§51 ГДЗ Рабочая тетрадь 8 класс (Физика)

Ответьте на вопросы. 1) Остаётся ли постоянной мощность, потребляемая лампочкой, при изменении напряжения? Почему? 2) Будет ли меняться накал электрической лампы (см. рис.) при перемещении ползунка реостата вправо, влево? Будет ли изменяться её мощность? Считать напряжение, подаваемое на клеммы данного участка цепи, постоянным.
Выполните задания. Задание 1. Докажите, что мощность тока на участке проводника можно вычислить не только по формуле P=IU, но и по формуле P=IR где R—сопротивление данного участка проводника в Ом. Задание 2. Докажите, что мощность тока в ваттах на участке проводника может быть рассчитана по формуле P=(U в квадрате)/R, где U — напряжение на концах участка цепи, а R — сопротивление участка цепи.
Выполните Упражнение 35 из учебника (стр. 147).
Решите задачи. Задача 1. Лампочка потребляет мощность 100 Вт. Какой ток будет идти по лампочке, если включить её в сеть с напряжением 120 В? Задача 2. Сопротивление нагревательного элемента электрического чайника равно 44 Ом. Найдите мощность тока, питающего чайник при напряжении 220 В. Задача 3. Мощность нагревательного прибора 60 Вт. Каково сопротивление прибора, если напряжение на его зажимах 120 В? Задача 4. Мотор питается током в 12,5 А при напряжении на зажимах 110 В. Вычислите полезную мощность мотора, если коэффициент полезного действия мотора 58%.

Решение

а) Мощность равна работе, совершаемой в единицу времени.

б) Формулы для расчёта мощности:

$$P=\frac{A}{t}$$

$$P=UI$$

где $$P$$ — мощность; $$A$$ — работа; $$t$$ — время работы; $$U$$ — напряжение; $$I$$ — сила тока.

в) Единица измерения мощности — ватт (Вт).

г) Прибор для измерения мощности — ваттметр.

1) При изменении напряжения мощность лампочки не остаётся постоянной, так как при изменении напряжения меняется сила тока, а значит, меняется и мощность:

$$P=UI$$

2) При перемещении ползунка реостата вправо сопротивление участка цепи увеличивается, сила тока уменьшается, поэтому накал лампы ослабевает, а её мощность уменьшается. При перемещении ползунка влево сопротивление уменьшается, ток возрастает, накал лампы усиливается, мощность увеличивается.

Задание 1. Докажем, что мощность можно выразить через сопротивление:

$$P=UI$$

По закону Ома:

$$U=IR$$

Подставим в формулу мощности:

$$P=I\cdot IR=I^2R$$

Следовательно, $$P=I^2R$$.

Задание 2. Докажем формулу:

$$P=UI$$

По закону Ома:

$$I=\frac{U}{R}$$

Подставим:

$$P=U\cdot \frac{U}{R}=\frac{U^2}{R}$$

Следовательно, $$P=\frac{U^2}{R}$$.

Задача 1.

$$P=100\ \text{Вт},\quad U=120\ \text{В}$$

$$P=UI,\quad I=\frac{P}{U}$$

$$I=\frac{100}{120}\approx 0{,}83\ \text{А}$$

Задача 2.

$$R=44\ \Omega,\quad U=220\ \text{В}$$

$$P=\frac{U^2}{R}$$

$$P=\frac{220^2}{44}=1100\ \text{Вт}$$

Задача 3.

$$P=60\ \text{Вт},\quad U=120\ \text{В}$$

$$P=\frac{U^2}{R},\quad R=\frac{U^2}{P}$$

$$R=\frac{120^2}{60}=240\ \Omega$$

Задача 4.

$$I=12{,}5\ \text{А},\quad U=110\ \text{В},\quad \eta=58\%=0{,}58$$

Потребляемая мощность мотора:

$$P_{\text{п}}=UI=12{,}5\cdot 110=1375\ \text{Вт}$$

Полезная мощность:

$$P_{\text{пол}}=\eta P_{\text{п}}=0{,}58\cdot 1375=797{,}5\ \text{Вт}\approx 798\ \text{Вт}$$

Ответ: а) в единицу времени; б) $$P=\frac{A}{t}$$, $$P=UI$$; в) ватт; г) ваттметр; 1) нет, мощность меняется; 2) при движении вправо накал уменьшается и мощность уменьшается, при движении влево — увеличиваются; $$P=I^2R$$; $$P=\frac{U^2}{R}$$; 1) $$0{,}83\ \text{А}$$; 2) $$1100\ \text{Вт}$$; 3) $$240\ \Omega$$; 4) $$798\ \text{Вт}$$.