Номер 7, страница 43 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

*7. Сравните переменный ток с постоянным. В чем их сходство и различие?

Сходство
Несмотря на различия, переменный и постоянный ток имеют общую физическую природу и ряд схожих свойств.
1. Физическая природа. И постоянный, и переменный ток — это упорядоченное движение заряженных частиц (например, электронов в металлическом проводнике).
2. Тепловое действие. Оба вида тока при прохождении через проводник вызывают его нагрев. Количество выделяемой теплоты описывается законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$). Это свойство используется во всех электронагревательных приборах (чайники, обогреватели, утюги) и лампах накаливания, которые могут работать как на постоянном, так и на переменном токе.
3. Магнитное действие. Любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле. Это фундаментальное свойство лежит в основе работы электродвигателей, генераторов и электромагнитов. Разница лишь в том, что постоянный ток создает постоянное магнитное поле, а переменный — переменное.
4. Передача энергии. Главное назначение обоих видов тока — перенос электрической энергии от источника к потребителю для совершения работы.

Ответ: Сходство переменного и постоянного тока заключается в их общей физической природе (упорядоченное движение заряженных частиц), в способности производить тепловое и магнитное действия, а также в их основной функции — передаче электрической энергии.

Различие
Различия между переменным и постоянным током являются принципиальными и определяют их области применения.
1. Зависимость от времени.
- Постоянный ток (DC): Его величина (сила тока, напряжение) и направление не меняются с течением времени. График зависимости силы тока от времени — прямая линия.
- Переменный ток (AC): Его величина и направление периодически изменяются во времени, как правило, по синусоидальному закону (например, $i(t) = I_{max} \sin(\omega t)$). Заряженные частицы совершают колебательные движения относительно положения равновесия.
2. Способы генерации и передачи.
- Переменный ток: Генерируется мощными генераторами на электростанциях. Его главное преимущество — возможность легкого изменения напряжения с помощью трансформаторов. Для передачи на большие расстояния напряжение повышают до сотен тысяч вольт, что позволяет значительно снизить силу тока и, следовательно, потери мощности в проводах ($P_{потерь} \sim I^2$).
- Постоянный ток: Генерируется гальваническими элементами (батарейками), аккумуляторами, солнечными панелями. Трансформация (изменение) напряжения постоянного тока технически сложна и требует дорогих электронных преобразователей.
3. Химическое действие.
- Постоянный ток: Обладает выраженным химическим действием — электролизом (разложением веществ под действием тока). Это используется в промышленности для получения чистых металлов (алюминий, медь), в гальваностегии (нанесение металлических покрытий).
- Переменный ток: Из-за постоянной смены направления движения зарядов не может вызывать направленных химических реакций, поэтому его химическое действие практически отсутствует.
4. Области применения.
- Переменный ток: Является стандартом для бытовых и промышленных электросетей (розетки в наших домах), используется для питания большинства крупных электроприборов, освещения, асинхронных электродвигателей.
- Постоянный ток: Необходим для питания всей современной электроники (компьютеры, смартфоны, телевизоры), для зарядки аккумуляторов, используется в электромобилях, трамваях и троллейбусах. Внутри электронных приборов переменный ток из розетки преобразуется в постоянный с помощью блоков питания и адаптеров.

Ответ: Главные различия: постоянный ток имеет неизменные величину и направление, а переменный — периодически их меняет. Это приводит к разным способам генерации и применения, а также обусловливает ключевое преимущество переменного тока — легкость трансформации для эффективной передачи энергии на большие расстояния. Кроме того, только постоянный ток обладает выраженным химическим действием.