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.