Номер 1, страница 186 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

Подключите к сети на 10 секунд лампу накаливания и светодиодную лампу, затем отключите их. Прикоснувшись к ним рукой, убедитесь в том, что лампа накаливания сильно разогрета, а светодиодная остается холодной. Сравните мощности ламп, сделайте вывод об эффективности их работы.

Результаты описанного эксперимента объясняются фундаментальными различиями в принципах работы и энергоэффективности двух типов ламп.

Лампа накаливания светится за счет сильного разогрева (накаливания) вольфрамовой нити проходящим через нее электрическим током. При этом основная часть потребляемой электроэнергии (около 90-95%) преобразуется в тепло, и лишь малая доля (5-10%) — в видимый свет. Именно поэтому колба лампы накаливания становится очень горячей даже за короткое время.

Светодиодная (LED) лампа работает по иному принципу — электролюминесценции. Свет генерируется при прохождении тока через полупроводниковый кристалл (диод). Этот процесс является "холодным" свечением, так как большая часть электрической энергии преобразуется непосредственно в свет, а тепловые потери минимальны. Поэтому светодиодная лампа остается практически холодной.

Мощность лампы измеряется в ваттах (Вт) и показывает, сколько электроэнергии она потребляет в единицу времени. Для создания одинакового по яркости светового потока (измеряется в люменах, лм) лампе накаливания требуется значительно больше мощности, чем светодиодной. Это связано с ее крайне низкой эффективностью.

Например, чтобы получить световой поток в 800 лм, потребуется лампа накаливания мощностью около 60 Вт или светодиодная лампа мощностью всего 8-10 Вт. Следовательно, при одинаковой создаваемой освещенности, мощность лампы накаливания $P_{накал}$ в 6-8 раз превышает мощность светодиодной лампы $P_{LED}$.

Ответ: При одинаковой яркости светового потока потребляемая мощность лампы накаливания значительно выше, чем у светодиодной лампы.

Эффективность (коэффициент полезного действия, КПД) источника света — это отношение полезной мощности (мощности светового излучения) к полной потребляемой электрической мощности. Формула для КПД:

$\eta = \frac{P_{полезная}}{P_{затраченная}} \cdot 100\%$

Сильный нагрев лампы накаливания говорит о том, что большая часть затраченной энергии уходит впустую в виде тепла. Ее КПД очень низок, он редко превышает 10%. Это крайне неэффективное преобразование энергии.

То, что светодиодная лампа остается холодной, указывает на минимальные тепловые потери. Значительная часть потребляемой энергии (у современных моделей — более 50%) преобразуется в свет. Это делает светодиодные лампы высокоэффективными источниками света.

Ответ: Светодиодная лампа гораздо эффективнее лампы накаливания, так как она преобразует большую долю электрической энергии в свет, а не в тепло, что подтверждается ее незначительным нагревом во время работы.