Номер 6, страница 137 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

*6. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?

*6. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?

Решение

Электрическая лампочка (в частности, лампа накаливания) потребляет значительно большую мощность сразу после включения, чем после того, как она поработает некоторое время и выйдет на свой штатный режим. Это объясняется зависимостью электрического сопротивления материала нити накала от температуры.

1. Электрическая мощность $P$, выделяемая на участке цепи, связана с напряжением $U$ и сопротивлением $R$ этого участка по формуле:

$P = \frac{U^2}{R}$

Напряжение $U$ в бытовой электросети является практически постоянной величиной. Из формулы видно, что потребляемая мощность обратно пропорциональна сопротивлению: чем меньше сопротивление, тем больше мощность.

2. Нить накала в лампочке чаще всего делают из вольфрама. Как и у большинства металлов, электрическое сопротивление вольфрама увеличивается с ростом температуры.

3. В момент включения лампочки её нить накала находится при комнатной температуре, поэтому её сопротивление $R_{холодное}$ минимально. В этот момент, согласно формуле, мощность $P_{начальная} = \frac{U^2}{R_{холодное}}$ будет максимальной. Большой начальный ток, протекающий через холодную нить, называется пусковым током.

4. Проходящий ток очень быстро (за доли секунды) разогревает нить до рабочей температуры в несколько тысяч градусов Цельсия. При этом ее сопротивление $R_{горячее}$ значительно возрастает (для вольфрама — примерно в 10–15 раз по сравнению с сопротивлением при комнатной температуре).

5. Когда лампочка горит, ее нить раскалена, и ее сопротивление велико. Мощность, потребляемая лампочкой в этом установившемся рабочем режиме, составляет $P_{рабочая} = \frac{U^2}{R_{горячее}}$.

Поскольку $R_{холодное} \ll R_{горячее}$, то из сравнения формул следует, что начальная мощность $P_{начальная}$ значительно больше рабочей мощности $P_{рабочая}$. Именно этот скачок тока и мощности является причиной того, что лампы накаливания чаще всего перегорают именно в момент включения.

Ответ: Электрическая лампочка потребляет большую мощность сразу после включения ее в сеть.