Опыты и наблюдения показывают, что при контакте двух тел, из которых одно мы воспринимаем как горячее, а другое как холодное, происходят изменения физических параметров как первого, так и второго тела. «Физическая величина, измеряемая термометром и одинаковая у всех тел или частей тела, находящихся в термодинамическом равновесии друг с другом, называется температурой». Когда термометр приводят в контакт с изучаемым телом, мы видим разного рода изменения: движется "столбик" жидкости, меняется объем газа и т. п. Но вскоре между термометром и телом обязательно наступает термодинамическое равновесие - состояние, при котором остаются постоянными все величины, характеризующие эти тела: их массы, объемы, давления и так далее. С этого момента термометр показывает не только свою температуру, но и температуру изучаемого тела. В повседневной жизни наиболее распространен измерения температуры с жидкостного термометра. Здесь для измерения температуры используется свойство жидкостей при нагревании расширяться. Для измерения температуры тела термометр приводят с ним в контакт, между телом и термометром осуществляется процесс теплопередачи до установления теплового равновесия. Чтобы процесс измерения не изменил заметно температуру тела, масса термометра должна быть значительно меньше массы тела, температура которого измеряется.
Дано:
R1 = 3 Oм
R2 = 15 ОМ
R3 = 20 Ом
R4 = 40 Ом
I = 4А
Найти:
1) Эквивалентное сопротивление;
R₃ и R₄ соединены последовательно, их эквивалентное сопротивление
R₃₄ = R₃ + R₄ = 20 + 40 = 60 Ом
R₂ и R₃₄ соединены параллельно, их эквивалентное сопротивление
1/R₂₃₄ = 1/R₂ + 1/R₃₄
1/R₂₃₄ = 1/15 + 1/60 = 4/60 + 1/60 = 5/60 = 1/12
R₂₃₄ = 12 Ом
R₁ и R₂₃₄ соединены последовательно, их эквивалентное сопротивление
R₁₂₃₄ = R₁ + R₂₃₄ = 3 + 12 = 15 Ом
2) Токи, проходящие через каждый резистор I1, I2, I3, I4;
I₁ = 4 А
R₂ и R₃₄ соединены параллельно, токи через них обратно пропорциональны сопротивлениям
U₂ = U₃₄
I₂*R₂ = I₃₄*R₃₄
I₂ = I₃₄*R₃₄/R₂
Суммарный ток по двум ветвям = 4 А
I₂ + I₃₄ = 4
I₃₄*R₃₄/R₂ + I₃₄ = 4
I₃₄*(1 + R₃₄/R₂) = 4
I₃₄*(1 + 60/15) = 4
I₃₄*(1 + 4) = 4
I₃₄ = 4/5 = 0,8 А
I₂ = 4 - I₃₄ = 3,2 А
I₃ = I₄ = I₃₄ = 0,8 А
3) Напряжения на резисторах;
U₁ = R₁I₁ = 3*4 = 12 В
U₂ = R₂I₂ = 15*3,2 = 48 В
U₃ = R₃I₃ = 20*0,8 = 16 В
U₄ = R₄I₄ = 40*0,8 = 32 В
4) Мощность, потребляемую всей цепью;
P = I²R₁₂₃₄ = 4²*15 = 16*15 = 240 Вт
5) Расход электрической энергии цепью за 8 часов.
E = Pt = 240*8*60*60 = 6912000 = 6,912 МДж