Номер 10, страница 57 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тесты для самоконтроля. ТС-8. Закон Джоуля—Ленца. Вариант 2 - номер 10, страница 57.

Условие.

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

А. проволоку заменить на более тонкую медную

Б. уменьшить длину проволоки

В. поменять местами проволоку и лампочку

Решение.

Решение

Яркость свечения лампочки определяется мощностью электрического тока, которая на ней выделяется. Мощность $\text{P}$ можно рассчитать по формуле $P = I^2 \cdot R_{ламп}$, где $\text{I}$ - сила тока в цепи, а $R_{ламп}$ - сопротивление лампочки. Так как сопротивление самой лампочки является постоянной величиной, её яркость напрямую зависит от квадрата силы тока в цепи. Чтобы лампочка горела ярче, необходимо увеличить силу тока $\text{I}$.

Электрическая цепь состоит из последовательно соединённых источника тока, лампочки и медной проволоки. Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна общему сопротивлению цепи $R_{общ}$: $I = \frac{U}{R_{общ}}$, где $\text{U}$ - напряжение источника тока. Общее сопротивление при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех элементов: $R_{общ} = R_{ламп} + R_{пров}$.

Чтобы увеличить силу тока $\text{I}$, необходимо уменьшить общее сопротивление цепи $R_{общ}$. Поскольку сопротивление лампочки $R_{ламп}$ не меняется, для уменьшения $R_{общ}$ нужно уменьшить сопротивление проволоки $R_{пров}$.

Сопротивление проволоки зависит от её геометрических размеров и материала по формуле $R_{пров} = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ - удельное сопротивление меди, $\text{l}$ - длина проволоки, $\text{S}$ - площадь её поперечного сечения.

Проанализируем предложенные варианты:

А. проволоку заменить на более тонкую медную

Более тонкая проволока имеет меньшую площадь поперечного сечения $\text{S}$. Из формулы $R_{пров} = \rho \frac{l}{S}$ следует, что при уменьшении $\text{S}$ сопротивление проволоки $R_{пров}$ увеличится. Это приведёт к увеличению общего сопротивления цепи $R_{общ}$, и, как следствие, к уменьшению силы тока $\text{I}$. Лампочка будет гореть тусклее.

Ответ: Лампочка станет гореть тусклее.

Б. уменьшить длину проволоки

При уменьшении длины проволоки $\text{l}$ её сопротивление $R_{пров}$ также уменьшится, так как оно прямо пропорционально длине. Уменьшение $R_{пров}$ приведёт к уменьшению общего сопротивления цепи $R_{общ}$. В результате сила тока $\text{I}$ в цепи возрастёт, и лампочка станет гореть ярче.

Ответ: Лампочка станет гореть ярче.

В. поменять местами проволоку и лампочку

При последовательном соединении порядок элементов не влияет на общее сопротивление цепи. Общее сопротивление $R_{общ}$ и сила тока $\text{I}$ останутся неизменными. Следовательно, яркость свечения лампочки не изменится.

Ответ: Яркость лампочки не изменится.