Номер 11, страница 83, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

11. Спираль электроплитки при ремонте укоротили. Изменятся ли от этого ее накал и мощность? Почему?

11. Спираль электроплитки при ремонте укоротили. Изменятся ли от этого ее накал и мощность? Почему?

Дано:

Длина спирали до ремонта: $l_1$

Длина спирали после ремонта: $l_2$

Условие: $l_2 < l_1$

Напряжение в сети: $U = const$

Найти:

Как изменятся мощность $\text{P}$ и накал спирали?

Решение:

Сопротивление проводника, из которого сделана спираль электроплитки, определяется формулой: $R = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ – удельное сопротивление материала, $\text{l}$ – длина проводника, $\text{S}$ – площадь его поперечного сечения.

При ремонте спираль укоротили, следовательно, ее длина $\text{l}$ уменьшилась ($l_2 < l_1$). Так как удельное сопротивление $\rho$ и площадь поперечного сечения $\text{S}$ не изменились, то общее сопротивление спирали $\text{R}$ также уменьшилось.

Электроплитка подключается к бытовой сети, напряжение $\text{U}$ в которой можно считать постоянным. Мощность $\text{P}$, выделяемая на спирали, связана с напряжением и сопротивлением соотношением: $P = \frac{U^2}{R}$.

Поскольку сопротивление $\text{R}$ уменьшилось, а напряжение $\text{U}$ осталось прежним, из формулы следует, что мощность $\text{P}$, выделяемая на спирали, увеличится (так как сопротивление находится в знаменателе).

Накал спирали (степень ее свечения и температура) напрямую зависит от выделяемой на ней мощности. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое проводником с током, пропорционально мощности: $Q = P \cdot t$. Увеличение мощности приводит к выделению большего количества теплоты за то же время, что вызывает более сильный нагрев и, как следствие, увеличение накала спирали.

Ответ: Да, изменятся. Мощность и накал спирали увеличатся. Это произойдет потому, что укорачивание спирали уменьшает ее электрическое сопротивление. При подключении к сети с постоянным напряжением уменьшение сопротивления приводит к увеличению мощности, выделяемой на спирали, и, следовательно, к увеличению ее температуры и накала.