Номер 10, страница 56 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-8. Закон Джоуля—Ленца. Вариант 1 - номер 10, страница 56.

Условие.

10. Электрическая цепь собрана из источника тока, лампочки и тонкой железной проволоки, соединённых последовательно. Лампочка станет гореть ярче, если

А. подсоединить к проволоке последовательно вторую такую же проволоку

Б. поменять местами проволоку и лампочку

В. подсоединить к проволоке параллельно вторую такую же проволоку

Решение.

Яркость лампочки накаливания определяется мощностью, которая на ней выделяется. Мощность $\text{P}$ связана с силой тока $\text{I}$, протекающего через лампочку, и её сопротивлением $R_{л}$ соотношением $P = I^2 R_{л}$. Поскольку сопротивление лампочки можно считать постоянным, для увеличения её яркости необходимо увеличить силу тока в цепи.

Сила тока в цепи, согласно закону Ома для полной цепи, определяется как $I = \frac{U}{R_{общ}}$, где $\text{U}$ — напряжение источника тока, а $R_{общ}$ — общее сопротивление цепи. Изначально цепь состоит из последовательно соединённых лампочки и железной проволоки, поэтому её общее сопротивление равно $R_{общ} = R_{л} + R_{п}$, где $R_{п}$ — сопротивление проволоки. Чтобы увеличить силу тока $\text{I}$, нужно уменьшить общее сопротивление цепи $R_{общ}$.

Рассмотрим предложенные варианты:

А. подсоединить к проволоке последовательно вторую такую же проволоку
При последовательном соединении двух одинаковых проволок их общее сопротивление удвоится: $R'_{п} = R_{п} + R_{п} = 2R_{п}$. Общее сопротивление всей цепи станет $R'_{общ} = R_{л} + 2R_{п}$. Так как $R'_{общ} > R_{общ}$, общее сопротивление цепи увеличится, что приведёт к уменьшению силы тока. Лампочка станет гореть тусклее. Этот вариант не подходит.

Б. поменять местами проволоку и лампочку
При последовательном соединении элементов их порядок не влияет на общее сопротивление цепи. Оно останется прежним: $R'_{общ} = R_{п} + R_{л} = R_{общ}$. Сила тока в цепи не изменится, и яркость лампочки останется прежней. Этот вариант не подходит.

В. подсоединить к проволоке параллельно вторую такую же проволоку
При параллельном соединении двух одинаковых проволок их общее сопротивление уменьшится вдвое: $R'_{п} = \frac{R_{п}}{2}$. Общее сопротивление всей цепи станет $R'_{общ} = R_{л} + \frac{R_{п}}{2}$. Так как $R'_{общ} < R_{общ}$, общее сопротивление цепи уменьшится. Это вызовет увеличение силы тока в цепи, и, следовательно, лампочка будет гореть ярче. Этот вариант является правильным.

Ответ: В. подсоединить к проволоке параллельно вторую такую же проволоку