РУҚА
22

Решение: Напряжение сети электроплитки

ОГЭ · Физика · Задание 22 · Электрический ток и цепи
ПовышеннаяФИПИ5FD1E5Развёрнутое решение≈ 8 минутРазбор в 6 шагов
Условие

Две спирали электроплитки сопротивлением по $10\ \Omega$ каждая соединены последовательно и включены в сеть. Каково напряжение сети, если вода массой $1\ \text{кг}$ закипит на этой плитке через $174\ \text{с}$? Начальная температура воды равна $20\ ^\circ\text{C}$, а КПД процесса равен $80\%$. (Полезной считается энергия, необходимая для нагревания воды.)

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

Температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении равна $100\ ^\circ\text{C}$. Изменение температуры воды:

$$\Delta T = 100 - 20 = 80\ ^\circ\text{C}$$
2

Полезная энергия, необходимая для нагревания воды, равна:

$$Q = cm\Delta T = 4200 \cdot 1 \cdot 80 = 336000\ \text{Дж}$$
3

С учётом КПД процесса электрическая энергия, затраченная плиткой, составляет:

$$E = \frac{Q}{\eta} = \frac{336000}{0{,}8} = 420000\ \text{Дж}$$
4

При последовательном соединении сопротивления складываются:

$$R_\text{общ} = 10 + 10 = 20\ \Omega$$
5

Мощность плитки можно выразить через напряжение сети:

$$P = \frac{U^2}{R_\text{общ}}$$

Так как $E=Pt$, находим напряжение сети:

$$U = \sqrt{\frac{ER_\text{общ}}{t}} = \sqrt{\frac{420000 \cdot 20}{174}} \approx 220\ \text{В}$$
Ответ

Напряжение сети примерно равно $220\ \text{В}$.

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

Где здесь ошибаются

Не учитывать КПД и приравнять полезную энергию к электрической.

Сложить сопротивления неправильно при последовательном соединении.

Использовать сопротивление одной спирали вместо общего сопротивления.

Взять изменение температуры, равное $100\ ^\circ\text{C}$, вместо $80\ ^\circ\text{C}$.

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.