Ученик собрал электрическую цепь, изображенную на рисунке. Какая энергия выделится во внешней части цепи при протекании тока в течение 10 мин.? (Ответ выразите в кДж. Необходимые данные указаны на схеме. Амперметр считать идеальным.)

Решение:

Для расчета энергии, выделившейся во внешней части цепи, воспользуемся формулой Джоуля-Ленца: \( W = I^2Rt \), где:

• \( W \) — энергия (работа тока), Дж
• \( I \) — сила тока, А
• \( R \) — сопротивление, Ом
• \( t \) — время, с

Из схемы видно, что:

• Сила тока \( I = 1 \text{ A} \)
• Сопротивление первого резистора \( R_1 = 2 \text{ Ом} \)
• Сопротивление второго резистора \( R_2 = 4 \text{ Ом} \)
• Время \( t = 10 \text{ мин} = 10 \cdot 60 \text{ с} = 600 \text{ с} \)

Резисторы соединены последовательно, поэтому общее сопротивление внешней цепи равно сумме их сопротивлений: \( R = R_1 + R_2 = 2 \text{ Ом} + 4 \text{ Ом} = 6 \text{ Ом} \).

Теперь рассчитаем энергию:

\[ W = (1 \text{ А})^2 \cdot 6 \text{ Ом} \cdot 600 \text{ с} = 1 \cdot 6 \cdot 600 = 3600 \text{ Дж} \]

По условию, ответ нужно выразить в килоджоулях (кДж).

\( 1 \text{ кДж} = 1000 \text{ Дж} \)

\( W = \frac{3600}{1000} \text{ кДж} = 3.6 \text{ кДж} \)

Ответ: 3.6 кДж