Эксперимент в классе, страница 171 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Соберите цепь, схема которой изображена на рисунке 119. Определите мощность тока в лампе при различных значениях тока в цепи. Сравните полученные значения с номинальной мощностью лампы. При каком значении мощности тока действие тока в цепи наиболее интенсивное?

Рис. 119. Определение мощности лампы

Данная задача представляет собой описание лабораторной работы по определению мощности электрического тока в лампе. Для ее выполнения необходимо следовать предложенному плану.

Соберите цепь, схема которой изображена на рисунке 119.

Для сборки цепи необходимо последовательно соединить источник тока (клеммы «+» и «–»), ключ, лампу накаливания (кружок с крестом), амперметр (A) и реостат (R). Порядок сборки следующий:

1. От положительной клеммы источника тока провод идет к одному из контактов ключа.
2. От другого контакта ключа провод идет к одному из контактов лампы.
3. От другого контакта лампы провод идет к клемме «+» амперметра. Амперметр всегда включается в цепь последовательно.
4. От клеммы «–» амперметра провод идет к одному из нижних контактов реостата.
5. От ползунка (подвижного контакта) реостата провод идет к отрицательной клемме источника тока.
6. Вольтметр (V) подключается параллельно лампе, то есть его клеммы присоединяются к точкам цепи до и после лампы.

Ответ: Цепь собирается путем последовательного соединения источника тока, ключа, лампы, амперметра и реостата. Вольтметр подключается параллельно лампе.

Определите мощность тока в лампе при различных значениях тока в цепи.

Для определения мощности необходимо провести измерения.

Решение

1. Замкните ключ. Перемещая ползунок реостата, измените сопротивление цепи. Это приведет к изменению силы тока, что будет видно по показаниям амперметра и яркости лампы.

2. Установите ползунок реостата в определенное положение. Запишите показания амперметра — это сила тока $I$ в цепи. Одновременно запишите показания вольтметра — это напряжение $U$ на лампе.

3. Вычислите мощность тока в лампе по формуле: $P = U \cdot I$

где $P$ — мощность в ваттах (Вт), $U$ — напряжение в вольтах (В), $I$ — сила тока в амперах (А).

4. Повторите шаги 2 и 3 несколько раз, каждый раз устанавливая ползунок реостата в новое положение для получения различных значений силы тока и напряжения. Результаты измерений и вычислений удобно заносить в таблицу.

Ответ: Мощность тока в лампе определяется путем измерения напряжения на ней $U$ и силы тока через нее $I$ для нескольких положений реостата, с последующим вычислением по формуле $P = U \cdot I$ для каждого случая.

Сравните полученные значения с номинальной мощностью лампы.

Номинальная мощность ($P_{ном}$) — это мощность, на которую рассчитана лампа для работы в нормальном режиме. Она обычно указывается на цоколе или колбе лампы вместе с номинальным напряжением ($U_{ном}$).

При проведении эксперимента вы получите ряд значений мощности $P$, которые будут зависеть от установленного тока.

• Если измеренное напряжение $U$ будет меньше номинального $U_{ном}$, то и сила тока $I$ будет меньше, а рассчитанная мощность $P$ окажется ниже номинальной $P_{ном}$. Лампа будет гореть тускло.
• Если с помощью реостата удастся установить на лампе напряжение, равное номинальному ($U \approx U_{ном}$), то и измеренная мощность $P$ будет близка к номинальной $P_{ном}$. Лампа будет гореть с нормальной яркостью.
• Превышать номинальное напряжение не рекомендуется, так как это приведет к резкому росту мощности, и лампа может перегореть.

Ответ: Измеренные значения мощности, как правило, будут отличаться от номинальной. При напряжении ниже номинального измеренная мощность будет меньше номинальной. При напряжении, близком к номинальному, измеренная мощность будет примерно равна номинальной.

При каком значении мощности тока действие тока в цепи наиболее интенсивное?

Действие тока (в данном случае, тепловое и световое) напрямую связано с мощностью. Мощность — это скорость преобразования электрической энергии в другие виды энергии (световую и тепловую). Чем выше мощность, тем больше энергии выделяется в лампе за единицу времени.

Визуально это проявляется в яркости свечения лампы. Чем ярче горит лампа, тем больше мощность тока в ней, и тем интенсивнее действие тока.

Ответ: Действие тока в цепи наиболее интенсивное при наибольшем значении мощности. В данном эксперименте это соответствует максимальной яркости свечения лампы, достигнутой при минимальном сопротивлении реостата (и, следовательно, максимальных значениях тока и напряжения).