Номер 1797, страница 211 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 64. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Переменный ток. Передача электрической энергии. Трансформатор - номер 1797, страница 211.

Решение.

Решение

Это явление объясняется законом сохранения энергии и явлением электромагнитной индукции, в частности, правилом Ленца.

Когда электрическая цепь разомкнута (все лампочки выключены), генератор вращается вхолостую. Потенциальная энергия падающего груза преобразуется в кинетическую энергию груза и вращающихся частей машины, а также расходуется на преодоление сил трения. Так как нагрузка на генератор минимальна, груз падает быстро.

При включении в цепь одной лампочки цепь замыкается, и генератор начинает вырабатывать электрический ток. Этот ток, проходя через лампочку, совершает работу, в результате которой выделяется тепло и свет. Согласно закону сохранения энергии, для совершения этой электрической работы требуется энергия. Генератор преобразует механическую энергию вращения, получаемую от падающего груза, в электрическую.

В соответствии с правилом Ленца, индуцированный в обмотке генератора ток создаёт собственное магнитное поле, которое противодействует вращению якоря. Возникает тормозящий электромагнитный момент. Чем большую электрическую мощность должен отдать генератор, тем больший ток он должен произвести, и тем сильнее будет этот тормозящий момент. Этот момент противодействует движению, замедляя вращение якоря и, следовательно, падение груза.

Когда в цепь параллельно включают новые лампочки, общее сопротивление цепи уменьшается. Если сопротивление одной лампочки равно $\text{R}$, то общее сопротивление $\text{n}$ параллельно соединенных лампочек составит $R_{общ} = R/n$. Согласно закону Ома, при уменьшении сопротивления возрастает общая сила тока в цепи. Следовательно, увеличивается и общая электрическая мощность, потребляемая лампочками ($P_{эл} = U^2/R_{общ}$).

Чтобы обеспечить возросшую электрическую мощность, генератор должен совершать большую работу в единицу времени. Это приводит к увеличению тормозящего электромагнитного момента, действующего на якорь. В результате скорость вращения якоря и, соответственно, скорость падения груза уменьшаются до тех пор, пока механическая мощность, сообщаемая грузом, не станет равной сумме потребляемой электрической мощности и мощности потерь на трение.

Ответ: Падение груза приводит во вращение генератор, который преобразует механическую энергию в электрическую. При включении лампочек в цепи возникает ток, и для его поддержания генератор должен совершать работу. Согласно правилу Ленца, это создает тормозящую электромагнитную силу, которая противодействует вращению и замедляет падение груза. Чем больше лампочек включено параллельно, тем меньше общее сопротивление цепи, больше вырабатываемая мощность и, следовательно, больше тормозящая сила. Из-за этого скорость падения груза уменьшается с каждой новой включённой лампочкой.