Какова мощность электрического чайника если r спирали 22 ом u 220 в p

Обновлено: 19.05.2024

Оптимальным источником энергии, для нагрева испарительной емкости, является квартирная электрическая сеть, напряжением 220 В. Можно просто использовать для этих целей бытовую электроплиту. Но, при нагреве на электроплите, много энергии расходуется на бесполезный нагрев самой плиты, а также излучается во внешнюю среду, от нагревательного элемента, не совершая при этом, полезной работы. Эта, понапрасну затрачиваемая энергия, может достигать приличных значений - до 30-50 %, от общей затраченной мощности на нагрев куба. Поэтому использование обычных электроплит, является нерациональным с точки зрения экономии. Ведь за каждый лишний киловатт энергии, приходится платить. Наиболее эффективно использовать врезанные в испарительную емкость эл. ТЭНы. При таком исполнении, вся энергия расходуется только на нагрев куба + излучение от его стенок вовне. Стенки куба, для уменьшения тепловых потерь, необходимо теплоизолировать. Ведь затраты на излучение тепла, от стенок самого куба могут так же, составлять до 20 и более процентов, от всей затрачиваемой мощности, в зависимости от его размеров. Для использования в качестве нагревательных элементов врезанных в емкость, вполне подходят ТЭНы, от бытовых эл.чайников, или другие подходящие по размерам. Мощность таких ТЭНов, бывает разная. Наиболее часто применяются ТЭНы с выбитой на корпусе мощностью 1.0 кВт и 1.25 кВт. Но есть и другие.

Поэтому мощность 1-го ТЭНа, может не соответствовать по параметрам, для нагрева куба и быть больше или меньше. В таких случаях, для получения необходимой мощности нагрева, можно использовать несколько ТЭНов, соединенных последовательно или последовательно-параллельно. Коммутируя различные комбинации соединения ТЭНов, переключателем от бытовой эл. плиты, можно получать различную мощность. Например имея восемь врезанных ТЭНов, по 1.25 кВт каждый, в зависимости от комбинации включения, можно получить следующую мощность.

625 Вт
933 Вт
1,25 кВт
1,6 кВт
1,8 кВт
2,5 кВт

Такого диапазона вполне хватит для регулировки и поддержания нужной температуры при перегонке и ректификации. Но можно получить и иную мощность, добавив количество режимов переключения и используя различные комбинации включения.

Последовательное соединение 2-х ТЭНов по 1.25 кВт и подключение их к сети 220В, в сумме дает 625 Вт. Параллельное соединение, в сумме дает 2.5 кВт.

Рассчитать можно по следующей формуле.

Мы знаем напряжение, действующее в сети, это 220В. Далее мы так же знаем мощность ТЭН, выбитую на его поверхности допустим это 1,25 кВт, значит, нам нужно узнать силу тока, протекающую в этой цепи. Силу тока, зная напряжение и мощность, узнаем из следующей формулы.

Сила тока = мощность, деленная на напряжение в сети.

Записывается она так: I = P / U.

Где I - сила тока в амперах.

P - мощность в ваттах.

U - напряжение в вольтах.

При подсчете нужно мощность, указанную на корпусе ТЭН в кВт, перевести в ватты.

1,25 кВт = 1250Вт. Подставляем известные значения в эту формулу и получаем силу тока.

I = 1250Вт / 220 = 5,681 А

Далее зная силу тока подсчитываем сопротивление ТЭНа, по следующей формуле.

R = U / I, где

R - сопротивление в Омах

U - напряжение в вольтах

I - сила тока в амперах

Подставляем известные значения в формулу и узнаем сопротивление 1 ТЭНа.

R = 220 / 5.681 = 38,725 Ом.

Далее подсчитываем общее сопротивление всех последовательно соединенных ТЭНов. Общее сопротивление равно сумме всех сопротивлений, соединенных последовательно ТЭНов

Rобщ = R1+ R2 + R3 и т.д.

