ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЯ ЛАМП

В опыте демонстрируется зависимость яркости свечения ламп накаливания от способа их включения в сеть электропитания. Установка состоит из двух одинаковых ламп накаливания, ввинченных в патроны на подставках, и соединительных проводов для коммутации выводов ламп. Лампы

рассчитаны на включение в сеть электропитания напряжением 220 Вольт. Желательно, чтобы номинальная мощность ламп была достаточно большой (100—

Георг Ом

Рис. 31. Георг Ом

500 Вт), хотя это не принципиально.

Сначала собирают электрическую цепь из параллельно соединенных ламп (рис. 29) и включают ее в сеть электропитания.

Внимание наблюдателей обращают на то, что лампы при этом светят одинаково ярко. Мощность, рассеиваемая каждой лампой, соответствует номинальному значению, обозначенному на ее корпусе.

Параллельное соединение ламп

Рис. 29. Параллельное соединение ламп

Затем установку отсоединяют от сети и соединяют лампы между собой последовательно (рис. 30). Вновь образованную цепь включают в сеть питания; лампы при этом светят значительно тусклее, нежели в первом случае.

Используя закон Ома и закон Джоуля-Ленца можно подсчитать, что тепловая мощность, рассеиваемая лампами при их последовательном соединении, приблизительно в четыре раз меньше мощности, рассеиваемой теми же лампами, соединенными параллельно.

В отношении же яркости свечения ламп соответствующие количественные оценки здесь дать затруднительно ввиду проявления ряда объективных и субъективных факторов, а именно, нелинейной зависимости излучения лампы от силы тока в ней и особенностей яркостной и спектральной чувствительностей человеческого глаза.

ДЖОУЛЕВО ТЕПЛО

Джоулсво тепло - это количество теплоты, выделяемой в металлическом проводнике при протекании по нему электрического тока. Выделяемая при этом тепловая мощность равна произведению квадрата силы тока в проводнике на его сопротивление. В опыте демонстрируется зависимость выделяемой в проводнике тепловой мощности от его сопротивления.

Опытная установка (рис. 32) представляет собой деревянную раму с множеством соединенных друг с другом проводников двух видов: медных и нихромовых. Проводники выполнены в виде цилиндрических спиралей одинаковых размеров из оголенных проводов одинакового сечения. Все спирали соединены в единую цепь последовательно и поочередно: медная - нихромовая - медная - нихромовая - ... Концы электрической цепи заведены на штепсель для подключения к розетке электросети 220 В.

Для демонстрации опыта достаточно подать электропитание на установку и выключить освещение в аудитории. Через пять-семь секунд нихромовые спирали раскаляются докрасна; находящиеся же в промежутках между ними медные спирали в темноте не видны.

Для усиления эффектности результатов опыта перед включением установки рекомендуется навесить на некоторые разнородные спирали бумажные полоски. Полоски на ни- хромовых спиралях в ходе опыта загораются, а полоски на медных спиралях остаются целыми до конца демонстрации.

Установка для демонстрации джоулевого тепла

Рис. 32. Установка для демонстрации джоулевого тепла

При пояснении результата опыта надо отметить, что, поскольку спирали соединены последовательно, то сила тока в них одинакова. Поэтому тепло, выделяемое в одинаковых размерами спиралях, зависит лишь от их сопротивления. Поскольку сопротивление нихромовых спиралей много больше сопротивления спиралей из меди, то и тепловая мощность, выделяемая в нихромовых спиралях, соответственно больше мощности, выделяемой в медных спиралях.

Джеймс Джоуль (со старинной гравюры)

Рис. 33. Джеймс Джоуль (со старинной гравюры)

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >