Задание 14

Электродинамика: анализ процессов (изменение величин) · 75 заданий

Задание №14
№14
Катушка № 1 включена в электрическую цепь, состоящую из источника постоянного напряжения и реостата. Катушка № 2 помещена внутрь катушки № 1 и замкнут…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
По гладким параллельным горизонтальным проводящим рельсам, замкнутым на лампочку накаливания, перемещают лёгкий тонкий проводник. Образовавшийся к…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Две маленькие закреплённые бусинки, расположенные в точках А и В, несут на себе заряды + q > 0 и - 2 q соответственно (см. рисунок). Из приведённого н…
Взаимодействие зарядов
Задание №14
№14
На рисунке приведён график зависимости силы тока I от времени t в колебательном контуре, образованном конденсатором и катушкой, индуктивность которой…
Колебательный контур
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Закон электромагнитной индукции Фарадея
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
От деревянного кольца №1 отодвигают южный полюс полосового магнита, а от медного кольца №2 — северный полюс такого же магнита (см. рис.). Из приведённ…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью E. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
Проволочная рамка площадью 60 см² помещена в однородное магнитное поле так, что плоскость рамки перпендикулярна вектору индукции B. Проекция B_n индук…
Поток вектора магнитной индукции
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции
Задание №14
№14
Незаряженное металлическое тело, продольное сечение которого показано на рисунке, поместили в однородное электрическое поле напряжённостью Е. Из приве…
Проводники в электростатическом поле
Задание №14
№14
На железный сердечник надеты две катушки, как показано на рисунке. По правой катушке пропускают ток, который меняется согласно приведённому графику. Н…
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции

Задание №14 — Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца

При нагревании спирали лампы накаливания протекающим по ней электрическим током основная часть подводимой энергии теряется в виде теплового излучения. На рисунке изображены графики зависимости мощности тепловых потерь лампы от температуры спирали $P = P \left(T\right)$ и силы тока от приложенного напряжения $I = I \left(U\right) .$

undefined
Выберите все верные утверждения, которые можно сделать, анализируя эти графики.

1) С уменьшением приложенного напряжения температура спирали уменьшается пропорционально мощности.
2) При напряжении 100 В сопротивление спирали лампы равно 50 Ом.
3) Сопротивление спирали лампы постоянно и не зависит от температуры.
4) Температура спирали лампы при приложенном напряжении U = 120 В меньше 3600 К.
5) С увеличением силы протекающего тока температура спирали увеличивается.

Правильный ответ

Пояснение

Решение:

Мощность, потребляемая лампой, $P = UI$ ; в установившемся режиме она равна мощности тепловых потерь, которая по левому графику быстро и нелинейно растёт с температурой спирали.

1) График $P\left(T\right)$ — не прямая линия, поэтому температура не пропорциональна мощности — неверно.

2) По правому графику при $U = 100\ \text{В}$ сила тока $I = 2{,}0\ \text{А}$ , тогда по закону Ома для участка цепи

$R = \frac{U}{I} = \frac{100\ \text{В}}{2{,}0\ \text{А}} = 50\ \text{Ом}$

— верно.

3) График $I\left(U\right)$ не является прямой, проходящей через начало координат: при $U = 50\ \text{В}$ ток $I \approx 1{,}4\ \text{А}$ и $R \approx 36\ \text{Ом}$ , а при $U = 150\ \text{В}$ ток $I \approx 2{,}5\ \text{А}$ и $R = 60\ \text{Ом}$ . Значит, сопротивление растёт вместе с температурой — неверно.

4) При $U = 120\ \text{В}$ по графику $I \approx 2{,}2\ \text{А}$ , поэтому $P = UI \approx 120\ \text{В} \cdot 2{,}2\ \text{А} \approx 264\ \text{Вт}$ . По левому графику температуре 3600 К соответствует мощность потерь около 210 Вт, то есть меньше 264 Вт. Значит, температура спирали при 120 В больше 3600 К — неверно.

5) С увеличением силы тока по графику $I\left(U\right)$ растёт и напряжение, значит растёт мощность $P = UI$ , а вместе с ней по графику $P\left(T\right)$ растёт и температура спирали — верно.

Ответ: 25