Таким образом, два последовательно соединенных ТЭНа, имеют сопротивление равное 77,45 Ом. Теперь нетрудно подсчитать мощность выделяемую этими двумя ТЭНами.

P = U 2 / R где,

P - мощность в ваттах

U 2 - напряжение в квадрате, в вольтах

R - общее сопротивление всех посл. соед. ТЭНов

P = 624,919 Вт, округляем до значения 625 Вт.

Далее при необходимости можно подсчитать мощность любого количества последовательно соединенных ТЭНов, или ориентироваться на таблицу.

Таблица 1.1. Значения для последовательного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Сила тока (А)
1	1250	38,8	5,7
2	625	77,5	2,8
3	416	116,2	1,9
4	312	154,9	1,4
5	250	193,6	1,1
6	208	232,4	0,9
7	178	271	0,8
8	156	309,8	0,7

Таблица 1.2. Значения для параллельного соединения ТЭНов при напряжении 220В.

Кол-во ТЭН	Мощность (Вт)	Сопротивление (Ом)	Сила тока (А)
2	2500	19,4	11,4
3	3750	12,9	17
4	5000	9,7	22,7
5	6250	7,7	28,4
6	7500	6,5	34
7	8750	5,5	39,8
8	10000	4,8	45,5

Еще один немаловажный плюс, который дает последовательное соединение ТЭНов, это уменьшенный в несколько раз протекающий через них ток, и соответственно малый нагрев корпуса нагревательного элемента, тем самым не допускается пригорание браги во время перегонки и не привносит неприятного дополнительного вкуса и запаха в конечный продукт. Так же ресурс работы ТЭНов, при таком включении, будет практически вечным.

Расчеты выполнены для ТЭНов, мощностью 1.25 кВт. Для ТЭНов другой мощности, общую мощность нужно пересчитать согласно закона Ома, пользуясь выше приведенными формулами.

19 авг. 07 6 дек. 21, 16:42

Вы можете изменять любую статью на сайте, более того, ваше участие всячески приветствуется! Делитесь своими знания и опытом.

2 Смотреть ответы Добавь ответ +10 баллов

Ответы 2

U = 220 В
P = 2200 Вт

Решение:
R = U²/P,
R = 220² / 2200 = 48400 / 2200 = 22 (Ом)

Другие вопросы по Физике

Заряд -q, помещенный в точку а, создает в точке с электростатическое поле, потенциал которого ф0 (рис 58). определите потенииал в точке d в случае, если заряд 4q поместить в точку.

Внутренняя энергия одноатомного идеального газа равна 5 кдж. в результате изотермического расширения газ совершил работу 1 кдж. опред. внутреннюю энергию газа после расширения. в ц.

С начертите графики тока,напряжения,мощности и векторную диаграмму цепи с индуктивным сопротивлением .какой вид имеет закон ома для такой цепи.

Определить силу ампера, действующую на проводник длиной 45 см, по которому течет ток 6.5 а в магнитном поле с индукцией 1 тл.

Среднеквадратичная скорость молекул водорода 200 м/с . объём газа изобарно увеличивают в 4 раз. чему станет равна среднеквадратичная.

Если включить в сеть обычную лампочку или электрочайник, спираль этих приборов начнет нагреваться и выделять тепло. А при работе вентилятора теплового излучения нет, хотя он тоже подключается к сети. Этот феномен объясняет закон Джоуля-Ленца, который широко используется в прикладной электротехнике. В данном материале мы познакомимся с ним, узнаем определение, формулы и физический смысл правила.

О чем эта статья:

8 класс, 10 класс

Закон Джоуля-Ленца

На примере многих бытовых приборов понятно, что если через участок цепи проходит электроток и при этом не совершается какая-либо работа, то происходит нагревание проводника. Иногда оно идет на пользу — например, в лампе накаливания или в аппарате дуговой сварки. Но в других случаях тепловой эффект нежелателен — например, перегрев электрической проводки в здании может вызвать пожар. Поэтому в наших интересах управлять таким эффектом, и правило Джоуля-Ленца определяет, от чего зависит тепловое действие тока.

