Номер 4, страница 162 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава III. Постоянный электрический ток. Параграф 27. Электронагревательные приборы. Предохранители - номер 4, страница 162.

Условие.

4. Электрическая лампа мощностью $500 \text{ Вт}$ включена в электрическую сеть напряжением $220 \text{ В}$. На какой максимальный электрический ток должен быть рассчитан предохранитель, чтобы лампа горела длительное время? Что произойдёт, если параллельно этой лампе подключить ещё одну такую же лампу?

Решение.

Дано:

Мощность лампы, $P = 500$ Вт

Напряжение в сети, $U = 220$ В

Все данные уже представлены в системе СИ.

Найти:

1. Максимальный ток предохранителя, $I_{пред}$ - ?

2. Что произойдёт при параллельном подключении второй такой же лампы?

Решение:

1. На какой максимальный электрический ток должен быть рассчитан предохранитель, чтобы лампа горела длительное время?

Чтобы лампа работала длительное время, предохранитель должен выдерживать рабочий ток, потребляемый этой лампой. Силу тока $I_1$ в цепи с одной лампой можно найти, используя формулу электрической мощности:

$P = U \cdot I_1$

Выразим из этой формулы силу тока:

$I_1 = \frac{P}{U}$

Подставим известные значения:

$I_1 = \frac{500 \text{ Вт}}{220 \text{ В}} \approx 2.27 \text{ А}$

Это рабочий ток лампы. Предохранитель должен быть рассчитан на ток, который немного превышает этот рабочий ток, чтобы он не перегорал при нормальной работе лампы, но защищал цепь при перегрузках. Таким образом, номинальный ток предохранителя должен быть не меньше 2.27 А.

Ответ: Предохранитель должен быть рассчитан на ток, незначительно превышающий 2.27 А.

2. Что произойдёт, если параллельно этой лампе подключить ещё одну такую же лампу?

При параллельном подключении потребителей напряжение на каждом из них одинаково и равно напряжению в сети ($U = 220$ В). Общий ток в цепи, согласно первому закону Кирхгофа, равен сумме токов в параллельных ветвях:

$I_{общ} = I_1 + I_2$

Так как вторая лампа точно такая же, как и первая, ток через нее будет таким же: $I_2 = I_1 \approx 2.27$ А.

Тогда общий ток в цепи составит:

$I_{общ} = 2 \cdot I_1 = 2 \cdot 2.27 \text{ А} = 4.54 \text{ А}$

Новый общий ток в цепи (4.54 А) значительно превышает ток (≈2.27 А), на который был рассчитан предохранитель. В результате этого предохранитель перегорит (сработает), размыкая электрическую цепь. Обе лампы погаснут.

Ответ: При подключении второй такой же лампы параллельно, общий ток в цепи возрастет до 4.54 А, что приведет к срабатыванию предохранителя. Цепь разомкнется, и обе лампы погаснут.