Номер 638, страница 98 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Работа и мощность электрического тока - номер 638, страница 98.

Условие.

638. Когда в помещении включается прибор, потребляющий большую мощность, накал ламп становится слабее. Почему?

Решение.

Решение

Это явление объясняется законом Ома и тем фактом, что реальная электрическая сеть, включая подводящие провода, имеет собственное электрическое сопротивление.

1. Все электрические приборы в помещении (лампы, бытовая техника) подключаются к сети параллельно. Это значит, что в идеальных условиях напряжение на каждом из них должно быть одинаковым и равным напряжению в сети.

2. Однако провода, по которым ток поступает от распределительного щитка к розеткам и лампам, обладают некоторым, пусть и небольшим, сопротивлением ($R_{проводов}$). Эти провода можно рассматривать как резистор, включенный последовательно с общей нагрузкой (всеми работающими приборами).

3. Прибор, потребляющий большую мощность (например, электрочайник, обогреватель), имеет низкое внутреннее сопротивление. Когда его включают, он начинает потреблять из сети большой ток ($I_{прибора}$). В результате общий ток ($I_{общий}$), протекающий по подводящим проводам, значительно возрастает, так как он равен сумме токов всех одновременно работающих приборов.

4. Согласно закону Ома, на подводящих проводах возникает падение напряжения, которое рассчитывается по формуле $\Delta U_{проводов} = I_{общий} \cdot R_{проводов}$. Поскольку общий ток $I_{общий}$ сильно увеличился, падение напряжения на проводах $\Delta U_{проводов}$ также становится заметно больше.

5. Напряжение, которое в итоге доходит до всех потребителей, подключенных к этой линии (включая лампы), уменьшается на величину этого падения: $U_{потребителей} = U_{сети} - \Delta U_{проводов}$.

6. Яркость свечения лампы накаливания напрямую зависит от ее мощности, которая, в свою очередь, сильно зависит от напряжения на ней: $P_{лампы} = \frac{U_{потребителей}^2}{R_{лампы}}$. Поскольку напряжение на лампе ($U_{потребителей}$) снизилось, ее мощность падает (пропорционально квадрату напряжения), что визуально воспринимается как ослабление накала (яркости).

Ответ: При включении мощного электроприбора общий ток в сети возрастает. Это приводит к увеличению падения напряжения на подводящих проводах, обладающих собственным сопротивлением. В результате реальное напряжение на клеммах всех приборов, включая лампы, уменьшается. Снижение напряжения вызывает уменьшение мощности ламп, и их накал становится слабее.