Задача с4 для подготовки к ЕГЭ по физике из раздела «Законы постоянного тока. Закон сохранения энергии»
Какую разность потенциалов приложили к однородному медному цилиндрическому проводнику длиной 10 м, если за 15 с его температура повысилась на 10 К? Изменением сопротивления проводника и рассеянием тепла при его нагревании пренебречь. (Удельное сопротивление меди 1,7*10-8 Ом*м, плотность меди 8900 кг/м3).
В основе решения задачи лежит явление теплового действия тока, изучавшееся еще в 8-м классе. То есть нагревание проводника связано с протеканием по нему электрического тока.
То есть, с одной стороны, записываем формулу, описывающую процесс нагревания проводника, а с другой стороны, формулу для определения работы электрического тока.
С учётом условия задачи, что рассеянием тепла мы пренебрегаем (а следовательно потерями энергии), правые части этих двух уравнений приравниваем.
Далее расписываем сопротивление проводника (через его геометрические размеры и удельное сопротивление) и массу проводника,
Сокращая одинаковые сомножители, получаем формулу, из которой выражаем неизвестную величину — напряжение на концах проводника (разность потенциалов). В итоге после непродолжительных математических действий имеем итоговую формулу:В итоговую формулу входит сразу несколько табличных величин, в том числе удельная теплоёмкость вещества, значение которой можно найти в таблице, прилагаемой к тесту.
Важно! Удельное сопротивление проводников и плотность вещества обозначаются одинаковыми буквами. При подстановке в формулу Важно учитывать, где плотность, а где удельное сопротивление.
Ну и для самопроверки, неплохо проверить правильность выведенной формулы методом размерностей.