РУҚА
22

Решение: Нагрев воды последовательными нагревателями

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ3A2CAAРазвёрнутое решение≈ 5 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Имеется два электрических нагревателя одинаковой мощности — по 400 Вт. Сколько времени потребуется для нагревания 1 л воды на 40 $^\circ\mathrm{C}$, если нагреватели будут включены в ту же электросеть последовательно? Потерями энергии пренебречь.

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

При одинаковом напряжении сети мощность каждого нагревателя равна 400 Вт. Так как нагреватели одинаковы и соединены последовательно, напряжение на каждом из них становится в два раза меньше.

$$U_1 = \dfrac{U}{2}$$
2

Мощность нагревателя пропорциональна квадрату напряжения при постоянном сопротивлении. Поэтому мощность каждого нагревателя при последовательном соединении уменьшится в четыре раза.

$$P_1 = 400\left(\dfrac{1}{2}\right)^2 = 100\ \text{Вт}$$
3

Суммарная мощность двух нагревателей равна:

$$P = 2P_1 = 2\cdot100 = 200\ \text{Вт}$$
4

Масса воды объёмом 1 л приблизительно равна 1 кг. Количество теплоты, необходимое для нагревания воды:

$$Q = cm\Delta T = 4200\cdot1\cdot40 = 168000\ \text{Дж}$$
5

По условию потери энергии отсутствуют, поэтому электрическая энергия нагревателей полностью превращается в количество теплоты воды:

$$Pt = Q$$

Найдём время нагревания:

$$t = \dfrac{Q}{P} = \dfrac{168000}{200} = 840\ \text{с}$$
Ответ

Время нагревания воды составит $840\ \text{с}$, или $14\ \text{мин}$.

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 последовательном соединении суммарная мощность остаётся равной 800 Вт.

Уменьшить мощность каждого нагревателя только в два раза, хотя при постоянном сопротивлении мощность пропорциональна квадрату напряжения.

Использовать массу воды 1000 кг вместо 1 кг.

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.