Задание 25

Расчётная задача высокого уровня по электродинамике · 56 заданий

Задание №25
№25
Главная оптическая ось тонкой собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 20 см и точечный источник света S находятся в плоскости рисунка. Точка S нах…
Ход луча, прошедшего линзу под произвольным углом к…
Задание №25
№25
В дно водоёма глубиной 3 м вертикально вбита свая, целиком скрытая под водой. Угол падения солнечных лучей на поверхность воды равен 30°. Свая отбрасы…
Законы преломления света
Задание №25
№25
Точечный источник света движется со скоростью v по окружности вокруг главной оптической оси собирающей линзы в плоскости, параллельной плоскости линзы…
Формула тонкой линзы
Задание №25
№25
Тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием F находится между двумя точечными источниками света на расстоянии d = 15 см от одного из них. Источники…
Формула тонкой линзы
Задание №25
№25
Груз на пружине совершает гармонические колебания перпендикулярно главной оптической оси собирающей линзы с оптической силой 5 дптр (см. рисунок). С п…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
На двойном фокусном расстоянии от рассеивающей линзы с оптической силой −10 дптр на её главной оптической оси расположен точечный источник света. Линз…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Нижняя грань AC прозрачного клина посеребрена и представляет собой плоское зеркало. Угол при вершине клина α = 30°. Луч света падает из воздуха на кли…
Законы отражения света
Задание №25
№25
Математический маятник совершает колебания в плоскости рисунка с амплитудой A = 1 см. Равновесное положение нити маятника находится на расстоянии l =…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Равнобедренный прямоугольный треугольник ABC расположен перед тонкой собирающей линзой оптической силой 2,5 дптр так, что его катет AC лежит на главно…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
Квадрат со стороной a = 20 см расположен в плоскости главной оптической оси тонкой собирающей линзы с оптической силой D = 2 дптр так, что две его сто…
Собирающие и рассеивающие линзы
Задание №25
№25
В закрытом сосуде постоянного объёма находился воздух при нормальных условиях. Его нагрели электрическим нагревателем, сила тока в котором I = 2 А при…
Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца
Задание №25
№25
Металлический стержень, согнутый в виде буквы П, закреплён в горизонтальном положении (см. рисунок). На параллельные стороны стержня опирается конц…
Сила Ампера, её направление и величина

Задание №25 — Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

На рисунке изображена зависимость силы тока в лампе накаливания от приложенного к ней напряжения. Найдите мощность, выделяющуюся на резисторе, включённом последовательно с лампой в сеть напряжением 120 В, если сила тока в цепи равна 0,3 А.

Ваше решениедо 3 баллов

Запишите решение задачи...

Решение

Решение:

Обозначения. $U = 120$ В — напряжение сети, $I = 0{,}3$ А — сила тока в цепи, $U_{\text{л}}$ — напряжение на лампе, $U_R$ — напряжение на резисторе, $P_R$ — искомая мощность, выделяющаяся на резисторе, $R$ — сопротивление резистора.

Используемые законы. При последовательном соединении сила тока во всех элементах одинакова, а напряжение сети равно сумме напряжений на элементах: $I_{\text{л}} = I_R = I$ , $U = U_{\text{л}} + U_R$ . Мощность, выделяющаяся на резисторе, $P_R = U_R I$ (закон Джоуля—Ленца в форме мощности: $P = UI = I^2R$ ).

1. Напряжение на лампе. Лампа накаливания — нелинейный элемент, закон Ома для неё не выполняется, поэтому напряжение на ней находим по её вольт-амперной характеристике (график в условии):

Току $I = 0{,}3$ А на графике соответствует напряжение $U_{\text{л}} = 90$ В.

2. Напряжение на резисторе. $U_R = U - U_{\text{л}} = 120\ \text{В} - 90\ \text{В} = 30$ В.

3. Мощность на резисторе. $P_R = U_R I = 30\ \text{В} \cdot 0{,}3\ \text{А} = 9$ Вт.

Проверка. Сопротивление резистора $R = \dfrac{U_R}{I} = \dfrac{30}{0{,}3} = 100$ Ом, тогда $P_R = I^2 R = 0{,}3^2 \cdot 100 = 9$ Вт — тот же результат.

Ответ: $P_R = 9$ Вт.