Нагреватель электрического чайника состоит из двух спиралей. При включении в сеть постоянного напряжения двух спиралей, соединённых параллельно, вода закипает в n раз быстрее, чем при последовательном соединении. Найдите отношение сопротивлений спиралей. Каково наименьшее возможное значение n? Теплообмен с окружающей средой не учитывайте.
Обозначим - соответственно количество теплоты, необходимой для закипания чайника, напряжение сети, сопротивление первой спирали, сопротивление второй спирали, общее сопротивление при параллельном включении, общее сопротивление при последовательном включении, время закипания при параллельном и последовательном включении.
При параллельном: (1)
При последовательном: (2)
Приравняем правые части (1) и (2): (3)
(4)
Поделим почленно (4) на произведение
(5)
Для удобства обозначим искомое отношение
Тогда выражение (5) приобретает вид:
(6)
(7)
Выражение (7) представляет собой квадратное уравнение. Займемся его решением.
(8)
Ответ:
Дискриминант положителен при , то есть наименьшее возможное значение n=4,
(9)