22

Решение: Мощность спиралей при соединении

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ2832ABРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Электроплитка имеет три одинаковые спирали. Если все три спирали включены в сеть последовательно, то вода в кастрюле закипает через 36 мин. Через какое время закипит та же масса воды, если спирали включить в ту же сеть параллельно? Начальные температуры воды одинаковы. Сопротивления спиралей не зависят от условий работы.

Открыть задачу и решить самому
Дальше ответЕсли ещё решаете — начните с подсказок: они ведут к ответу, но не выдают его.
К подсказкам

Решение по шагам

6 шагов
1

Количество теплоты, необходимое для нагревания одной и той же массы воды до кипения, одинаково. Поэтому время нагревания обратно пропорционально мощности электроплитки.

$$Q = Pt, \quad t \sim \dfrac{1}{P}$$
2

Пусть сопротивление каждой спирали равно $R$, а напряжение сети равно $U$. При последовательном соединении эквивалентное сопротивление равно:

$$R_{\text{посл}} = 3R$$
3

Мощность плитки при последовательном соединении составляет:

$$P_{\text{посл}} = \dfrac{U^2}{3R}$$
4

При параллельном соединении трёх одинаковых спиралей эквивалентное сопротивление равно:

$$R_{\text{пар}} = \dfrac{R}{3}$$
5

Мощность плитки при параллельном соединении равна:

$$P_{\text{пар}} = \dfrac{U^2}{R/3} = \dfrac{3U^2}{R}$$

Сравним мощности. Параллельное соединение даёт мощность в 9 раз большую, поэтому время закипания в 9 раз меньше:

$$\dfrac{P_{\text{пар}}}{P_{\text{посл}}} = 9, \quad t_{\text{пар}} = \dfrac{36}{9} = 4\ \text{мин}$$
Ответ

Вода закипит через 4 мин.

Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.

Где здесь ошибаются

Считать, что при параллельном соединении мощность увеличивается только в 3 раза.

Сравнивать сопротивления одной спирали вместо эквивалентных сопротивлений всей цепи.

Не учитывать, что при одинаковом количестве теплоты время обратно пропорционально мощности.

Закрепить приёмВ теме «Электрический ток и цепи» ещё 207 задач — с ответом и таким же разбором.
Тренироваться

Как решать задание 22 ОГЭ, физика

Разбор этой задачи разложен на 6 шагов: видно, откуда берётся каждое число и где теряется балл. Ответ приведён рядом с выкладками, а не вместо них.

Задача из темы «Электрический ток и цепи»: в ней 208 задач, и у каждой есть такой же разбор. Регистрация не нужна.