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.