1. Главная
  2. Библиотека
  3. Физика
  4. Женя изготовил самодельный фонарик. В качестве источник...
Решение задачи на тему

Женя изготовил самодельный фонарик. В качестве источника света он использовал миниатюрную лампу накаливания, сопротивление которой равно r = 2 Ом и может считаться постоянным. Для ограничения силы тока через лампу к ней последовательно подключался

  • Физика
  • #Электричество и магнетизм
  • #Общая физика: механика, термодинамика, электродинамика
Женя изготовил самодельный фонарик. В качестве источника света он использовал миниатюрную лампу накаливания, сопротивление которой равно r = 2 Ом и может считаться постоянным. Для ограничения силы тока через лампу к ней последовательно подключался

Условие:

Женя изготовил самодельный фонарик. В качестве источника света он использовал миниатюрную лампу накаливания, сопротивление которой равно r = 2 Ом и может считаться постоянным. Для ограничения силы тока через лампу к ней последовательно подключался резистор, на котором было написано, что его сопротивление равно R = 2 Ом. Затем эта цепь подключалась к трём последовательно соединённым батарейкам с напряжением по U = 1,5 В каждая. Женя узнал, что резистор, купленный в магазине, имеет точность номинала ±5%. Школьнику стало интересно, какая мощность будет выделяться в лампочке фонарика.
1) В каких пределах может лежать сопротивление резистора, включённого последовательно с лампочкой?
2) Укажите диапазон значений силы тока, который может протекать через лампу.
3) Рассчитайте минимальную и максимальную возможную мощность, выделяющуюся в лампе.
Напишите полное решение этой задачи.

Решение:

Для решения задачи, давайте последовательно ответим на каждый из пунктов.

1) В каких пределах может ле...

Сопротивление резистора \( R \) равно 2 Ом с точностью ±5%. Это означает, что сопротивление может варьироваться от: \[ R_{\text{min}} = R - 0.05 \cdot R = 2 - 0.1 = 1.9 \, \text{Ом} \] \[ R_{\text{max}} = R + 0.05 \cdot R = 2 + 0.1 = 2.1 \, \text{Ом} \] Таким образом, сопротивление резистора может находиться в пределах: \[ 1.9 \, \text{Ом} \leq R \leq 2.1 \, \text{Ом} \] Общая схема состоит из лампы и резистора, подключённых последовательно. Общее сопротивление \( R_{\text{total}} \) будет равно: \[ R_{\text{total}} = r + R \] где \( r = 2 \, \text{Ом} \) — сопротивление лампы. Теперь подставим минимальное и максимальное значения сопротивления резистора: - Для минимального сопротивления резистора \( R_{\text{min}} = 1.9 \, \text{Ом} \): \[ R_{\text{total, min}} = 2 + 1.9 = 3.9 \, \text{Ом} \] - Для максимального сопротивления резистора \( R_{\text{max}} = 2.1 \, \text{Ом} \): \[ R_{\text{total, max}} = 2 + 2.1 = 4.1 \, \text{Ом} \] Теперь, используя закон Ома, можем найти силу тока \( I \): \[ I = \frac{U}{R_{\text{total}}} \] где \( U = 3 \cdot 1.5 = 4.5 \, \text{В} \) — общее напряжение от трёх батареек. - Для минимального сопротивления: \[ I_{\text{max}} = \frac{4.5}{4.1} \approx 1.10 \, \text{А} \] - Для максимального сопротивления: \[ I_{\text{min}} = \frac{4.5}{3.9} \approx 1.15 \, \text{А} \] Таким образом, диапазон значений силы тока, который может протекать через лампу: \[ 1.10 \, \text{А} \leq I \leq 1.15 \, \text{А} \] Мощность, выделяющаяся в лампе, рассчитывается по формуле: \[ P = I^2 \cdot r \] где \( r = 2 \, \text{Ом} \). Теперь подставим значения силы тока: - Для максимального тока \( I_{\text{max}} \approx 1.15 \, \text{А} \): \[ P_{\text{max}} = (1.15)^2 \cdot 2 \approx 1.3225 \cdot 2 \approx 2.645 \, \text{Вт} \] - Для минимального тока \( I_{\text{min}} \approx 1.10 \, \text{А} \): \[ P_{\text{min}} = (1.10)^2 \cdot 2 \approx 1.21 \cdot 2 \approx 2.42 \, \text{Вт} \] Таким образом, диапазон значений мощности, выделяющейся в лампе: \[ 2.42 \, \text{Вт} \leq P \leq 2.645 \, \text{Вт} \] 1) Сопротивление резистора: \( 1.9 \, \text{Ом} \leq R \leq 2.1 \, \text{Ом} \) 2) Сила тока: \( 1.10 \, \text{А} \leq I \leq 1.15 \, \text{А} \) 3) Мощность: \( 2.42 \, \text{Вт} \leq P \leq 2.645 \, \text{Вт} \)

Не нашел нужную задачу?

Воспользуйся поиском

Выбери предмет