Какова полезная мощность нагревателя чайника если

Waitan	Погрешности измерений 20.05.2017, 09:55
	Есть такая задача: На рисунке предоставлены результаты измерения температуры воды в электрическом чайнике в последовательные моменты времени. Погрешность измерения времени равна 3 с, погрешность измерения температуры равна 4 градуса по цельсию. Какова полезная мощность нагревателя чайника, если масса воды равна 0,75 кг? Ответ в кВт округлите до десятых. Измерения проводятся с интервалом 30 секунд, как видно из рисунка. Я посчитал среднее арифметическое изменений температуры, потом через эту величину выразил мощность. В ответе 1.3, а у меня 1.225, а после округления 1.2; Что я делаю не так? Как правильно в таких заданиях работать с погрешностью? В моем учебнике информации про это нет.

Mihr	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 10:11
	Я посчитал среднее арифметическое изменений температуры, потом через эту величину выразил мощность. Не лучший способ для правильных расчётов. Давайте возьмём две самые крайние точки. Мы видим, что за 120 секунд температура выросла примерно на 50 градусов. Повторим расчёты. Получим… Проверьте ещё раз.

Erleker	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 13:07
	Надо не считать среднее, а провести прямую между этими точками, так чтобы все они примерно одинаково отстояли от нее по обе стороны.

Pphantom	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 13:37
	Вообще говоря, задача не совсем корректна. Довольно легко можно убедиться, что «крайние» линейные зависимости, укладывающиеся в прогрешности, дают результаты, отличающиеся на треть, т.е. погрешность результата заведомо больше кВт.

Dmitriy40	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 17:29
	А можно ли поступить так: для всех возможных пар точек (10 штук) посчитать минимальную и максимальную мощность (с учётом погрешностей измерения по двум осям), потом взять их общее пересечение, что и даст искомую мощность с максимальной погрешностью? Как её округлить до 1.3 пока не знаю, но вдруг она получится более-менее симметричной относительно 1.3, тогда можно будет туда её и округлить … Или этот подход в принципе неправилен?

Munin	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 18:04
	Dmitriy40 Знаете, есть такая байка про вычисление длины карандаша / спички с произвольной точностью, методом опроса населения. (За рубежом более известная как «вычисление длины носа китайского императора».) Вы примерно тем же занимаетесь.

Pphantom	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 18:10
	Dmitriy40 , в общем правилен, просто итоговое «округление» именно к особого смысла не имеет. По идее, следует признавать правильным ответом на задачу в такой постановке любой результат от до .

Dmitriy40	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 18:29
	методом опроса населения. Учитывая физичность и единственность мощности (в рамках условия задачи), то всё же не опросом, а нахождением допустимого интервала. Ведь прямая обязана пройти через все прямоугольнички графика. Способ не лучший, согласен. итоговое «округление» именно к особого смысла не имеет. Да, конечно округлять именно к — подгонка под ответ. Но если ответ записать как (извините, сам не проверял, верю Вашей оценке), то почему бы не посчитать величину «наиболее вероятной» (в некотором смысле) и её и оставить … Ок, я всё понял.

Pphantom	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 20:02
	Но если ответ записать как (извините, сам не проверял, верю Вашей оценке), то почему бы не посчитать величину «наиболее вероятной» (в некотором смысле) и её и оставить … Она, наверное, действительно будет наиболее вероятной (хотя вообще-то это должно быть матожидание), но смысл указания стандарта в качестве погрешности как раз в том, что в пределах диапазона вероятность появления ответов от до примерно одинакова. А так да, если бы ответ предполагался в виде , то все тоже было бы в порядке.

se-sss	Re: Погрешности измерений 20.05.2017, 23:37
	Может, подразумевается, что надо подогнать коэффициенты в аппрокимации зависимости линейной функцией по методу наименьших квадратов? Мне, честно говоря лень руками всё это решать, но для 2-х параметров и 5 точек сложность не запредельная, даже делая самостоятельно вывод формулы. См. случай полиноминальной модели здесь для варианта, когда есть только , . Поправка. Как раз перед случаем полиноминальной модели написана формкла для апроксимации прямой. Которая

Mihr	Re: Погрешности измерений 21.05.2017, 01:19
	se-sss , да ведь это явно школьная задача, демовариант ЕГЭ. Забудьте здесь про метод наименьших квадратов.

