Một ấm đun nước gồm 2 điện trở. Nếu chỉ dùng [tex]R_{1}[/tex] thì thời gian đun sôi nước là [tex]t_{1}[/tex] (s). Nếu chỉ dùng [tex]R_{2}[/tex] thì thời gian đun sôi nước là [tex]t_{2}[/tex] (s). Hãy tìm thời gian để đun sôi nước nếu:
+) Hai điện trở mắc nối tiếp
+) Hai điện trở mắc song song
- Gọi nhiệt lượng mà lượng nước thu vào để sôi là Q (J)
- Nếu chỉ dùng R1: Phương trình cân bằng nhiệt: Q = P1.t1 = t1.[tex]\frac{U^2}{R1}[/tex] (1)
- Nếu chỉ dùng R2: Phương trình cân bằng nhiệt: Q = P2.t2 = t2.[tex]\frac{U^2}{R2}[/tex] (2)
(1),(2)=> [tex]t1.\frac{U^2}{R1}=t2.\frac{U^2}{R2}=>R1=R2.\frac{t1}{t2}[/tex]
TH1: R1 nt R2 =>Rtđ = R1+R2= [tex]R2(1+\frac{t1}{t2})[/tex]
[tex]I=\frac{U}{Rtđ}[/tex][tex]=\frac{U}{R2.(1+\frac{t1}{t2})}[/tex]
[tex]P1=I^2.R1=\frac{U^2.t1}{R2.t2.(1+\frac{t1}{t2})^2}[/tex]
[tex]P2=I^2.R2=\frac{U^2}{R2.(1+\frac{t1}{t2})^2}[/tex]
[tex]=>P = P1 + P2 = \frac{U^2.(t1+t2)}{R2.t2.(1+\frac{t1}{t2})^2}[/tex]
Ta có: [tex]Q = P.t= \frac{U^2.(t1+t2)}{R2.t2.(1+\frac{t1}{t2})^2}.t[/tex] (3)
(2),(3) [tex]=>\frac{t1+t2}{t2.(1+\frac{t1}{t2})^2}.t=t2=>t=\frac{t2^2.(1+\frac{t1}{t2})^2}{t1+t2}[/tex]
TH2: R1//R2 => U = U1 = U2
[tex]P1=\frac{U^2}{R1}=\frac{U^2.t2}{R2.t1}[/tex]
[tex]P2=\frac{U^2}{R2}[/tex]
[tex]=> P=P1+P2 = \frac{U^2.(t1+t2)}{R2.t1}[/tex]
Ta có: [tex]Q=P.t=\frac{U^2.(t1+t2)}{R2.t1}.t[/tex]
(2),(4) [tex]=> \frac{t1+t2}{t1}.t=t2=>t=\frac{t1.t2}{t1+t2}[/tex]