Номер 57.14, страница 205 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 57. Тепловое действие тока. Глава 7. Электрические явления - номер 57.14, страница 205.

57.14 [1447] Почему вместо перегоревшей пробки предохранителя в патрон нельзя вставлять какой-нибудь металлический предмет, например гвоздь, проволоку?

Решение

Плавкий предохранитель, или пробка, — это устройство, предназначенное для защиты электрической цепи от перегрузок и коротких замыканий. Ключевым элементом предохранителя является тонкая проволочка из легкоплавкого материала (например, сплава свинца и олова), которая рассчитана на определенную максимальную силу тока.

Принцип действия предохранителя основан на тепловом действии тока, которое описывается законом Джоуля-Ленца. Количество теплоты $Q$, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока $I$, сопротивлению проводника $R$ и времени его прохождения $t$: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Если сила тока в цепи превышает номинальное (безопасное) значение, плавкая вставка предохранителя быстро нагревается, плавится и разрывает электрическую цепь. Подача тока прекращается, что предотвращает перегрев проводки и подключенных к ней электроприборов, защищая их от повреждения и предотвращая возможное возгорание.

Если вместо перегоревшей пробки вставить металлический предмет, например гвоздь или кусок толстой проволоки (такую самодельную замену называют «жучком»), то защитная функция будет полностью утрачена. Гвоздь или проволока изготовлены из стали или меди, которые имеют значительно более высокую температуру плавления и низкое сопротивление. Они способны выдержать очень большой ток, не плавясь.

В случае возникновения в цепи короткого замыкания или сильной перегрузки, ток резко возрастет, но гвоздь не перегорит и не разорвет цепь. В результате огромный ток пойдет дальше по проводке. Провода в стенах, не рассчитанные на такой ток, начнут сильно нагреваться. Их изоляция расплавится, что может привести к короткому замыканию уже в самой стене и, как следствие, к пожару. Таким образом, гвоздь или проволока вместо предохранителя превращают цепь в беззащитную перед опасными режимами работы.

Ответ: Вставлять металлический предмет (гвоздь, проволоку) вместо перегоревшего предохранителя категорически запрещено, так как он не выполняет защитную функцию. Предохранитель разрывает цепь при опасном увеличении силы тока благодаря легкоплавкой вставке. Гвоздь или проволока не расплавятся при перегрузке, что приведет к перегреву и возгоранию электропроводки, создавая прямую угрозу пожара.