Для упрощения будем считать электрическую плитку чисто активным потребителем ввиду сравнительно малой индуктивности спирали.
При изменении длины спирали изменяется ее электрическое сопротивление, которое равно
R = ρ*L/S,
где ρ – удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлена спираль;
L – длина спирали;
S – площадь поперечного сечения проводника спирали.
Как видно, сопротивление прямо пропорционально длине спирали.
Электрическая мощность
P = U*I.
Как следует из закона Ома, сила тока на участке цепи пропорциональна напряжению, приложенному к концам участка, и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка:
I = U/R.
Таким образом,
P = U*I = U*U/R = U^2/R = U^2/(ρ*L/S) = S*U^2/(ρ*L).
Тогда
Таким образом, мощность возрастет на 17,6 %
P. S. Здесь мы считаем электрическую сеть, к которой подключена плитка, источником энергии бесконечно большой мощности (напряжение не зависит от тока нагрузки).
Согласно условию скорость зависит от угла поворота $v(\phi)=\frac{\phi}{2\pi}*V$
Нормально ускорение: $a_n=\frac{v^2}{R}$
а) $\phi=2\pi$ $a_n=\frac{V^2}{R}$
б) $\phi=\pi$ $v(\phi)=\frac{\pi}{2\pi}*V=\frac{V}{2}$ $a_n=\frac{V^2}{4R}$
в) $\phi=\frac{\pi}{2}$ $v(\phi)=\frac{\frac{pi}{2}}{2\pi}*V=\frac{V}{4}$
$a_n=\frac{V^2}{16R}$
г) $\phi=\frac{\pi}{3}$ $v(\phi)=\frac{\frac{pi}{3}}{2\pi}*V=\frac{V}{6}$
$a_n=\frac{V^2}{36R}$
д) $\phi=0$ $a_n=0$
Тангенциальное ускорение:
Поскольку ни период, ни время, ни частота оборотов в условии не заданы, определить тангенциальное ускорение в метрах за секунду в квадрате не представляется возможным. Ничего не остаётся, как привязать это ускорение к углу поворота, тогда у нас будут единицы м/(рад*с)
Тангенциальное ускорение $a_{tau}=\frac{V-0}{2\pi}=\frac{V}{2\pi}$
Оно будет постоянным для всего оборота $a_{tau}=\frac{V}{2*3,14}\approx 0,16V$
а) $\phi=2\pi$ $a_{tau}\approx 0,16V$
б) $\phi=\pi$ $a_{tau}\approx 0,16V$
в) $\phi=\frac{\pi}{2}$ $a_{tau}\approx 0,16V$
г) $\phi=\frac{\pi}{3}$ $a_{tau}\approx 0,16V$
д) $\phi=0$ $a_{tau}\approx 0,16V$
Полное ускорение: $a=\sqrt{a_n^2+a_{\tau}^2}$
а) $\phi=2\pi$ $a=\sqrt{(\frac{V^2}{R})^2+(0,16V)^2}$
б) $\phi=\pi$ $a=\sqrt{(\frac{V^2}{4R})^2+(0,16V)^2}$
в) $\phi=\frac{\pi}{2}$ $a=\sqrt{(\frac{V^2}{16R})^2+(0,16V)^2}$
г) $\phi=\frac{\pi}{3}$ $a=\sqrt{(\frac{V^2}{36R})^2+(0,16V)^2}$
д) $\phi=0$ $a=\sqrt{(0,16V)^2}=0,16V$
