Какая из двух одинаковых ламп, включённых в электрическую цепь (рис. 150), горит ярче? Как изменится накал нитей ламп, если ползунок реостата передвинуть вправо?

рис. 150

Для того чтобы ответить на вопросы, связанные с работой электрической цепи и яркостью ламп, нужно рассмотреть основные физические законы и принципы, которые действуют в данной ситуации.

1. Закон Ома

Закон Ома для участка цепи утверждает, что сила тока $I$ в проводнике прямо пропорциональна напряжению $U$ и обратно пропорциональна сопротивлению $R$:
$$ I = \frac{U}{R}. $$
Этот закон позволяет определить, как изменяются параметры тока в зависимости от сопротивления цепи и приложенного напряжения.

2. Электрическая мощность

Яркость лампы определяется её электрической мощностью $P$, которая связана с током $I$ и напряжением $U$:
$$ P = U \cdot I \quad \text{или} \quad P = I^2 \cdot R \quad \text{или} \quad P = \frac{U^2}{R}. $$
Таким образом, мощность лампы зависит как от силы тока, проходящего через неё, так и от её сопротивления. Чем больше мощность, тем ярче светит лампа.

3. Реостат в цепи

Реостат — это элемент электрической цепи, который позволяет изменять сопротивление. Изменение положения ползунка реостата влияет на сопротивление участка цепи, включающего реостат. Это, в свою очередь, изменяет распределение напряжения и силы тока в цепи.

Если ползунок реостата переместить, можно изменить общее сопротивление цепи, что повлияет на ток, проходящий через лампы. Реостат в данном случае включён в параллельной ветви, и его сопротивление регулирует, каким образом ток распределяется между лампами.

4. Параллельное и последовательное подключение

На рисунке 150 лампы $Л1$ и $Л2$ подключены параллельно. В параллельной цепи ток распределяется между ветвями в зависимости от их сопротивления. Напряжение на каждой ветви при этом одинаково, а ток через каждую ветвь зависит от сопротивления этой ветви:
$$ I = \frac{U}{R}. $$

Когда сопротивление реостата изменяется, это влияет на ток в ветви, где он находится. Чем меньше сопротивление реостата, тем больше ток проходит через него, и тем меньше ток течёт через лампу $Л2$.

5. Влияние изменения сопротивления реостата

Если ползунок реостата передвинуть вправо:
− Сопротивление реостата уменьшится.
− Ток через ветвь с реостатом увеличится (согласно закону Ома).
− Ток через лампу $Л2$ уменьшится, так как часть общего тока будет "перенаправлена" через реостат.
− Лампа $Л1$ не изменит свой яркости, так как она находится в отдельной ветви, на которую не влияет реостат.

Таким образом, яркость ламп напрямую связана с изменением сопротивления реостата и распределением токов по ветвям электрической цепи.

6. Итоговые выводы

• Лампа, через которую протекает больший ток, будет гореть ярче, так как её мощность больше.
• Сопротивление реостата влияет на токи в ветвях цепи, что, в свою очередь, влияет на яркость ламп.