Задание 1 (10 баллов). Рекомендации к выполнению. Качественные задачи Прочитайте фрагмент инструкции по эксплуатации посудомоечной - вопрос №5086245

Подключение посудомоечной машины к заземленной электрической сети является важным требованием безопасности, поскольку это помогает предотвратить риск поражения электрическим током.

Когда электрическое оборудование не заземлено, возможно образование статического заряда на его поверхности. Если поврежденная или изолированная проводка в машине попадает в контакт с металлическим корпусом, создается электрический потенциал. При этом человек, коснувшийся машины, может стать проводником и получить поражение электрическим током.

Заземление предотвращает образование электрического потенциала и обеспечивает путь на землю для электрического тока, если происходит сбой в изоляции проводки. Заземление уменьшает вероятность поражения электрическим током и помогает обеспечить безопасность для пользователей посудомоечной машины.

Таким образом, подключение посудомоечной машины к заземленной электросети является необходимым условием для обеспечения безопасности и предотвращения поражения электрическим током.

Схема должна быть организована следующим образом:

Батарейка должна быть соединена с одной стороны с лампочкой, а с другой стороны с звонком и двумя ключами.
Ключи должны быть соединены так, что когда они закрыты, цепь замкнута, и ток может протекать через лампочку и звонок.
Один из ключей должен быть соединен с звонком таким образом, что при его закрытии звонок замыкает цепь и ток начинает протекать через лампочку, загорая ее.
Второй ключ должен быть соединен параллельно с лампочкой, таким образом, что он может быть использован для включения и выключения лампочки, независимо от состояния звонка.
Направление тока в цепи должно быть от плюсовой стороны батарейки, через лампочку, ключи и звонок, к минусовой стороне батарейки.

Для того чтобы измерить силу тока и напряжение на электролампе, необходимо включить амперметр и вольтметр последовательно на участке цепи, где расположена лампа. Таким образом, схема подключения приборов будет выглядеть следующим образом:

батарея — ключ — звонок — лампа — амперметр — вольтметр — земля

Для определения работы, совершаемой током в лампе за 1 минуту, необходимо знать значение силы тока, проходящего через лампу, а также время, в течение которого ток проходит через лампу. Из иллюстрации видно, что сила тока равна 0,2 А, а время, в течение которого ток проходит через лампу, равно 60 секундам.

Работа, совершаемая током в лампе за 1 минуту, вычисляется по формуле:

W = Pt,

где P — мощность, потребляемая лампой, t — время, в течение которого лампа потребляет мощность.

Мощность, потребляемая лампой, вычисляется по формуле:

P = UI,

где U — напряжение на лампе, I — сила тока, проходящего через лампу.

Таким образом, работа, совершаемая током в лампе за 1 минуту, равна:

W = Pt = UIt = 120,2*60 = 144 Дж

Количество электронов, проходящих через спираль лампы за 1 минуту, можно вычислить, зная заряд одного электрона и силу тока в цепи:

n = Qt/e,

где Q — заряд, проходящий через лампу за 1 минуту, t — время, в течение которого проходит заряд, e — заряд одного электрона.

Заряд, проходящий через лампу за 1 минуту, равен:

Q = It = 0,2*60 = 12 Кл

Таким образом, количество электронов, проходящих через спираль лампы за 1 минуту, равно:

n = Qt/e = 12/(1,610^-19) = 7,510^19 электронов

Для решения этой задачи можно использовать закон Ома, который гласит, что сила тока в цепи равна отношению напряжения к сопротивлению:

I = U/R

где I — сила тока, U — напряжение, R — сопротивление.

Для нахождения общего сопротивления участка цепи можно использовать формулу для параллельного соединения резисторов:

1/R_общ = 1/R_1 + 1/R_2 +… + 1/R_n

где R_общ — общее сопротивление, R_1, R_2, ..., R_n — сопротивления соединяемых резисторов.

В данной задаче все сопротивления одинаковы, поэтому общее сопротивление можно найти по формуле:

1/R_общ = 1/4 + 1/4 + 1/4 + 1/4 = 1

R_общ = 1/1 = 1 Ом

Теперь можно найти силу тока через каждый резистор, подставив известные значения в формулу для закона Ома:

I = U/R = 12/4 = 3 A

Сила тока через каждый резистор будет равна 3 А, так как все резисторы имеют одинаковое сопротивление.

Для того, чтобы рассчитать стоимость электроэнергии, потраченной на работу утюга, нужно вычислить количество потреблённой электроэнергии в киловатт-часах (кВт⋅ч), используя формулу:

Э = P ⋅ t,

где P — мощность утюга в киловаттах (кВт), t — время его работы в часах.

Подставляем известные значения:

Э = 2,4 кВт ⋅ (3,5 ч — 1,5 ч) = 4,8 кВт⋅ч

Теперь можно рассчитать стоимость потраченной электроэнергии:

Стоимость = 4,8 кВт⋅ч ⋅ 5,54 руб/кВт⋅ч = 26,59 руб.

Таким образом, девушка потратила на электричество 26,59 руб.

Последствия такой невнимательности могут быть очень серьёзными. Во-первых, это может привести к возгоранию вещей, которые остались рядом с утюгом. Во-вторых, если такая ситуация повторяется регулярно, то это может существенно повлиять на размер ежемесячных платежей за электричество.

Сопротивление проволоки можно выразить через её сопротивление, площадь поперечного сечения и длину:

где $R$ — сопротивление проволоки, $\rho$ — удельное сопротивление материала проволоки, $L$ — длина проволоки, $S$ — площадь поперечного сечения проволоки.

Если никелиновая проволока такой же длины, то её сопротивление также будет равно $R$, но с другим значением площади поперечного сечения $S'$:

Таким образом, чтобы сопротивление нагревателя осталось прежним, площадь поперечного сечения никелиновой проволоки должна быть равна площади поперечного сечения нихромовой проволоки, умноженной на отношение удельного сопротивления нихрома к удельному сопротивлению никеля.

Ответ: сила тока в электродвигателе составляет около 28,4 А, напряжение ― около 383 В.