Страница 1 из 1

[ Сообщений: 11 ]

Источник

Cрочняк нужно выполнить работу по физике за 1 день, тема «Задача по физике с приближенными данными в форме графика»

На рис. представлены результаты измерения температуры воды в эл. чайнике в последоват-е моменты времени. Погрешность измерения времени равна 3 с,а темп-ры =4 гр..Какова полезная мощность нагревателя чайника,если масса воды равна 0.8 кг?

Физикааа

Другое, Физика

Стоимость 300
руб.

Автор24 — это биржа, где напрямую у преподавателей/аспирантов/репетиторов можно заказать выполнение работы «Задача по физике с приближенными данными в форме графика»

29 сентября 2014

Заказчик создал задание на выполнение
Работы по предмету
Физика

29 сентября 2014

15
исполнителей
откликнулись
и предложили выполнить работу по стоимости
от 30 до 30 руб

29 сентября 2014

Заказчик переписывался с автором
НиколайАнатольевич

29 сентября 2014

Заказчик выбрал автора
НиколайАнатольевич,

30 сентября 2014

Автор выполнил работу по теме
Задача по физике с приближенными данными в форме графика
за
1
день
и уложился в заданный срок

30 сентября 2014

Заказчик принял работу с первого раза и оплатил заказ

30 сентября 2014

Заказчик оставил положительный отзыв

Закажи её у наших авторов!

Оформите заказ и авторы начнут
откликаться уже через 10 мин!

Основные механические величины и единицы их измерения

Для количественного описания механического движения физических тел используются величины, характеризующие пространство, время и рассматриваемое тело: длина l, время t и масса m. Длина l определяется как геометрическое расстояние между двумя точками в пространстве.

Ядерная физика

В ядерной физике исследуется субатомная структура вещества. Характерные размеры этой структуры малы не только в сравнении с макроскопическими расстояниями, но и в сравнении с размерами ядра. Физические явления, которые происходят на таких малых расстояниях, возможно изучать только при столкновении распаде атомных ядер и элементарных частиц. Изучение этих процессов имеет важное значение для ядерной…

Электрический ток в жидкостях

Всем знакомо определение электрического тока. Оно представляется как направленное движение заряженных частиц. Подобное движение в различных средах имеет принципиальные отличия. Как основной пример этого явления можно представить течение и распространение электрического тока в жидкостях. Такие явления характеризуются различными свойствами и серьезно отличаются от упорядоченного движения заряженных …

Электростатика и электродинамика

Электродинамика как серьезный и многообразный раздел современной физики подразделяется на несколько основных направлений. Электродинамика призвана изучать понятие электрического заряда. Электрический заряд плотно связан с электромагнитным полем. Оно является его материальным источником возникновения. Само электромагнитное поле представляет собой внутреннюю характеристику элементарных частиц, котор…

Контрольная

Контрольная работа, Физика

Стоимость 300 руб.

Физика

Другое

Like it

очередная работа выполнена на отлично! советую этого автора, уже не первый раз выручает!

Физика

Другое

Like it

Доволен работой автора, работа была выполнена в срок и на отлично. Советую этого автора

Физика

Другое

Like it

спасибо автору за помощь, быстроту и при этом набор решения на ПК! всем рекомендую!!!

Источник

Задачи, которые предложены в этой статье, очень интересные. Они все решаются довольно просто, но требуют “творческого подхода”, немного нестандартного мышления, широкого взгляда.

Задача 1. К источнику тока с ЭДС В, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, присоединены последовательно лампочка и резистор с сопротивлением кОм. Вольтметр с сопротивлением кОм, подключенный к зажимам лампочки, показывает напряжение В. Какое напряжение будет на лампочке, если отключить вольтметр? Зависимость сопротивления лампы от температуры нити накала не учитывать.

Мощность

К задаче 1

Если вольтметр показывает 6 В, следовательно, на резисторе падает 3 В – ведь на пренебрежимо малом внутреннем сопротивлении ничего не упадет (ну или пренебрежимо мало). Так как сопротивление резистора 1000 Ом, то по закону Ома ток в нем 0,003 А. Определим ток через вольтметр:

$[I_V=frac{ U_V }{ R_V }=frac{6}{4000}=0,0015]$

То есть делаем вывод, что через вольтметр течет ровно половина того тока, что тек через резистор. Или, иными словами, ток поделился пополам на ветвь с лампой и ветвь с вольтметром. Тогда и сопротивления лампы и вольтметра равны. Следовательно, сопротивление лампы 4 кОм.

