Номер 1151, страница 126 - 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 1151, страница 126.

Решение.

Проволочки из легкоплавких металлов используются в качестве предохранителей, потому что их основная функция — защита электрической цепи и подключенных к ней устройств от повреждений, вызванных чрезмерно большим током (например, при коротком замыкании или перегрузке).

Работа предохранителя основана на тепловом действии электрического тока. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется в проводнике с током, определяется формулой:

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

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

Из формулы видно, что количество выделяемой теплоты сильно зависит от силы тока (пропорционально ее квадрату). Когда сила тока в цепи резко возрастает, проволочка предохранителя начинает интенсивно нагреваться.

Ключевым свойством предохранителя является то, что он должен быть "слабым звеном" в цепи. Для этого его изготавливают из металла с низкой температурой плавления (например, сплавы свинца с оловом). Когда ток превышает номинальное (безопасное) значение, температура проволочки быстро достигает точки плавления, и она перегорает (расплавляется). Это приводит к размыканию цепи, и подача тока прекращается.

Если бы предохранитель был изготовлен из тугоплавкого металла, как и основные провода в цепи (например, медь или алюминий), то при перегрузке он бы не расплавился. Вместо этого начали бы перегреваться и плавиться провода в стенах или детали подключенных электроприборов, что могло бы вызвать их поломку или пожар. Таким образом, использование легкоплавкого металла гарантирует, что именно предохранитель выйдет из строя первым, пожертвовав собой для защиты всей остальной цепи.

Ответ: Проволочки из легкоплавких металлов применяют в качестве предохранителей для того, чтобы при опасном увеличении силы тока они быстро нагрелись и расплавились, размыкая тем самым электрическую цепь. Это позволяет защитить более ценные компоненты цепи (проводку, электроприборы) от повреждения из-за перегрева и предотвратить возможный пожар.