Номер 4, страница 135 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

4. Электрическая лампа от карманного фонаря и электрическая лампа, применяемая в осветительной сети, рассчитаны на потребление силы тока около $0,28 \text{ А}$. Однако вторая лампа излучает значительно больше света и тепла, чем первая. Почему?

Дано:

Сила тока в лампе от карманного фонаря: $I_1 = 0.28 \text{ А}$

Сила тока в лампе от осветительной сети: $I_2 = 0.28 \text{ А}$

Напряжение источника питания карманного фонаря (батарейки): $U_1 \approx 4.5 \text{ В}$ (типовое значение)

Напряжение в осветительной сети: $U_2 = 220 \text{ В}$ (стандартное значение)

Найти:

Объяснить, почему лампа от осветительной сети излучает значительно больше света и тепла.

Решение:

Количество света и тепла, выделяемое лампой, определяется ее мощностью. Мощность электрического тока $P$ вычисляется по формуле:

$P = U \cdot I$

где $U$ — напряжение на потребителе, а $I$ — сила тока.

Хотя по условию задачи сила тока в обеих лампах одинакова, они рассчитаны на работу при совершенно разном напряжении.

1. Лампа от карманного фонаря работает от батареек, напряжение которых обычно составляет несколько вольт (например, 3 В, 4.5 В). Вычислим ее мощность для напряжения $U_1 = 4.5 \text{ В}$:

$P_1 = U_1 \cdot I_1 = 4.5 \text{ В} \cdot 0.28 \text{ А} = 1.26 \text{ Вт}$

2. Лампа, предназначенная для осветительной сети, подключается к бытовой розетке, стандартное напряжение в которой составляет $U_2 = 220 \text{ В}$. Вычислим ее мощность:

$P_2 = U_2 \cdot I_2 = 220 \text{ В} \cdot 0.28 \text{ А} = 61.6 \text{ Вт}$

Сравнивая мощности двух ламп, видим, что мощность лампы для осветительной сети ($P_2$) значительно больше мощности лампы для карманного фонаря ($P_1$). Именно эта разница в потребляемой мощности и приводит к тому, что вторая лампа излучает гораздо больше энергии в виде света и тепла.

Ответ: Лампы рассчитаны на разное напряжение. Лампа от карманного фонаря работает при низком напряжении (несколько вольт), а лампа для осветительной сети — при высоком напряжении (220 В). Поскольку мощность тока прямо пропорциональна напряжению ($P = U \cdot I$), при одинаковой силе тока мощность лампы, включенной в сеть, во много раз больше. Следовательно, она выделяет значительно больше света и тепла.