Применение информации из текста физического содержания · 63 задания
- Задание №18№18Лёгкое
Изменится ли и, если изменится, то как, намокание древесины, если её натереть воском? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18Среднее
Может ли воспринимаемый человеком интервал времени между молнией и сопровождающим её громовым раскатом составлять 90 с? Ответ поясните.
Звук
- Задание №18№18Среднее
Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку?…
Дисперсия света
- Задание №18№18Сложное
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для механизма электризации, описанного в те…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18Лёгкое
Эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от набл…
Звук
- Задание №18№18Среднее
Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.
Виды теплопередачи
- Задание №18№18Сложное
Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротково…
Электромагнитные волны
- Задание №18№18Сложное
Можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое состояние? Ответ поясните.
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №18№18Сложное
Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18Среднее
На рисунке представлены экспериментальные данные о выбросах оксида углерода и смертности от болезней сердца и органов дыхания в течение нескольких лет…
Явления в природе
- Задание №18№18Сложное
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). В случае механизма электризации, описанного…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18Лёгкое
На рисунке представлены процессы нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой…
Основные положения МКТ
Изменится ли, и если изменится, то как, время нагревания кастрюли на индукционной плите при увеличении частоты переменного электрического тока в катушке индуктивности под стеклокерамической поверхностью плиты? Ответ поясните.
Принцип действия индукционной плиты
В основе действия индукционной плиты лежит явление электромагнитной индукции – возникновения электрического тока
в замкнутом проводнике при изменении магнитного потока через площадку, ограниченную контуром проводника. Индукционные токи при изменении магнитного поля возникают и в массивных образцах металла, а не только
в проволочных контурах. Эти токи обычно называют вихревыми, или токами Фуко, по имени открывшего их французского физика. Сила вихревого тока зависит от свойств материала, из которого сделан образец, а также от скорости изменения магнитного поля (сила вихревого тока увеличивается при увеличении частоты переменного магнитного поля, в котором находится образец). В массивных проводниках вследствие небольшого электрического сопротивления токи могут быть очень сильными и вызывать значительное нагревание.
Принцип работы индукционной плиты показан на рисунке. Под стеклокерамической поверхностью плиты находится катушка индуктивности, по которой протекает переменный электрический ток, создающий переменное магнитное поле. Частота тока составляет 20–60 кГц. В дне посуды наводятся токи индукции, которые нагревают его, а заодно
и помещённые в посуду продукты. Нет никакой теплопередачи снизу вверх, от конфорки через стекло к посуде, а значит, нет и тепловых потерь. С точки зрения эффективности использования потребляемой электроэнергии индукционная плита выгодно отличается от всех других типов кухонных плит: нагрев происходит быстрее, чем на газовой или обычной электрической плите, а КПД индукционной плиты выше, чем у этих плит.
Рисунок 1. Устройство индукционной плиты: 1 – посуда с дном из ферромагнитного материала; 2 – стеклокерамическая поверхность;
3 – слой изоляции; 4 – катушка индуктивности
Индукционные плиты требуют применения металлической посуды, обладающей ферромагнитными свойствами (к посуде должен притягиваться магнит). Чем толще дно посуды, тем быстрее происходит нагрев.
Решение
Решение.
Для ответа на вопрос задачи проанализируем физические процессы, происходящие при работе индукционной плиты, опираясь на текст условия и законы физики.
1. Связь частоты и скорости изменения магнитного поля. Согласно условию, под поверхностью плиты находится катушка, по которой протекает переменный электрический ток. Этот ток создает переменное магнитное поле. При увеличении частоты переменного тока увеличивается частота колебаний магнитного поля, а значит, увеличивается скорость изменения магнитного потока через дно кастрюли.
2. Возникновение вихревых токов. По закону электромагнитной индукции, чем быстрее меняется магнитный поток, тем больше возникающая в проводнике (дне кастрюли) ЭДС индукции. Следовательно, при увеличении частоты тока сила возникающих в дне кастрюли вихревых токов (токов Фуко) увеличивается. Это прямо подтверждается текстом задачи: «сила вихревого тока увеличивается при увеличении частоты переменного магнитного поля».
3. Тепловое действие тока. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделяющееся в проводнике, пропорционально квадрату силы тока (Q=I2⋅R⋅t). Так как сила вихревых токов увеличивается, то за единицу времени в дне кастрюли будет выделяться большее количество теплоты (увеличится тепловая мощность нагрева).
4. Вывод о времени нагрева. Поскольку мощность нагрева увеличивается, то для сообщения кастрюле и продуктам того же количества теплоты, которое необходимо для их нагревания до определенной температуры, потребуется меньше времени.
Таким образом, время нагревания кастрюли уменьшится.
Ответ: Время нагревания уменьшится. Увеличение частоты тока приводит к увеличению скорости изменения магнитного поля и росту силы вихревых токов в дне посуды, вследствие чего выделяется большее количество теплоты в единицу времени.
Источник: ФИПИ