Правило было сформулировано в результате опытов двух ученых — англичанина Джеймса Прескотта Джоуля и российского физика Эмилия Христиановича Ленца. Поскольку ученые работали независимо друг от друга, новый закон назвали двойным именем.

Закон Джоуля-Ленца кратко: нагревание проводника или полупроводника прямо пропорционально его сопротивлению, времени действия тока и квадрату силы тока.

Поскольку сопротивление проводника определяют такие характеристики, как его длина, площадь и проводимость, верны следующие утверждения:

количество теплоты в проводнике снижается при увеличении площади его сечения;

тепловой эффект снижается при уменьшении длины проводника.

Это легко проиллюстрировать, подключив к источнику питания две лампы с разным сопротивлением вначале последовательно, а после — параллельно. При последовательном подключении лампа с большим сопротивлением будет светить ярче, а при параллельном — наоборот.

Природа тепла в проводниках

Разберемся, как происходит нагрев проводника и каким образом этот процесс отвечает формулировке законе Джоуля-Ленца. Как известно, электрический ток представляет собой направленный поток электронов, если речь идет о металлах, и направленный поток ионов — если о растворах электролитов. Проводником называют такой металл, в котором много свободных электронов.

При подключении проводника к сети электроны начинают двигаться в одном направлении под действием электрического поля. При движении они сталкиваются с атомами проводника и передают им свою кинетическую энергию. Чем выше скорость заряженных частиц, тем чаще происходят такие столкновения и больше выделяется кинетической энергии. Часть этой энергии трансформируется в тепло, поэтому проводник нагревается.

Высокая сила тока означает, что через сечение проводника проходит много свободных электронов и столкновения происходят часто. Соответственно, частицам проводника передается много энергии, и он греется сильнее. Именно поэтому в законе Ленца-Джоуля говорится о том, что количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату силы тока.

Теперь представим, что сечение проводника увеличилось. Конечно, столкновений частиц будет меньше, а значит — выделится меньше тепла. Вспоминаем, что удельное сопротивление проводника обратно пропорционально его сечению. Чем меньше сечение материала, тем выше его сопротивление и тем сильнее он нагревается. Вот мы и описали тепловое действие тока в соответствии с законом Джоуля-Ленца.

Уравнение Джоуля-Ленца

Посмотрим, как данный закон выражается в математическом виде. Допустим, на некоем участке цепи проходит электрический ток и вызывает нагревание проводника. Если на этом участке нет каких-либо механических процессов или химических реакций, требующих энергозатрат, выделенная проводником теплота Q равна работе тока A.

Q = A

Поскольку А = IUt, где I — сила тока, U — напряжение, а t — время, Q = IUt.

Теперь вспомним, что напряжение можно выразить через сопротивление и силу тока U = IR. Подставим это в формулу:

Q = IUt = I(IR)t = I 2 Rt

Q = I 2 Rt

Мы выразили количество теплоты в проводнике через сопротивление — эта формула для закона Джоуля-Ленца называется интегральной.

Но бывает так, что сила электрического тока неизвестна, зато есть информация о напряжении на участке цепи. В таком случае нужно использовать закон Ома:

I = U/R

Исходя из этого, закон Джоуля-Ленца можно записать в виде дифференциальной формулы:

Напомним, что такое уравнение, как и предыдущее, верно только в том случае, когда вся работа электрического тока уходит на выделение тепла и нет других потребителей энергии.

Итак, у нас есть две формулы для определения количества теплоты, выделяемой проводником при прохождении через него электричества:

При расчетах используют следующие единицы измерения:

количество тепла Q— в джоулях (Дж);

силу тока I — в амперах (А);

сопротивление R — в омах (Ом);

время t — в секундах (с).

