Номер 12, страница 83, часть 2 - гдз по физике 10 класс учебник Кронгарт, Казахбаева

12. Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавкого металла?

12. Решение

Основная задача плавкого предохранителя — защитить электрическую цепь от повреждения при возникновении чрезмерно высокого тока (перегрузки или короткого замыкания). Принцип его работы основан на тепловом действии электрического тока. Любой проводник при прохождении через него тока нагревается. Количество теплоты, выделяемое в проводнике, определяется законом Джоуля–Ленца:

$Q = I^2 R t$

где $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление проводника, $\text{t}$ — время прохождения тока.

Плавкий предохранитель содержит тонкую проволоку (плавкую вставку), которая является самым слабым звеном в цепи. Эта проволока рассчитана так, чтобы при превышении силой тока определённого безопасного значения, она быстро нагрелась до своей температуры плавления и расплавилась, разрывая тем самым цепь.

Тугоплавкие металлы (например, вольфрам, молибден) — это металлы с очень высокой температурой плавления (часто выше 2000 °C). Если изготовить плавкую вставку из такого металла, то для её расплавления потребуется огромное количество теплоты. Это означает, что ток в цепи должен будет достигнуть очень больших значений или действовать в течение длительного времени, чтобы нагреть проволоку до температуры её плавления.

За то время, пока тугоплавкая проволока будет нагреваться, сила тока в остальной части цепи будет настолько большой, что успеет расплавить изоляцию проводов, повредить электронные компоненты подключённых приборов или даже вызвать пожар. Таким образом, предохранитель из тугоплавкого металла не выполнит свою защитную функцию, так как он сработает слишком поздно, когда цепь и подключённые к ней устройства уже будут необратимо повреждены. Для предохранителей, наоборот, используют легкоплавкие металлы и сплавы (например, на основе свинца, олова, цинка), которые плавятся при относительно низких температурах, обеспечивая своевременное отключение цепи.

Ответ: Проволоку из тугоплавкого металла не применяют в плавких предохранителях, потому что её высокая температура плавления не позволит предохранителю своевременно разорвать цепь при перегрузке. Пока такая проволока будет нагреваться до температуры плавления, чрезмерный ток успеет повредить проводку и защищаемые электроприборы или вызвать пожар, что полностью обесценивает саму идею использования предохранителя.