Номер 57.3, страница 204 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

Глава 7. Электрические явления. Параграф 57. Тепловое действие тока - номер 57.3, страница 204.

Условие.

57.3 [н] Наблюдается ли тепловое действие тока в электролитах; в газах; в вакууме при направленном движении заряженных частиц?

Решение.

Решение 4.

Решение 7.

в электролитах

Да, наблюдается. Электрический ток в электролитах представляет собой направленное движение ионов. Двигаясь под действием электрического поля, ионы сталкиваются с другими ионами и молекулами растворителя. В результате этих столкновений кинетическая энергия, приобретенная ионами от поля, передается среде, что приводит к увеличению её внутренней энергии, то есть к нагреву. Это явление полностью соответствует закону Джоуля-Ленца, так как электролит обладает электрическим сопротивлением. Количество выделяемой теплоты $Q$ определяется формулой $Q = I^2Rt$.

Ответ: да, наблюдается.

в газах

Да, наблюдается. Чтобы газ проводил ток, он должен быть ионизирован, то есть в нём должны присутствовать свободные носители заряда — электроны и ионы. При движении в электрическом поле эти заряженные частицы сталкиваются с нейтральными атомами и молекулами газа. В процессе этих столкновений энергия, полученная заряженными частицами от поля, передается частицам газа, увеличивая интенсивность их хаотического теплового движения. Это приводит к нагреву газа. Примером может служить свечение и нагрев газа в газоразрядной трубке или электрической дуге.

Ответ: да, наблюдается.

в вакууме при направленном движении заряженных частиц

Нет, в самом вакууме тепловое действие тока, как процесс нагрева среды из-за её сопротивления, не наблюдается. В вакууме практически нет частиц вещества, с которыми могли бы сталкиваться движущиеся носители заряда. Поэтому они движутся без сопротивления, и сам вакуум не нагревается. Однако направленный поток заряженных частиц (например, электронов), разогнанных электрическим полем, обладает значительной кинетической энергией. Когда этот поток попадает на какое-либо материальное тело (например, анод в электронной лампе), частицы резко тормозятся, и их кинетическая энергия преобразуется во внутреннюю энергию этого тела, что вызывает его сильный нагрев.

Ответ: нет, в самом вакууме тепловое действие тока не наблюдается, поскольку отсутствует среда, которая могла бы нагреваться. Нагреваются лишь материальные объекты (например, электроды), с которыми взаимодействует поток заряженных частиц.