Однородный железный проводник длиной l подключен к источнику постоянного напряжения на время t. Как изменится при этом температура проводника? (изменением сопротивления проводника при его нагревании пренебречь. Известно: p - удельное сопротивление проводника и D -плотность проводника)

Здравствуйте! Давайте посмотрим на вопрос и посмотрим, как можно его решить.

Так как мы знаем, что у нас есть однородный железный проводник длиной l, подключенный к источнику постоянного напряжения на время t, мы хотим выяснить, как изменится при этом температура проводника.

Для начала, давайте вспомним основную формулу, которая связывает изменение температуры и электрическую энергию. Формула выглядит следующим образом:

ΔT = Q / (m * c)
где ΔT - изменение температуры, Q - поглощенная электрическая энергия, m - масса проводника, c - удельная теплоемкость

Давайте разберемся, какие данные у нас есть и что нам еще нужно найти.

Известно, что у нас есть однородный железный проводник, поэтому мы можем предположить, что его масса будет пропорциональна его объему. Известно также, что у нас есть плотность проводника D. Таким образом, мы можем выразить массу проводника следующим образом:

m = D * V
где V - объем проводника

Мы также знаем, что у нас есть длина проводника l и сечение проводника S. Таким образом, мы можем выразить объем проводника следующим образом:

V = S * l

Теперь у нас есть выражение для массы проводника в зависимости от его длины и плотности.

Кроме того, нам нужно найти электрическую энергию Q. Для этого мы можем использовать закон Ома, который говорит нам, что электрическая энергия равна произведению силы тока I на напряжение U и время t:

Q = U * I * t

Теперь у нас есть все необходимые данные, чтобы выразить изменение температуры проводника:

ΔT = Q / (m * c)

Но прежде чем продолжить, давайте обсудим, почему мы можем пренебречь изменением сопротивления проводника при его нагревании. Дело в том, что изменение сопротивления проводника будет очень мало для большинства материалов при нагревании на обычные температуры, поэтому мы можем считать, что оно остается постоянным.

Возвращаясь к формуле для изменения температуры:

ΔT = Q / (m * c)

Теперь мы можем подставить выражение для электрической энергии Q и массы проводника m:

ΔT = (U * I * t) / (m * c)
= (U * I * t) / [(D * V) * c]

Давайте продолжим и подставим выражение для объема проводника V:

ΔT = (U * I * t) / [(D * (S * l)) * c]
= (U * I * t) / [(D * S * l) * c]

Теперь у нас есть окончательное выражение для изменения температуры проводника, учитывая заданные вопросом данные.

Теперь школьнику будет полезно воспользоваться этим выражением, чтобы решить конкретные числовые примеры, подставив значения U, I, t, D, S и l. Например, если у нас есть проводник с известными параметрами источника (напряжение, сила тока, время) и свойствами проводника (плотность, сечение, длина), мы можем использовать это выражение для рассчета изменения температуры проводника.

Надеюсь, это объяснение будет понятным и поможет школьнику понять, как изменяется температура проводника в данной ситуации. Если у вас есть еще вопросы, не стесняйтесь задавать их!