Задача с электрическим чайником и его двумя (тремя) спиралями раньше частенько встречалась на олимпиадах разного уровня. Я включила её в радел «Всякая всячина», поскольку она комбинированная — раз, встречалась в сборниках и для подготовки к ЕГЭ, и для подготовки к ГИА — два. Да и вообще интересная задача с точки зрения математики и математических преобразований.
Электрический чайник имеет две спирали. При включении одной из них вода закипит через 15 минут, при включении второй – через 10 минут. Через сколько минут закипит чайник, если спирали включить параллельно?
Прежде всего необходимо уяснить, что мы проводим три опыта с одинаковым количеством воды и нагреваем её на одинаковое количество градусов. Это — во-первых.
Во-вторых. Записав формулу для расчёта количества теплоты, выделяющегося при работе нагревателя, выводим формулу для расчета сопротивления первой спирали, а потом для расчёта второй.
В-третьих. Определяем сопротивление спиралей при параллельном (последовательном) соединении проводников. И эту формулу подставляем в формулу для расчёта искомого времени нагревания жидкости.
Важно. Последовательность Ваших действий и рассуждений может быть несколько иная.
Обратите внимание на искомый ответ! Выведенная формула напоминает формулу для расчёта сопротивления параллельно — соединенных резисторов.
Было бы неплохо еще рассказать про последовательное соединение. Если при параллельном потребуется меньше времени, чем по одиночке, то в последовательном соединении при подключении сразу двух они будут нагревать медленнее, чем каждый из них по одиночке… В последовательном соединении же Rобщ.=R1+R2=R1+1.5R1=2.5R1 (т.к. t1=1.5t2, то R2=1.5R1), тогда t3=Q*Rобщ/U^2=Q*2.5R1/U^2=2.5t1=2.5*15мин=37.5 минут, что определенно дольше, чем t1=15 мин или t2=10 мин.