Правая сторона, страница 25 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 3. Электричество. Вариант 5 - страница 25.

Условие.

Правая сторона

Оборудование: амперметр; вольтметр; источник тока; лампочка, отмеченная значком «П» (12 В; 8 Вт); провода; выключатель.

1. Соберите электрическую цепь для измерения силы тока в лампочке и напряжения на ней. До замыкания ключа покажите цепь учителю. Измерьте силу тока в лампочке и напряжение на ней.

Схема электрической цепи: _________.

Результаты: _________.

2*. Рассчитайте число электронов, проходящих за 1 мин через поперечное сечение спирали лампочки.

Результаты: _________.

Решение.

1. Соберите электрическую цепь для измерения силы тока в лампочке и напряжения на ней. До замыкания ключа покажите цепь учителю. Измерьте силу тока в лампочке и напряжение на ней.

Для измерения силы тока и напряжения в цепи с лампочкой необходимо собрать схему, в которой:

1. Источник тока, выключатель, амперметр и лампочка соединены последовательно. Амперметр измеряет ток, протекающий через компонент, поэтому он должен быть включен в разрыв цепи.

2. Вольтметр подключается параллельно к лампочке. Он измеряет разность потенциалов (напряжение) между двумя точками, поэтому его клеммы подключаются к клеммам лампочки.

Схема электрической цепи:

Поскольку провести реальные измерения невозможно, рассчитаем ожидаемые значения, исходя из номинальных параметров лампочки (12 В; 8 Вт). Это означает, что при напряжении 12 В мощность лампочки составит 8 Вт.

Результаты:

Предполагается, что вольтметр покажет напряжение, равное номинальному напряжению лампочки: $U = 12 \text{ В}$.

Силу тока $\text{I}$ можно рассчитать по формуле мощности $P = U \cdot I$:

$I = \frac{P}{U} = \frac{8 \text{ Вт}}{12 \text{ В}} = \frac{2}{3} \text{ А} \approx 0,67 \text{ А}$.

Ответ: Измеренное напряжение на лампочке $U \approx 12 \text{ В}$, сила тока в лампочке $I \approx 0,67 \text{ А}$.

2*. Рассчитайте число электронов, проходящих за 1 мин через поперечное сечение спирали лампочки.

Дано:

Номинальная мощность лампочки: $P = 8 \text{ Вт}$
Номинальное напряжение лампочки: $U = 12 \text{ В}$
Время: $t = 1 \text{ мин}$
Заряд одного электрона (элементарный заряд): $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$

$t = 1 \text{ мин} = 60 \text{ с}$

Найти:

Число электронов $\text{N}$

Решение:

1. Сначала найдем силу тока $\text{I}$ в спирали лампочки, используя формулу электрической мощности:

$P = U \cdot I$

Отсюда выразим силу тока:

$I = \frac{P}{U} = \frac{8 \text{ Вт}}{12 \text{ В}} = \frac{2}{3} \text{ А}$

2. Зная силу тока, найдем общий заряд $\text{q}$, который проходит через поперечное сечение спирали за время $\text{t}$ по формуле:

$q = I \cdot t$

$q = \frac{2}{3} \text{ А} \cdot 60 \text{ с} = 40 \text{ Кл}$

3. Общий заряд $\text{q}$ связан с числом электронов $\text{N}$ и зарядом одного электрона $\text{e}$ соотношением:

$q = N \cdot e$

4. Выразим из этой формулы искомое число электронов $\text{N}$:

$N = \frac{q}{e}$

Подставим числовые значения и рассчитаем:

$N = \frac{40 \text{ Кл}}{1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}} = 25 \cdot 10^{19} = 2,5 \cdot 10^{20}$

Результаты:

За 1 минуту через поперечное сечение спирали лампочки проходит $2,5 \cdot 10^{20}$ электронов.

Ответ: $N = 2,5 \cdot 10^{20}$ электронов.