Для решения данной задачи, нам необходимо воспользоваться формулой для вычисления энергии, выделимой в реостате, которая выражается через работу тока:
\[ W = I^2 \cdot R \cdot t \]
где:
\( W \) - энергия (джоули)
\( I \) - сила тока (ампер)
\( R \) - сопротивление (ом)
\( t \) - время (секунды)
Сначала определим сопротивление реостата, который изготовлен из константановой проволоки. Для этого воспользуемся формулой:
\[ R = \rho \cdot \frac{L}{S} \]
где:
\( \rho \) - удельное сопротивление материала (Константан: \( 0.49 \times 10^{-6} \, \Omega \, \text{м} \))
\( L \) - длина проволоки (метры)
\( S \) - площадь сечения проволоки (квадратные миллиметры)
Переведем площадь сечения проволоки в квадратные метры:
\[ S = 0.5 \, \text{мм}^2 = 0.5 \times 10^{-6} \, \text{м}^2 \]
Теперь, подставим значения в формулу сопротивления:
\[ R = 0.49 \times 10^{-6} \times \frac{20}{0.5 \times 10^{-6}} \]
\[ R = 0.49 \times 10^{-6} \times \frac{20}{0.5 \times 10^{-6}} \]
\[ R = 0.49 \times 10^{-6} \times 40 \]
\[ R = 19.6 \times 10^{-6} \, \Omega = 19.6 \, \text{мкОм} \]
Теперь мы можем использовать полученное значение сопротивления и силу тока для вычисления энергии, выделившейся в реостате за 10 минут (или 600 секунд):
\[ W = (2.4)^2 \times 19.6 \times 10^{-6} \times 600 \]
\[ W = 13.824 \times 10^{-6} \times 600 \]
\[ W = 8.2944 \, \text{Дж} \]
Итак, энергия, выделившаяся в реостате за 10 минут, составляет 8.2944 джоулей.