Определим ток через лампу, если вольтметр убрать.

$[I_l=frac{E}{R_1+R_l}=frac{9}{1000+4000}=0,018]$

Напряжение на лампе

Ответ: 7,2 В.

Задача 2. Два источника тока с одинаковыми ЭДС, но разными внутренними сопротивлениями, включены последовательно и замкнуты на параллельно соединенные резисторы Ом, Ом. Внутреннее сопротивление первого источника Ом. Найдите внутреннее сопротивление второго источника , если известно, что напряжение на его зажимах равно нулю.

внутреннее сопротивление

К задаче 2

Давайте упростим схему, заменив два сопротивления и одним.

$[R=frac{R_1R_2}{R_1+R_2}=frac{8cdot2}{8+2}=1,6]$

Теперь подумаем, что значат слова «если известно, что напряжение на его зажимах равно нулю». Это значит следующее: ток таков, что на внутреннем сопротивлении второго источника падает вся его ЭДС!

А ток равен

$[I=frac{2E}{R+r_1+r_2}]$

То есть получается, что

$[E=frac{2Er_2}{R+r_1+r_2}]$

Или

Можно было рассуждать и так: если напряжение одной ЭДС из двух падает на ее внутреннем сопротивлении, то напряжение второй падает на сумме , то есть .

Ответ: 1,8 Ом.

Задача 3. Цепь состоит из двух последовательно соединенных источников с одинаковыми ЭДС, равными 8 В каждый, и внутренними сопротивлениями и Ом. Параллельно каждому из источников включен резистор Ом. Какое значение покажет идеальный вольтметр, включенный в цепь?

Кирхгоф

К задаче 3

Вольтметр показывает напряжение на резисторе, его и надо найти. Для этого нужно знать ток в резисторе. Можно воспользоваться законами Кирхгофа, а можно попробовать решить методом наложения, который основан на принципе суперпозиции.

Решаем по Кирхгофу:

постоянный ток

К задаче 3, по Кирхгофу

$[begin{Bmatrix} {I_1+I_2-I_3=0}\{ I_1r_1+I_3R=E_1}\{ I_2r_2+I_3R=E_2}end{matrix}]$

Решим эту систему. ЭДС равны, так что можно заменить их обозначением . Следовательно,

$[begin{Bmatrix} {I_1+I_2=I_3}\{ I_1r_1+( I_1+I_2)R=E}\{ I_2r_2+( I_1+I_2)R=E}end{matrix}]$

То есть $I_1=frac{I_2r_2}{r_1}=2I_2$ .

Тогда

Откуда

$[I_2=frac{E}{2(r_1+R)+R}=frac{8}{5}=1,6]$

Теперь решим по методу наложения: сначала закоротим один источник, оставив его внутреннее сопротивление, и рассчитаем токи в полученной цепи. Мы получим частичные токи, которые появляются вследствие влияния на цепь источника . Потом точно так же поступим со вторым источником, и снова найдем частичные токи. Токи в ветвях будут получены в результате суммирования этих частей.

метод наложения

К задаче 3, метод наложения

Сначала первая схема.

$[I_1'=frac{E}{r_1+frac{Rr_2}{R+r_2}}=frac{8}{1+frac{2}{3}}=frac{24}{5}]$

$[U_R'=I_1'cdotfrac{Rr_2}{R+r_2}=frac{24}{5}cdotfrac{2}{3}=frac{16}{5}]$

$[I_R'=frac{U_R'}{R}=frac{16}{5}]$

Аналогично – вторая:

$[I_2'=frac{E}{r_2+frac{Rr_1}{R+r_1}}=frac{8}{2+frac{1}{2}}=frac{16}{5}]$

$[U_R''=I_2'cdotfrac{Rr_1}{R+r_1}=frac{16}{5}cdotfrac{1}{2}=frac{8}{5}]$

$[I_R''=frac{U_R''}{R}=frac{8}{5}]$

$[I_R= I_R'+ I_R''=frac{16}{5}+frac{8}{5}=frac{24}{5}]$

$[U_R= I_Rcdot R=frac{24}{5}=4,8]$

Ответ: 4,8 В

Задача 4. В электрическую цепь включены лампочка и резистор. КПД источника 60%. Внутреннее сопротивление источника тока Ом. Сила тока, текущего через источник, А. Найдите напряжение на лампочке.