Практическое применение

Применение на практике закона Джоуля-Ленца заключается в том, что тепловым действием электрического тока можно управлять, подбирая проводники с нужным сопротивлением. К примеру, для электрических нагревательных приборов, которые должны выделять максимум тепла, выбирают проводники с высоким сопротивлением.

Низкое сопротивление, напротив, позволяет проводнику практически не нагреваться при прохождении тока. Поэтому на промышленных предприятиях с усиленными требованиями к пожаробезопасности для прокладки линий электропередач используется медный кабель. Удельное сопротивление меди сечением 1 мм 2 равно 0,0175 Ом, в то время как у алюминия оно составляет 0,0271 Ом. Медь практически не нагревается, чем снижает риск возгораний.

Примеры задач

Задача 1

Электроплита подключена к сети с напряжением 220 В. Какое количество тепла выделит ее нагревательный элемент за 50 минут, если известно, что сила тока в цепи составляет 10 А.

Решение:

t = 50 мин = 3000 с;

Для того, чтобы рассчитать количество тепла, в данном случае подойдет интегральная формула Джоуля-Ленца Q = I 2 Rt, однако мы не знаем, чему равно сопротивление R. Однако согласно закону Ома R = U/I.

Вычислим сопротивление: R = U/I = 220/10 = 22 Ом.

Подставим имеющиеся данные в формулу:

Q = I 2 Rt = 10 2 × 22 × 3000 = 6 600 000 Дж = 6,6 МДж.

Ответ: плита выделит 6,6 мегаджоулей тепла.

Задача 2

Для обогрева дома требуется, чтобы отопительный прибор выделял 125 кДж тепла в час. Напряжение в электрической сети составляет 220 В. Каким должно быть электрическое сопротивление проводника, чтобы обеспечить данную теплоотдачу?

4100110679633536

Мы успешно продвигаем

Чайник представляет собой емкость с ТЭНом для кипячения воды. Раньше выпускались самовары с электрическим нагревом воды. Самовары были металлические и стоили относительно дорого. С развитием литейного производства пластмасс стали выпускаться чайники в пластмассовых корпусах.

Качество пластмассы имеет очень важное значение. В дешевых чайниках используется плохая пластмасса и если понюхать чайник, то отчетливо слышен очень противный запах. Если кипятить воду в таком чайнике, то и вода приобретает аромат чайника. Конечно, наиболее безвредными являются чайники из нержавейки.

Чайники различаются типами ТЭНов. На мой взгляд лучшим является чайник с плоским расположением ТЭНа. Такому чайнику не важно сколько воды в него налить – вода в любом случае закроет дно, а следовательно и площадь поверхности ТЭН. Корпуса всех чайников примерно одинаковые.

Подставка для чайника представляет собой круглую кнопку в которой расположены контакты. Чайник нажимает на кнопку, среднее кольцо опускается, освобождая два контакта, которые прижимаются к контактным кольцам на самом чайнике. Центральный шток является заземлением и служит для точной установки чайника.

Если сопротивление отсутствует, то имеет смысл прозвонить сам чайник без контактной пластины. Для этого нужно стать тестером на контактные пластины с двух сторон круга.

Если сопротивление очень большое, то нужно снять крышку и посмотреть на контакты внутри чайника. В днище расположен ТЭН и контактная пластина. Никаких блокировок или защит здесь. Нужно прозвонить сам ТЭН. Чайник P=2 кВт и сопротивление 27 Ом. Тэн исправен.

Контактная пластина представляет собой вилку с розеткой. Если потянуть на себя, то из гнезда можно ее вытянуть. Тестером нужно проверить контакты до разъемов вилки. Пластина крепится к корпусу чайника при помощи гаек M4. Доступа к ним практически нет, поэтому откручивать можно либо пинцетом, либо острозубцами.

