Для решения этого вопроса необходимо воспользоваться несколькими основными уравнениями электричества и материаловедения.
- Определение сопротивления проволоки:
Сопротивление проводника можно вычислить по формуле:
[ R = \rho \frac{L}{S} ]
где:
- ( R ) — сопротивление проводника (в омах, Ом),
- ( \rho ) — удельное сопротивление материала проводника (в омах на метр, Ом·м),
- ( L ) — длина проводника (в метрах, м),
- ( S ) — площадь поперечного сечения проводника (в квадратных метрах, м²).
Для алюминия удельное сопротивление ((\rho)) составляет примерно (2{,}82 \times 10^{-8} ) Ом·м.
Переведем длину и площадь поперечного сечения в СИ:
- Длина ( L = 150 ) см = 1,5 м,
- Площадь поперечного сечения ( S = 0{,}1 ) мм² = (0{,}1 \times 10^{-6} ) м² = (1 \times 10^{-7} ) м².
Теперь можем подставить эти значения в формулу:
[ R = 2{,}82 \times 10^{-8} \frac{1{,}5}{1 \times 10^{-7}} ]
Выполним вычисления:
[ R = 2{,}82 \times 10^{-8} \times 1{,}5 \times 10^{7} ]
[ R = 4{,}23 \times 10^{-1} \text{ Ом} ]
[ R = 0{,}423 \text{ Ом} ]
- Определение напряжения на концах проволоки:
Напряжение на концах проводника можно вычислить по закону Ома:
[ U = I \cdot R ]
где:
- ( U ) — напряжение (в вольтах, В),
- ( I ) — сила тока (в амперах, А),
- ( R ) — сопротивление (в омах, Ом).
Дано, что сила тока ( I = 0{,}5 ) А и сопротивление ( R = 0{,}423 ) Ом. Подставим эти значения в формулу:
[ U = 0{,}5 \times 0{,}423 ]
Выполним вычисления:
[ U = 0{,}2115 \text{ В} ]
Таким образом, сопротивление алюминиевой проволоки длиной 150 см и площадью поперечного сечения 0,1 мм² составляет 0,423 Ом, а напряжение на концах этой проволоки при силе тока 0,5 А составляет 0,2115 В.