Для того чтобы определить количество теплоты, выделяемое в нити накала электрической лампочки, можно воспользоваться формулой Джоуля-Ленца, которая описывает количество теплоты, выделяемое в проводнике с электрическим током. Формула имеет следующий вид:
[ Q = I^2 \cdot R \cdot t ]
где:
- ( Q ) — количество теплоты,
- ( I ) — сила тока,
- ( R ) — сопротивление проводника,
- ( t ) — время, в течение которого протекает ток.
Сначала нужно найти сопротивление нити накала. Для этого воспользуемся законом Ома:
[ R = \frac{U}{I} ]
где:
- ( U ) — напряжение,
- ( I ) — сила тока.
Подставим известные значения:
[ R = \frac{5\ В}{0.2\ А} = 25\ Ом ]
Теперь можно подставить значения силы тока, сопротивления и времени в формулу Джоуля-Ленца:
[ Q = (0.2\ А)^2 \cdot 25\ Ом \cdot 20\ с ]
Выполним вычисления шаг за шагом:
- Найдем квадрат силы тока:
[ (0.2\ А)^2 = 0.04\ А^2 ]
- Умножим полученное значение на сопротивление:
[ 0.04\ А^2 \cdot 25\ Ом = 1\ Дж/с ]
- Умножим результат на время:
[ 1\ Дж/с \cdot 20\ с = 20\ Дж ]
Таким образом, количество теплоты, выделившееся в нити накала электрической лампочки за 20 секунд, составляет 20 Джоулей.