Вилка имеет тонкие контакты. Конечно, мощность в 2 кВт такие контакты долго передавать не могут, поэтому со временем они подгорают и отгибаются. Можно их почистить спиртом и подогнуть.

Если точно установлено, что контакт пропал именно на соединении розетки с вилкой, то можно напаять кусочки проводов на контакты розетки, чтобы увеличить объем контакта, либо выкоротить соединение с помощью проводов.

В ручке установлена кнопка включения чайника и температурная биметаллическая пластина для отключения чайника когда вода достигнет 100 C. Контакты кнопки также очень тонкие и легко расплавляются.

Помимо чайников с плоскими ТЭНами, можно приобрести чайник со спиральным ТЭНом, который спиралью проходит внутри самой колбы для воды. Такие чайники имеют ту же форму что и чайники с плоским ТЭНом. Разница только в подставке.

В нижней части чайника располагаются контактные штыри. Эти штыри заходят в в контактные пластины и подключают 220 В к ТЭНу. Прежде всего нужно прозвонить ТЭН со стороны пластин чайника. Основная неисправность – в самих пластинах.

Пластина со штырями прикручивается тремя винтами М4 через резиновую прокладку к самому ТЭНу. Прикручивать нужно равномерно и проверять на герметичность.

Первым делом нужно прозвонить ТЭН. Его сопротивление 67 Ом при мощности чайника P=900 Вт. ТЭН покрывается накипью в дешевых моделях. Можно заливать в чайник 2-4% уксусную кислоту и кипятить с ней.

Контактная пластина снабжена всякого рода блокировками. Это совсем не увеличивает надежность, а только добавляет несколько коммутаций на очень тоненьких пластинках. На контактной пластине со стороны ТЭНа расположена стальная пластина с разрезом. Разрез нужен для того, что выгнуться вперед и отключить кнопку если ТЭН перегреется свыше 120 C. В центре вверху расположен пластмассовый шток, который упирается в ТЭН и нажимает на пластину, замыкая контакт. Шток является защитой ТЭНа от перегрева: он расплавится и отключит подачу напряжения на ТЭН.

Если отвинтить саморез в центре контактной пластинs, то можно будет снять верхнюю крышку. Под крышкой всегда много горелой пластмассы и тонких коммутационных и контактных пластин. Здесь же расположены контакты кнопки включения чайника. Кнопка выполнена в виде штока, который приподнимает пластину и отключает ТЭН. Контактные пластины все одинаковые и не отличаются по мощности чайника. Самые грамотный ремонт – запаять все наглухо и кипятить напрямую без блокировок.

На самом верху контактной пластины расположен датчик кнопки отключения чайника. Он срабатывает когда температура в чайнике дойдет до 100 C. Вырез в стальной шайбе сделан не случайно. При нагревании металл расширяется. Когда кольцо нагревается, то язычок выталкивается вперед и нажимает на кнопку отключения.

Кроме обычных бытовых чайников существует линейка профессиональных и полупрофессиональных чайников. Такие чайники вмещают в себя больше 2 литров воды, умеют поддерживать необходимую температуру на одном уровне, чтобы вода была всегда горячей.

Нормальный чайник не имеет съемную подставку, что исключает подвижный контакт. Для данного чайника подойдет провод от компьютера, видно у китайцев это дастаточно ходовой и главное - удачный. Мощность чайника заметно ниже мощности бытовых чайников. Действительно, професиональный чай пьется медленно и большой компанией, а в бытовых условиях требуется большая мощность для сокращения времени ожидания кипятка.

Самое большое различие скрывается внутри. Здесь находится двигатель с помпой. Действительно, достаточно удобно не наклонять чайник, а нажимать на кнопку. Так и безопаснее для здоровья. Под белым кембриком в термозащите располагается температурный предохранитель. Плата управления работает за логику всего чайника.

Термопредохранитель можно выкорачивать, если нет другого. Он очень некритичная штуковина.

Читайте также: