Номер 36, страница 110, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 21. Работа и мощность электрического тока - номер 36, страница 110.

Условие.

36. На рисунке 21.7 изображена схема электрической цепи. Какое количество теплоты выделяется в резисторе за 10 с? Как изменится выделяемое количество теплоты, если ползунок реостата переместить вправо?

Рис. 21.7

Решение.

Какое количество теплоты выделяется в резисторе за 10 с?

Дано:

Напряжение на резисторе, $U = 4$ В
Сила тока через резистор, $I = 0,3$ А
Время, $t = 10$ с

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

Количество теплоты, $\text{Q}$ - ?

Решение:

Количество теплоты, которое выделяется в проводнике при прохождении через него электрического тока, можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца. Используем формулу, в которую входят известные нам величины: напряжение, сила тока и время.

$Q = U \cdot I \cdot t$

Подставим числовые значения из условия задачи в эту формулу:

$Q = 4 \, \text{В} \cdot 0,3 \, \text{А} \cdot 10 \, \text{с} = 12 \, \text{Дж}$

Ответ: в резисторе за 10 с выделится 12 Дж теплоты.

Как изменится выделяемое количество теплоты, если ползунок реостата переместить вправо?

Решение:

Резистор и реостат в данной электрической схеме соединены параллельно. Основное свойство параллельного соединения заключается в том, что напряжение на всех параллельных участках цепи одинаково. Вольтметр, подключенный параллельно резистору, показывает напряжение на нем, которое составляет $U = 4$ В. Это же напряжение приложено и к реостату.

Количество теплоты, выделяемое в резисторе, определяется формулой:

$Q = \frac{U^2}{R} \cdot t$

В этой формуле сопротивление резистора $\text{R}$ является постоянной величиной. Напряжение на резисторе $\text{U}$ также остается постоянным, так как оно определяется источником тока и не зависит от изменений в другой параллельной ветви (при условии, что источник напряжения идеальный, что обычно предполагается в таких задачах).

Когда мы перемещаем ползунок реостата вправо, мы увеличиваем длину его активной части, что приводит к увеличению сопротивления реостата. Это вызовет уменьшение тока в ветви с реостатом и, как следствие, уменьшение общего тока в цепи. Однако на ветвь с постоянным резистором это не повлияет: напряжение на нем останется прежним ($U = 4$ В), и его сопротивление $\text{R}$ не изменится.

Поскольку ни напряжение $\text{U}$ на резисторе, ни его сопротивление $\text{R}$ не меняются, то и количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое в резисторе за то же время, не изменится.

Ответ: количество теплоты, выделяемое в резисторе, не изменится.