Номер 1, страница 146 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

1. Электрическая лампочка от карманного фонарика и электрическая лампа, применяемая в осветительной сети, рассчитаны на потребление силы тока около 0,28 А. Однако вторая лампа излучает значительно больше света и тепла, чем первая. Почему?

1. Для решения этой задачи необходимо рассмотреть понятие электрической мощности. Количество света и тепла, выделяемое электрической лампой, прямо пропорционально ее мощности.

Дано:
Сила тока лампочки от карманного фонарика, $I_1 = 0.28$ А.
Сила тока лампы от осветительной сети, $I_2 = 0.28$ А.
Напряжение в осветительной сети (стандартное значение), $U_2 = 220$ В.
Напряжение в карманном фонарике (типичное значение для 3 батареек), $U_1 \approx 4.5$ В.

Найти:
Почему лампа, применяемая в осветительной сети, излучает значительно больше света и тепла, чем лампочка от карманного фонарика.

Решение:
Мощность электрического тока $P$ определяется по формуле: $$P = U \cdot I$$ где $U$ — напряжение, а $I$ — сила тока.

Несмотря на то, что сила тока в обеих лампах одинакова, они рассчитаны на совершенно разное напряжение. Лампочка от карманного фонарика работает от нескольких батареек, общее напряжение которых обычно не превышает нескольких вольт. Например, три последовательно соединенные батарейки по 1,5 В дают напряжение $U_1 = 4.5$ В. Лампа же для осветительной сети работает от бытовой электросети с напряжением $U_2 = 220$ В.

Рассчитаем мощность для каждой лампы:

1. Мощность лампочки от карманного фонарика:
$P_1 = U_1 \cdot I_1 \approx 4.5 \text{ В} \cdot 0.28 \text{ А} = 1.26 \text{ Вт}$

2. Мощность лампы от осветительной сети:
$P_2 = U_2 \cdot I_2 = 220 \text{ В} \cdot 0.28 \text{ А} = 61.6 \text{ Вт}$

Сравнивая полученные значения, видим, что мощность лампы от сети ($P_2$) почти в 50 раз больше мощности лампочки от фонарика ($P_1$). Поскольку мощность — это скорость преобразования энергии, лампа с большей мощностью преобразует больше электрической энергии в световую и тепловую в единицу времени. Именно поэтому она светит значительно ярче и выделяет больше тепла.

Ответ:
Лампа, применяемая в осветительной сети, излучает значительно больше света и тепла, потому что она рассчитана на гораздо большее напряжение (220 В) по сравнению с лампочкой от фонарика (около 4.5 В). При одинаковой силе тока это приводит к значительно большей потребляемой мощности ($P = U \cdot I$), которая и определяет количество выделяемого света и тепла.