ID: 00025992
На рисунке изображены графики зависимости мощности, выделяемой в спирали лампы накаливания, от температуры спирали $P=P( T )$ и силы тока через лампу от приложенного напряжения $I=I( U )$. Выберите два верных утверждения, которые можно сделать, анализируя эти графики.
1) С увеличением приложенного напряжения температура спирали увеличивается пропорционально мощности.
2) При температуре спирали лампы 3000 К сила тока через лампу равна 2,0 А.
3) Сопротивление спирали лампы постоянно и не зависит от температуры.
4) Температура спирали лампы при приложенном напряжении U = 100 В больше 3400 К.
5) С увеличением приложенного напряжения температура спирали увеличивается.
Источник: ФИПИ
Левый график — мощность тепловых потерь спирали от температуры (круто растущая кривая от почти нуля при $2000$ К до примерно $210$ Вт при $3600$ К). Правый график — сила тока от напряжения (слегка изогнутая линия).
Зависимость $P(T)$ на графике явно нелинейна (кривая, а не прямая) — говорить о прямой пропорциональности температуры и мощности нельзя. Утверждение 1 неверно.
При $T=3000$ К (это заметно ниже $3600$ К, где $P\approx210$ Вт) мощность потерь по кривой намного меньше — на глаз около $70$–$80$ Вт. Такой мощности на правом графике соответствует пара примерно $U\approx50$ В, $I\approx1{,}4$ А ($P=UI\approx70$ Вт), а не $I=2{,}0$ А (которая даёт уже $P=200$ Вт — это уровень, близкий к температуре в районе $3600$ К). Утверждение 2 неверно.
Если бы сопротивление было постоянным, график $I(U)$ был бы идеально прямой линией через начало координат — на самом деле линия слегка изогнута, значит сопротивление меняется с нагревом. Утверждение 3 неверно.
При $U=100$ В сила тока $I=2{,}0$ А, мощность $P=UI=200$ Вт. Это близко к максимальному значению на левом графике ($210$ Вт при $3600$ К), то есть соответствующая температура лежит совсем рядом с $3600$ К — а значит заведомо больше $3400$ К. Утверждение 4 верно.
Чем больше напряжение, тем больше ток, тем сильнее нагревается спираль электрическим током — значит и температура растёт вместе с напряжением. Утверждение 5 верно.