Номер 1142, страница 125 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Электрические явления. 45. Работа и мощность электрического тока. Единицы работы электрического тока. Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля—Ленца. Конденсатор* - номер 1142, страница 125.

Решение.

Провода и нить накаливания электролампы соединены последовательно, поэтому сила тока $\text{I}$, протекающего через них, одинакова.

Количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется в проводнике при прохождении через него электрического тока, описывается законом Джоуля-Ленца:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

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

Из этой формулы следует, что при одинаковой силе тока и времени его прохождения количество выделяемой теплоты прямо пропорционально сопротивлению проводника ($Q \propto R$).

Разница в степени нагрева проводов и нити лампы обусловлена огромным различием их электрических сопротивлений.

Нить накаливания лампы специально сконструирована так, чтобы иметь очень большое сопротивление. Для этого её изготавливают из материала с высоким удельным сопротивлением (например, из вольфрама), и делают её очень тонкой и длинной (для компактности сворачивают в спираль). Из-за высокого сопротивления ($R_{нити}$) в нити выделяется большое количество теплоты ($Q_{нити} = I^2 \cdot R_{нити} \cdot t$), что заставляет её раскаляться добела и излучать свет.

Соединительные провода, напротив, должны обладать как можно меньшим сопротивлением для минимизации потерь энергии на нагрев. Поэтому их делают из материалов с низким удельным сопротивлением (медь или алюминий) и со сравнительно большой площадью поперечного сечения (делают их толстыми). Вследствие очень малого сопротивления ($R_{провода}$) в проводах выделяется незначительное количество теплоты ($Q_{провода} = I^2 \cdot R_{провода} \cdot t$), и они практически не нагреваются.

Таким образом, поскольку сопротивление нити накала во много раз больше сопротивления проводов ($R_{нити} \gg R_{провода}$), на ней и выделяется основная часть тепловой энергии, что и приводит к её сильному нагреву.

Ответ: Согласно закону Джоуля-Ленца, количество выделяемой теплоты прямо пропорционально сопротивлению. Нить накаливания лампы имеет очень большое электрическое сопротивление, поэтому при прохождении тока она сильно нагревается и светится. Соединительные провода имеют очень малое сопротивление, поэтому при той же силе тока они практически не нагреваются.