Номер 2, страница 309 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

2. При включении электрической лампы накаливания сила тока в первый момент значительно отличается от силы тока в лампе, когда она начнёт светиться. Объясните причину этого явления.

2. Причина этого явления заключается в зависимости электрического сопротивления нити накаливания лампы от температуры. Нить накаливания, как правило, изготавливается из вольфрама, который является металлом. Сопротивление металлов значительно увеличивается с ростом температуры. Эту зависимость можно описать формулой: $R = R_0(1 + \alpha \Delta T)$, где $\text{R}$ – сопротивление при конечной температуре, $R_0$ – сопротивление при начальной (комнатной) температуре, $\alpha$ – температурный коэффициент сопротивления, а $\Delta T$ – изменение температуры.

В момент включения лампы ее нить накала холодная, поэтому ее сопротивление $R_0$ минимально. Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна сопротивлению $\text{R}$ при постоянном напряжении $\text{U}$: $I = U/R$. Так как начальное сопротивление мало, в первый момент по цепи протекает очень большой ток (его называют пусковым током). Этот ток может в 10-15 раз превышать рабочий ток лампы.

Проходя по нити, большой пусковой ток вызывает ее интенсивный нагрев в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Температура нити быстро возрастает до нескольких тысяч градусов Цельсия, и она начинает ярко светиться. При этом ее сопротивление $\text{R}$ также многократно увеличивается. В результате, когда лампа выходит на рабочий режим, установившийся ток $I = U/R$ становится значительно меньше, чем пусковой.

Ответ: В момент включения нить накала холодная и ее сопротивление мало, что вызывает большой пусковой ток. По мере нагрева нити до рабочей температуры ее сопротивление многократно возрастает, и сила тока в рабочем режиме, когда лампа светится, значительно уменьшается.

3. Сверхпроводимость – это физическое явление, заключающееся в свойстве некоторых материалов (называемых сверхпроводниками) при охлаждении ниже определённой, характерной для данного материала, температуры терять электрическое сопротивление, то есть их сопротивление скачкообразно падает до нуля.

Эта температура называется критической температурой ($T_c$). В состоянии сверхпроводимости (при температуре ниже $T_c$) электрический ток, пущенный по замкнутому контуру из сверхпроводника, может циркулировать в нём практически вечно без затухания, так как отсутствуют потери энергии на нагрев проводника.

Другим ключевым свойством сверхпроводников является эффект Мейснера — полное выталкивание магнитного поля из объёма сверхпроводника. Это означает, что сверхпроводник в сверхпроводящем состоянии является идеальным диамагнетиком.

Ответ: Явление сверхпроводимости состоит в том, что при охлаждении некоторых материалов ниже определённой критической температуры их электрическое сопротивление скачкообразно падает до нуля.