КПД источника

К задаче 4

Вспомним, что такое ЭДС источника: это отношение сопротивления нагрузки к сумме внутреннего сопротивления и сопротивления нагрузки. Или, что то же самое, отношение падений напряжений. На внутреннем сопротивлении в 1 Ом при токе в 1 А упадет 1 В, и это составит 40%, потому что остальные 60% обязаны упасть на сопротивлении нагрузки (это резистор и лампа вместе, на них одинаковое напряжение). Тогда ЭДС равна 2,5 В, а на нагрузке падает 1,5 В.

Ответ: 1,5 В

Задача 5. Спираль электрического чайника изготовлена из нихромовой проволоки сечением мм. В чайнике находится 1,5 литра воды, и он подключен к сети с напряжением В. Вода в чайнике за мин нагревается от К до К. Какова длина проволоки, если КПД чайника 75%? Удельное сопротивление нихрома $rho=1,1cdot10^{-6}$ Ом м.

Мощность (электрическая) вычисляется как , количество теплоты – как . Но у чайника КПД 75%, поэтому количество тепла, переданное воде, равно $Q=0,75 I^2Rt=etafrac{U^2}{R}t$ . Вода нагрелась на $Delta T=T_2-T_1=373-298=75^{circ}$ , следовательно .

$[c m Delta T=etafrac{U^2}{R}t]$

$[R=frac{eta U^2t}{ c m Delta T}]$

$[frac{rho l}{S}=frac{eta U^2t}{ c m Delta T}]$

Замечу, что массу воды на экзамене надо вычислять через объем и плотность, неважно, что вы знаете, что 1,5 литра – это 1,5 кг воды.

$[l=frac{eta U^2t S}{ c m rho Delta T}=frac{0,75cdot 220^2cdot240cdot0,5cdot10^{-6}}{ 4200cdot1,5cdot1,1cdot10^{-6} cdot75}=8,4]$

Ответ: 8,4 м.

Задача 6. В сеть включены параллельно электрический чайник и кастрюля разной емкости, потребляющие мощности Вт и Вт. Вода в них закипает одновременно через мин. На сколько минут позже закипит вода в чайнике, чем в кастрюле, если их включить в ту же сеть последовательно?

Распишем мощности приборов. Так как включены они параллельно, то напряжения одинаковы, а токи – различны.

Мощность чайника:

Мощность кастрюли:

Количество тепла, нужное, чтобы закипела вода в чайнике:

Количество тепла, нужное, чтобы закипела вода в кастрюле:

То есть можно заключить, что

$[frac{ P_1}{ P_2}=frac{ I_1}{ I_2}]$

Так как при параллельном включении

То

$[frac{ I_1}{ I_2}=frac{ R_2}{ R_1}=frac{ P_1}{ P_2}]$

Сопротивление больше у прибора с меньшей мощностью, то есть у кастрюли.

Теперь включаем приборы последовательно. Ток через оба прибора протекает один, а напряжения на приборах разные, так как у них разные сопротивления.

Теперь

$[I=frac{U}{R_1+R_2}=frac{U}{R_1+frac{ P_1}{ P_2}R_1}=frac{U}{R_2+frac{P_2}{P_1}R_2}]$

Напряжение на чайнике тогда

$[U_1=IR_1=frac{U}{R_1+frac{ P_1}{ P_2}R_1}cdotR_1=frac{U}{ 1+frac{ P_1}{ P_2}}]$

Напряжение на кастрюле

$[U_2=IR_2=frac{U}{R_2+frac{ P_2}{ P_1}R_2}cdotR_2=frac{U}{ 1+frac{ P_2}{ P_1}}]$

Мощность чайника будет равна

$[P_1'=IU_1=frac{U}{R_1+frac{ P_1}{ P_2}R_1}cdot frac{U}{ 1+frac{ P_1}{ P_2}}=frac{U^2}{ R_1(1+frac{ P_1}{ P_2})^2}]$

