Номер 57.7, страница 204 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

57.7 [1442] Почему в плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов?

Решение

Плавкий предохранитель — это компонент электрической цепи, предназначенный для её защиты от перегрузок и коротких замыканий. Его основная задача — разорвать цепь, если сила тока в ней превысит безопасное значение.

Принцип работы предохранителя основан на законе Джоуля-Ленца, согласно которому количество теплоты $Q$, выделяющееся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$ где $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление проводника, $t$ — время прохождения тока.

Ключевым элементом предохранителя является плавкая вставка — тонкая проволока из специально подобранного материала. Когда ток в цепи превышает номинальное значение, количество выделяемой теплоты резко увеличивается. Проволока нагревается, и как только её температура достигает точки плавления, она расплавляется, разрывая цепь и прекращая подачу тока к защищаемому устройству.

Тугоплавкие металлы, такие как вольфрам (температура плавления около 3422 °C) или молибден (температура плавления около 2623 °C), имеют очень высокую температуру плавления. Если изготовить плавкую вставку из такого металла, то для её нагрева до температуры плавления потребуется очень большой ток, протекающий в течение длительного времени. Такой ток, значительно превышающий номинальный, успеет повредить чувствительные компоненты электронной аппаратуры, расплавить изоляцию проводов и даже вызвать возгорание задолго до того, как тугоплавкий предохранитель сработает.

Таким образом, предохранитель из тугоплавкого металла не сможет выполнить свою основную защитную функцию. Вместо них используют легкоплавкие металлы и сплавы (например, на основе свинца, олова, цинка), которые плавятся при относительно низких температурах и обеспечивают быстрое срабатывание защиты, предотвращая повреждение оборудования.

Ответ:

В плавких предохранителях не применяют проволоку из тугоплавких металлов, так как они имеют очень высокую температуру плавления. Для того чтобы такая проволока расплавилась и разорвала цепь, потребуется чрезмерно большой ток. К тому моменту, как предохранитель сработает, этот ток уже успеет вывести из строя защищаемые приборы и создать опасность пожара. Функция предохранителя — сработать до того, как произойдут необратимые повреждения в цепи, поэтому для них используют легкоплавкие материалы.