Номер 19.4, страница 95 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 19. Домашние экспериментальные задания - номер 19.4, страница 95.

Условие.

19.4. Рассмотрите тип соединения лампочек в елочной гирлянде и подсчитайте их число. Изобразите схему соединения лампочек.

Решение.

В традиционных елочных гирляндах используется последовательное соединение лампочек. Это означает, что все лампочки подключаются в электрическую цепь одна за другой, образуя единый неразветвленный контур для прохождения тока. При таком типе соединения напряжение источника тока (бытовой сети) равномерно распределяется между всеми лампочками. Если, например, все лампочки одинаковы, то на каждую из них приходится напряжение $U_{лампы} = U_{сети} / N$, где $\text{N}$ — общее число лампочек. Главным недостатком такого подхода является то, что при перегорании одной лампочки разрывается вся цепь, и гирлянда полностью перестает работать.

Подсчитаем, сколько лампочек может быть в типичной гирлянде, предназначенной для работы от стандартной бытовой сети.

Дано:

Напряжение в бытовой сети $U_{сети} = 220 \text{ В}$.
Номинальное рабочее напряжение одной лампочки (возьмем для примера типичное значение для маломощной лампы) $U_{лампы} = 5 \text{ В}$.

Перевод в систему СИ:

Все значения уже представлены в единицах Международной системы (СИ), так как напряжение измеряется в Вольтах (В).

Найти:

Общее количество лампочек в гирлянде $\text{N}$.

Решение:

При последовательном соединении полное напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом из ее последовательных участков. Так как все $\text{N}$ лампочек в гирлянде одинаковы, напряжение сети распределяется между ними поровну. Таким образом, можно записать следующее соотношение:

$U_{сети} = N \cdot U_{лампы}$

Из этой формулы выразим искомое количество лампочек $\text{N}$:

$N = \frac{U_{сети}}{U_{лампы}}$

Теперь подставим числовые значения из условия задачи:

$N = \frac{220 \text{ В}}{5 \text{ В}} = 44$

Таким образом, гирлянда, состоящая из лампочек с номинальным напряжением 5 В, для безопасной работы в сети 220 В должна содержать 44 лампочки.

Принципиальная электрическая схема последовательного соединения лампочек в елочной гирлянде изображена ниже.

Ответ:

В елочной гирлянде используется последовательный тип соединения лампочек. Их число зависит от номинального напряжения каждой лампочки; в приведенном примере для сети 220 В и лампочек на 5 В их количество равно 44. Схема соединения представляет собой неразветвленную цепь, как показано на рисунке выше.