Задача 2.1 На велосипеде установлен генератор, вырабатывающий электрическую энергию для двух последовательно соединенных ламп. В каждой лампе сила тока 0.3 А при напряжении на каждой лампе 6 В. Чему равно количество теплоты выделяемое за 2 часа работы генератора?

Решение:

Дано:

\( I = 0.3 \) А

\( U_{лампы} = 6 \) В

\( t = 2 \) часа \( = 2 \times 3600 = 7200 \) с

Найти:

\( Q \)

1. Общее напряжение на двух последовательно соединенных лампах: \( U_{общ} = 2 \times U_{лампы} = 2 \times 6 \text{ В} = 12 \text{ В} \).
2. Количество теплоты, выделяемое одной лампой, по закону Джоуля-Ленца: \( Q_{лампы} = I^2 \times R_{лампы} \times t \).
3. Сначала найдем сопротивление каждой лампы: \( R_{лампы} = \frac{U_{лампы}}{I} = \frac{6 \text{ В}}{0.3 \text{ А}} = 20 \text{ Ом} \).
4. Теперь найдем количество теплоты, выделяемое одной лампой: \( Q_{лампы} = (0.3 \text{ А})^2 \times 20 \text{ Ом} \times 7200 \text{ с} = 0.09 \text{ А}^2 \times 20 \text{ Ом} \times 7200 \text{ с} = 1.8 \text{ В} \times 7200 \text{ с} = 12960 \text{ Дж} \).
5. Общее количество теплоты, выделяемое генератором (что равно сумме теплоты, выделяемой обеими лампами): \( Q_{общ} = 2 \times Q_{лампы} = 2 \times 12960 \text{ Дж} = 25920 \text{ Дж} \).
6. Также можно рассчитать общую мощность, выделяемую генератором: \( P_{общ} = U_{общ} \times I = 12 \text{ В} \times 0.3 \text{ А} = 3.6 \text{ Вт} \).
7. Количество теплоты, выделяемое генератором: \( Q = P_{общ} \times t = 3.6 \text{ Вт} \times 7200 \text{ с} = 25920 \text{ Дж} \).

Ответ: 25920 Дж.