Диаметр вольфрамовой спирали в электрической лампочке d=0,3 мм, длина спирали ℓ=5 см. При включении лампочки в сеть напряжением

Решение к задаче представлено в виде картинки и приложено к ответу

Чтобы рассмотреть этот вопрос, нам нужно знать физические законы, связанные с электричеством и образованием тепла в электрической лампочке.

1. Закон Ома: напряжение (U), протекающий ток (I) и сопротивление (R) в цепи связаны следующей формулой: U = I * R. То есть, напряжение прямо пропорционально току и сопротивлению.

2. Закон Джоуля-Ленца: энергия, высвобождающаяся в виде тепла (Q), пропорциональна квадрату силы тока (I) и сопротивлению (R), а также времени (t), в течение которого протекает этот ток: Q = I^2 * R * t.

Теперь давайте решим задачу. Мы знаем, что диаметр спирали равен 0,3 мм, а длина составляет 5 см. Для начала, давайте произведем несколько преобразований единиц измерения, чтобы использовать одинаковую систему:

Диаметр спирали: 0,3 мм = 0,03 см (так как 1 мм = 0,1 см)
Длина спирали: 5 см

Теперь, чтобы найти сопротивление спирали, мы можем использовать формулу для сопротивления проводника:

R = (p * l) / (A),
где R - сопротивление, p - удельное сопротивление материала проводника, l - длина проводника и A - площадь поперечного сечения проводника.

В данной формуле нам известны длина (l) и диаметр (d), и нам нужно найти площадь поперечного сечения (A).

Для начала, найдем площадь круга, так как спираль в форме круга:
A = π * (d/2)^2,
где π - математическая константа, приближенно равная 3,14.

A = 3,14 * (0,03/2)^2,
A = 3,14 * 0,015^2,
A = 3,14 * 0,000225,
A ≈ 0,0007065 см^2.

Теперь мы можем подставить эту площадь поперечного сечения (A) в формулу для сопротивления:
R = (p * l) / A.

Так как нам дан диаметр спирали, но не дано удельное сопротивление материала проводника (p), тогда рассчитаем его самостоятельно.

Нам известно, что вольфрам - материал проводника, и его удельное сопротивление p = 5,6 * 10^-6 Ом * м (оно дано в таблицах). Таким образом, мы можем найти:

R = (5,6 * 10^-6 Ом * м * 5 см) / 0,0007065 см^2.

Произведем несколько преобразований единиц измерения:
1 м = 100 см (так как 1 м = 1000 мм и 1 мм = 0,1 см).

R = (5,6 * 10^-6 Ом * м * 5 см) / 0,0007065 см^2,
R = (5,6 * 10^-6 Ом * 5 см) / 0,00007065 см,
R = 0,000028 Ом * 100 см / 0,00007065 см,
R = 0,028 Ом / 0,00007065,
R ≈ 396,256 Ом.

Теперь у нас есть сопротивление проводимой вольфрамовой спирали - около 396,256 Ом.

Далее, нам нужно рассмотреть включение лампочки в сеть напряжением. Насколько я понимаю, у нас нет конкретных данных о напряжении.

Однако, мы можем дать общую информацию о включении лампочки в электрическую сеть. В большинстве стран напряжение в электрической сети составляет от 220 до 240 Вольт.

Предположим, что напряжение в нашей электрической сети составляет 220 Вольт.

Теперь мы можем использовать закон Ома, чтобы найти ток, протекающий через лампочку при данном напряжении и сопротивлении:

U = I * R,
где U - напряжение, I - протекающий ток и R - сопротивление.

220 В = I * 396,256 Ом.

Чтобы найти ток (I), разделим обе части уравнения на R:
I = 220 В / 396,256 Ом,
I ≈ 0,555 А.

Теперь у нас есть протекающий ток через вольфрамовую спираль - примерно 0,555 Ампер.

Наконец, мы можем использовать закон Джоуля-Ленца, чтобы найти энергию, высвобождающуюся в виде тепла при протекающем токе через спираль:

Q = I^2 * R * t,
где Q - энергия, высвобождающаяся в виде тепла, I - протекающий ток, R - сопротивление и t - время включения лампочки.

Предположим, что время включения лампочки составляет 1 час или 3600 секунд:

Q = (0,555 Ампер)^2 * 396,256 Ом * 3600 сек,
Q ≈ 114549 Джоулей.

Таким образом, примерно 114549 Джоулей энергии высвобождается в виде тепла вольфрамовой спиралью в течение 1 часа включения лампочки.

Надеюсь, эта подробная и обстоятельная информация полностью ответила на ваш вопрос о вольфрамовой спирали в электрической лампочке. Если у вас возникнут еще вопросы, пожалуйста, не стесняйтесь задавать.