты Когда электрический ток проходит через проводник с сопротивлением, выделяется тепло. Этот процесс объясняется законом Джоуля−Ленца, который количественно описывает количество теплоты, выделяющееся в проводнике. Согласно закону Джоуля−Ленца: $$ Q = I^2 \cdot R \cdot t $$ где:
2. $ Q $ — количество теплоты, выделенное в проводнике (в джоулях, $ \text{Дж} $);
3. $ I $ — сила тока в цепи (в амперах, $ \text{А} $);
4. $ R $ — сопротивление проводника (в омах, $ \text{Ом} $);
5. $ t $ — время, в течение которого электрический ток проходит через проводник (в секундах, $ \text{с} $).

Этот закон показывает, что теплообразование в проводнике прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению и времени.

1. Формула для расчета количества теплоты Чтобы рассчитать количество теплоты $ Q $, выделившейся за заданное время, нужно знать три параметра:
2. силу тока $ I $,
3. сопротивление $ R $,
4. время $ t $.

Подставляя известные значения этих величин в формулу, мы можем найти $ Q $.

1. Единицы измерения В задаче используются стандартные единицы измерения:
2. сила тока в амперах ($ \text{А} $),
3. сопротивление в омах ($ \text{Ом} $),
4. время в минутах.

Важно помнить, что время в минутах необходимо перевести в секунды, поскольку в международной системе единиц (СИ) время измеряется в секундах. Для перевода из минут в секунды показатель времени умножается на $ 60 $, потому что в каждой минуте $ 60 $ секунд.

1. Дополнительные пояснения
2. Закон Джоуля−Ленца применяется только в цепях, где электрический ток проходит через проводники с сопротивлением. В цепях с идеальными сверхпроводниками (где $ R = 0 $) тепло не выделяется.

3. Электрический нагреватель — это устройство, которое преобразует электрическую энергию в тепловую. Его работа основана на сопротивлении материала, через который проходит ток. Чем больше сопротивление, тем больше тепла выделяется при заданной силе тока.

4. Порядок решения задачи
   Для решения задачи нужно:

5. Выразить все параметры в совместимых единицах СИ (перевести минуты в секунды);

6. Подставить известные значения величин в формулу $ Q = I^2 \cdot R \cdot t $;

7. Выполнить расчет.

Важно помнить, что результат будет выражен в джоулях ($ \text{Дж} $).