Номер 11, страница 30 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-13. Закон Джоуля—Ленца - номер 11, страница 30.

Условие.

11. Определите мощность, по-требляемую второй лампой (рис. 25).

Рис. 25

Решение.

Дано:

$R_1 = 6 \text{ Ом}$

$R_2 = 12 \text{ Ом}$

$R_3 = 5 \text{ Ом}$

$U_3 = 15 \text{ В}$ (показания вольтметра)

Все данные представлены в системе СИ.

Найти:

$P_2$

Решение:

На схеме лампы с сопротивлениями $R_1$ и $R_2$ соединены параллельно. Этот участок цепи соединен последовательно с лампой $R_3$. Вольтметр измеряет напряжение на третьей лампе, $U_3 = 15 \text{ В}$.

1. Используя закон Ома, найдем силу тока, протекающего через третью лампу:

$I_3 = \frac{U_3}{R_3} = \frac{15 \text{ В}}{5 \text{ Ом}} = 3 \text{ А}$

2. Поскольку участок с лампами $R_1$ и $R_2$ соединен с лампой $R_3$ последовательно, то общий ток, протекающий через параллельный участок, равен току в третьей лампе:

$I_{общ} = I_3 = 3 \text{ А}$

3. Вычислим эквивалентное сопротивление $R_{12}$ для параллельно соединенных ламп $R_1$ и $R_2$:

$\frac{1}{R_{12}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} = \frac{1}{6} + \frac{1}{12} = \frac{2+1}{12} = \frac{3}{12} = \frac{1}{4} \text{ Ом}^{-1}$

Отсюда $R_{12} = 4 \text{ Ом}$.

4. Найдем напряжение на параллельном участке, которое будет одинаковым для первой и второй ламп ($U_1 = U_2 = U_{12}$):

$U_{12} = I_{общ} \cdot R_{12} = 3 \text{ А} \cdot 4 \text{ Ом} = 12 \text{ В}$

Таким образом, напряжение на второй лампе $U_2 = 12 \text{ В}$.

5. Теперь можем рассчитать мощность, потребляемую второй лампой, по формуле:

$P_2 = \frac{U_2^2}{R_2}$

$P_2 = \frac{(12 \text{ В})^2}{12 \text{ Ом}} = \frac{144 \text{ В}^2}{12 \text{ Ом}} = 12 \text{ Вт}$

Ответ: мощность, потребляемая второй лампой, составляет 12 Вт.