Мощность кастрюли будет равна

$[P_2'=IU_2=frac{U}{R_2+frac{P_2}{P_1}R_2}cdot frac{U}{ 1+frac{ P_2}{ P_1}}=frac{U^2}{ R_2(1+frac{ P_2}{ P_1})^2}]$

Время нагрева было:

$[t=frac{Q_1R_1}{U^2}=frac{Q_2R_2}{U_2}]$

Так как, чтобы вскипятить воду, нужно то же количество теплоты, то

Время нагрева будет теперь для чайника:

$[t_1=frac{Q_1}{P_1'}=frac{ P_1t }{P_1'}=frac{U^2t(R_1(1+frac{ P_1}{ P_2})^2)}{R_1U^2}=(1+frac{ P_1}{ P_2})^2)t=(1+2)^2cdot4=36]$

А для кастрюли:

$[t_2=frac{Q_2}{P_2'}=frac{ P_2t }{P_2'}=frac{U^2t(R_2(1+frac{ P_2}{ P_1})^2)}{R_2U^2}=(1+frac{ P_2}{ P_1})^2)t=(1+frac{1}{2})^2cdot4=9]$

Таким образом, чайник будет закипать на 27 минут дольше, несмотря на то, что мощность у него больше: просто кастрюля своим большим сопротивлением так ограничит ток, что чайнику будет не показать все, на что он «горазд».

Ответ: 27 минут.

Источник

Электрический чайник – очень удобный прибор, помогающий получить кипяток в кратчайшие сроки. Чайник есть практически в каждой семье, и люди оценили преимущества его использования. Но наряду с удобством, появляется вопрос: сколько потребляет чайник, не является ли он источником очень большого расхода электроэнергии, можно ли пользоваться этим прибором и экономить.

Потребление

Электрический чайник

Чтобы разобраться, какую мощность потребляет нагреватель электрического чайника, произвести необходимые расчеты, следует учесть, что электрочайники бывают разные. По этой причине расходы на потребление энергии будут разниться.

потребляемая мощность чайника – показатель, разграничивающий модели между собой;
литраж – максимальный объем жидкости, который прибор доводит до кипения за раз.

Два упомянутых аспекта влияют на количество потребленного электричества. Чем выше мощность электрического чайника, тем большее количество электрической энергии тратится. Чем большего объем, тем больше времени необходимо затратить на доведения воды до нужной температуры. Чтобы узнать, много ли потребляется электричества, нужно знать какова у чайника мощность потребления.

Возьмем за пример типичный электрочайник мощностью две тысячи ватт. Это значит, что за час работы он потратит два киловатта. За минуту прибор расходует тридцать три ватта, но для закипания воды требуется около четырех минут. Значит, потратиться сто тридцать три ватта. Дальнейшие расчеты зависят от интенсивности использования чайника. Кто-то пьет чай пару раз в день, кто-то кипятит воду каждый час. Если взять за пример, что в сутки чайник используется семь раз, за один день потратится девятьсот тридцать три ватта.

Определить потребляемую чайником мощность несложно.

Чтобы рассчитать, сколько потребляет электрочайник, имеющийся на вашей кухне, произведите такие подсчеты:

в паспорте прибора указана мощность чайника, также информация может располагаться на корпусе прибора;
произведите расчеты времени закипания чайника;
умножьте получившееся число на количество раз кипячения воды;
таким же образом узнаем расходы за месяц, умножив получившиеся результаты на количество дней в месяце.

Мощности современного чайника варьируются в промежутке от семисот до трех тысяч ватт. Кроме этой характеристики прибора, важно понимать, что расход зависит от множества факторов:

объема прибора;
материала корпуса;
количество воды;
разновидности нагревательного элемента;
химического состава воды.

Мощность электрочайника

Нагревательный элемент оказывает непосредственное влияние на показатели. На рынке производители представляют чайники с двумя вариантами тэнов:

Спираль или тэн открытого типа. Этот нагревательный элемент располагается непосредственно в колбе, напрямую контактирует с водой. Такой вариант чайника отличается бесшумностью, высокой скоростью нагревания воды.
Пластина или тэн закрытого типа. Нагрев?
Читайте также: Какое молоко полезнее козье или кобылье