Республиканская олимпиада по физике 2014, 11 класс, теоретический тур
Нелинейный резистор (10.0 балла)
Эксперименты по измерению электрического сопротивления нелинейного резистора показали следующее. При повышении температуры резистора от комнатной температуры T0=20∘ С до температуры T1=100∘ С мгновенно происходи» скачок величины сопротивления от R1=50 до R2=100 Ом. При понижении температуры обратный скачок происходит при более низкой температуре, равной T2=99∘ С. К резистору подключили источник с напряжением U1=60 В и, спустя некоторое время, его температура установилась равной T3=80∘ С. После этого в начальный момент времени t=0 к резистору, имеющему температуру T0, подключили источник с напряжением U1=80 В и обнаружили, что в цепи возникли электрические колебания тока. Теплоемкость резистора равна C=3 Дж/К, а температура в комнате остается постоянной. Считайте, что теплоотдача от резистора пропорциональна разности температур резистора и окружающего воздуха в соответствии с законом Ньютона-Рихмана Pext=α(Ts−T0), где Pext — мощность потерь с поверхности проводника температурой поверхности Ts, T0 — температура окружающего воздуха в комнате, α — некоторая постоянная, называемая коэффициентом теплоотдачи.
А) Найдите и рассчитайте коэффициент теплоотдачи α;
Б) При разогреве резистора от момента времени t=0 его температура изменяется по закону T(t)=A1+A2ebt. Найдите A1, A2 и b;
В) Определите момент времени T1, когда произойдет первый скачок сопротивления резистора;
Г) Чему равен период τ0 установившихся колебаний температуры?
Д) Какое количество джоулева тепла Q выделяется на резисторе за один период колебаний?
посмотреть в олимпиаде
Эксперименты по измерению электрического сопротивления нелинейного резистора показали следующее. При повышении температуры резистора от комнатной температуры T0=20∘ С до температуры T1=100∘ С мгновенно происходи» скачок величины сопротивления от R1=50 до R2=100 Ом. При понижении температуры обратный скачок происходит при более низкой температуре, равной T2=99∘ С. К резистору подключили источник с напряжением U1=60 В и, спустя некоторое время, его температура установилась равной T3=80∘ С. После этого в начальный момент времени t=0 к резистору, имеющему температуру T0, подключили источник с напряжением U1=80 В и обнаружили, что в цепи возникли электрические колебания тока. Теплоемкость резистора равна C=3 Дж/К, а температура в комнате остается постоянной. Считайте, что теплоотдача от резистора пропорциональна разности температур резистора и окружающего воздуха в соответствии с законом Ньютона-Рихмана Pext=α(Ts−T0), где Pext — мощность потерь с поверхности проводника температурой поверхности Ts, T0 — температура окружающего воздуха в комнате, α — некоторая постоянная, называемая коэффициентом теплоотдачи.
А) Найдите и рассчитайте коэффициент теплоотдачи α;
Б) При разогреве резистора от момента времени t=0 его температура изменяется по закону T(t)=A1+A2ebt. Найдите A1, A2 и b;
В) Определите момент времени T1, когда произойдет первый скачок сопротивления резистора;
Г) Чему равен период τ0 установившихся колебаний температуры?
Д) Какое количество джоулева тепла Q выделяется на резисторе за один период колебаний?
Комментарий/решение:
Возможно, что при неправильном наборе формул, они будут
доредактированы модератором. При этом содержание не будет меняться.