Виток, по которому течет ток силой 5 А, свободно установился в однородном магнитном поле c индукцией 0,3 Тл. Диаметр витка 16 см. Какую работу нужно совершить, чтобы повернуть виток на угол α = π/2 относительно оси, совпадающей с диаметром? Найти работу, если угол α = π.

1). Ключ разомкнут.

Мощность тока, выделяемая на верхних и нижних резисторах одинаковая и равна 250 Вт.

Мощность тока:

      P = I²·R

В верхней и нижней паре резисторов течет одинаковый ток, равный половине общего тока в цепи:

      I₁ = I₂ = I/2 = 1,25 (A)

Сопротивление верхней и нижней пары резисторов:

      R₁ = R₂ = 4P₁/I² = 4P₂/I² = 1000 : 6,25 = 160 (Ом)

Общее сопротивление цепи:

       R = R₁R₂/(R₁+R₂) = 25600 : 320 = 80 (Ом)

Напряжение на источнике питания:

       U = I·R = 2,5 · 80 = 200 (В)

Сопротивление 50-ваттного резистора:

       R₁₁ = R₂₂ = 50 : 1,25² = 32 (Ом)

Сопротивление 200-ваттного резистора:

       R₁₂ = R₂₁ = 200 : 1,25² = 128 (Ом)

Напряжение на 50-ваттных резисторах:

       U₁₁ = U₂₂ = I₁·R₁₁ = I₂·R₂₂ = 1,25 · 32 = 40 (B)

Напряжение на 200-ваттных резисторах:

       U₁₂ = U₂₁ = I₁·R₁₂ = I₂·R₂₁ = 1,25 · 128 = 160 (B)

2). Ключ замкнут.

Резисторы соединены двумя последовательными группами, в каждой из которых два параллельно соединенных резистора по 32 и 128 Ом.

Общее сопротивление цепи:

       R = R₁ + R₂ = 2 · 32 · 128 : 160 = 51,2 (Ом)

Напряжение на резисторах при том же токе в цепи:

       U = I·R = 2,5 · 51,2 = 128 (B)    

Напряжения на левой и правой группе резисторов одинаковые и равны половине общего напряжения:

      U₁ = U₂ = U/2 = 64 (B)

Мощность тока на резисторах R₁₁ и R₂₂ (32 Ом):

      P₁₁ = P₂₂ = U₁²/R₁₁ = U₂²/R₂₂ = 64² : 32 = 128 (Вт)  

Мощность тока на резисторах R₁₂ и R₂₁ (128 Ом):

      P₁₂ = P₂₁ = U₁²/R₁₂ = U₂²/R₂₁ = 64² : 128 = 32 (Вт)

Объяснение:

Рівняння теплового балансу строго виконується тільки в тому випадку, якщо система теплоізольована. Хоча калориметр знижує втрати енергії, пов'язані з теплопередачею в навколишнє середовище, проте вони залишаються. Крім того, є втрати за рахунок теплообміну між водою і калориметром. Тому кількість теплоти, оддане теплою водою, буде завжди більше, ніж кількість теплоти, отримане холодною водою. Якщо теплу воду вливати в холодну, то відмінність між Qотд і Qпол буде більше, ніж у випадку, коли холодну воду додають в теплу. Це обумовлено тим, що в першому випадку втрати енергії в навколишнє середовище будуть частково компенсовані за рахунок кількості теплоти, яку холодній воді передають калориметр і термометр.