Номер 886, страница 117 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

886. Электрическую лампу включили в сеть последовательно с электролитической ванной, наполненной слабым раствором поваренной соли. Изменится ли накал лампы, если добавить в раствор ещё некоторое количество соли? При возможности проверить свой ответ на опыте.

Решение

Электрическая лампа и электролитическая ванна соединены последовательно. В такой цепи общее сопротивление $R_{общ}$ равно сумме сопротивлений её отдельных элементов — лампы ($R_{л}$) и раствора электролита ($R_{р}$):

$R_{общ} = R_{л} + R_{р}$

Яркость (накал) лампы зависит от мощности $P$, выделяемой на ней. Мощность, в свою очередь, прямо пропорциональна квадрату силы тока $I$, протекающего через лампу: $P = I^2 \cdot R_{л}$. Поскольку сопротивление лампы $R_{л}$ является постоянной величиной, её яркость напрямую зависит от силы тока в цепи. Сила тока определяется законом Ома для всей цепи:

$I = \frac{U}{R_{общ}} = \frac{U}{R_{л} + R_{р}}$

где $U$ — напряжение в сети (также постоянное).

Электрический ток в растворе поваренной соли ($NaCl$) представляет собой упорядоченное движение ионов. При растворении в воде соль диссоциирует на положительные ионы натрия ($Na^+$) и отрицательные ионы хлора ($Cl^-$). Эти ионы являются носителями заряда. Сопротивление раствора зависит от концентрации этих ионов: чем выше концентрация, тем больше носителей заряда и тем ниже сопротивление раствора.

Изначально в ванне находится слабый раствор соли, что означает низкую концентрацию ионов и, следовательно, высокое сопротивление раствора $R_{р}$.

При добавлении в ванну дополнительного количества соли её концентрация в растворе увеличивается. Это приводит к увеличению числа ионов $Na^+$ и $Cl^-$, что вызывает уменьшение сопротивления раствора $R_{р}$.

Так как сопротивление раствора $R_{р}$ уменьшается, общее сопротивление цепи $R_{общ}$ также уменьшается. Согласно закону Ома, уменьшение общего сопротивления при постоянном напряжении $U$ приводит к увеличению силы тока $I$ в цепи.

Увеличение силы тока $I$ вызывает увеличение мощности $P$, выделяемой на лампе, что приводит к усилению её накала.

Ответ: Да, накал лампы изменится. Он усилится, то есть лампа будет гореть ярче.