جواب فعالیت صفحه ۶۸ فیزیک (2) - ریاضی فیزیک
بازگشت به صفحه کتاب
الف) همانند شکل با یک اهممتر، مقاومت رشتهٔ سیم داخل لامپ ۱۰۰واتی را اندازهگیری کنید. سپس با استفاده از رابطهٔ ۲ـ۱۰ و با داشتن مشخصات روی لامپ، مقاومت آن را در حالت روشن محاسبه کنید. نتیجهٔ محاسبه را با مقدار اندازهگیریشده مقایسه کنید و نتیجه را پس از گفتوگوی گروهی گزارش دهید.
ب) اکنون با استفاده از نتیجهٔ بهدست آمده، دمای رشتهٔ سیم داخل لامپ را در حال روشن برآورد کنید (رشتهٔ سیم لامپ از جنس تنگستن و ضریب دمایی مقاومت ویژهٔ آن \(4/5 \times 10^{-3}\,^\circ\text{C}^{-1}\) است).
الف) ابتدا با اهممتر مقاومت رشتهٔ لامپ را وقتی خاموش است اندازه میگیریم. مقدار زیر نمونه است؛ اندازهگیری شما ممکن است کمی فرق کند:
\[R_0 \approx 45\ \Omega\]
حالا مقاومت لامپ را در حالت روشن محاسبه میکنیم. لامپهای معمولی برای اختلاف پتانسیل \(V = 220\ \text{V}\) ساخته میشوند و توان آن \(P = 100\ \text{W}\) است. از رابطهٔ (2-10) داریم:
\[P = \frac{V^2}{R} \;\Rightarrow\; R = \frac{V^2}{P} = \frac{(220\ \text{V})^2}{100\ \text{W}} = 484\ \Omega\]
پس مقاومت لامپ در حالت روشن حدود \(484\ \Omega\) است، در حالی که مقدار اندازهگیریشده با اهممتر (وقتی لامپ خاموش و سرد است) حدود \(45\ \Omega\) بود. مقاومت رشتهٔ لامپ روشن حدود ده برابر بیشتر از حالت سرد است. دلیلش این است که با گرم شدن رشته، مقاومت آن زیاد میشود. این نتیجه را در گروه بحث میکنیم و گزارش میدهیم.
ب) میدانیم مقاومت یک رسانا با دما از رابطهٔ زیر به دست میآید. دمای مرجع را \(T_0 = 20^\circ\text{C}\) (دمای محیط هنگام اندازهگیری) در نظر میگیریم:
\[R = R_0\left[1 + \alpha(T - T_0)\right]\]
که در آن \(\alpha = 4/5\times10^{-3}\,^\circ\text{C}^{-1}\) است. با تقسیم دو طرف بر \(R_0\) و مرتب کردن:
\[T - T_0 = \frac{1}{\alpha}\left(\frac{R}{R_0} - 1\right)\]
مقدارها را جایگذاری میکنیم:
\[\frac{R}{R_0} = \frac{484\ \Omega}{45\ \Omega} \approx 10/76\]
\[T - T_0 = \frac{10/76 - 1}{4/5\times10^{-3}\,^\circ\text{C}^{-1}} = \frac{9/76}{4/5\times10^{-3}}\,^\circ\text{C} \approx 2170\,^\circ\text{C}\]
\[T \approx 20\,^\circ\text{C} + 2170\,^\circ\text{C} \approx 2190\,^\circ\text{C}\]
پس دمای رشتهٔ تنگستنی لامپ ۱۰۰ واتی در حال روشن حدود \(2190^\circ\text{C}\) برآورد میشود. این دما نزدیک به دمایی است که در آن رشتهٔ تنگستنی درخشان و سفیدرنگ دیده میشود.

فعالیت ۲ـ۱
|
صفحه ۴۷تمرین ۲-۱
|
صفحه ۴۸فعالیت ۲-۲
|
صفحه ۵۱تمرین ۲ـ۲
|
صفحه ۵۸فعالیت 2-3
|
صفحه ۵۹پرسش ۲ـ۱
|
صفحه ۶۱«فعالیت ۲ـ۴»
|
صفحه ۶۲«فعالیت ۲ـ۵»
|
صفحه ۶۲تمرین ۲ـ۳
|
صفحه ۶۵فعالیت ۲ ـ ۶ (کار در کلاس)
|
صفحه ۶۶فعالیت ۲ ـ ۷
|
صفحه ۶۸فعالیت ۲ ـ ۸
|
صفحه ۶۸پرسش ۲ ـ ۲
|
صفحه ۶۸تمرین ۲ـ۵
|
صفحه ۷۱پرسش ۲ـ۳
|
صفحه ۷۲فعالیت ۲ـ۹
|
صفحه ۷۳تمرین ۲ـ ۶
|
صفحه ۷۴تمرین ۲ـ ۷
|
صفحه ۷۶بدون عنوان
|
صفحه ۷۹