Номер 1806, страница 213 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

9 класс. Электромагнитное поле и электромагнитные волны. 64. Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция. Переменный ток. Передача электрической энергии. Трансформатор - номер 1806, страница 213.

Решение.

Комнатный выключатель света может искрить в момент его выключения.

Почему?

Причиной искрения является явление электромагнитной самоиндукции. Любая электрическая цепь, в том числе состоящая из проводов и лампы накаливания, обладает некоторой индуктивностью $\text{L}$.

Когда выключатель находится во включенном состоянии, через него протекает электрический ток. В момент выключения контакты выключателя начинают расходиться, разрывая цепь. Ток в цепи стремится очень быстро упасть до нуля. В соответствии с законом электромагнитной индукции, в катушке индуктивности (которой в данном случае является вся цепь) возникает ЭДС самоиндукции, которая препятствует изменению тока. Величина этой ЭДС определяется формулой:

$\mathcal{E}_{si} = -L \frac{\Delta I}{\Delta t}$

где $\Delta I$ — это изменение силы тока, а $\Delta t$ — время, за которое это изменение произошло. Поскольку контакты размыкаются очень быстро, время $\Delta t$ чрезвычайно мало. Это приводит к тому, что наведённая ЭДС самоиндукции $\mathcal{E}_{si}$ может на короткий миг достигать значений, в несколько раз превышающих напряжение в сети (220 В). Этого высокого напряжения оказывается достаточно, чтобы пробить небольшой воздушный зазор, образующийся между расходящимися контактами. В результате происходит электрический разряд в воздухе, который мы наблюдаем как искру или небольшую электрическую дугу.

При включении света, наоборот, контакты сближаются. До момента их соприкосновения ток в цепи равен нулю, и на контактах действует только напряжение сети. Этого напряжения обычно недостаточно для пробоя воздушного зазора, поэтому искрение при включении, как правило, не происходит.

Ответ: Выключатель света искрит при выключении, потому что из-за явления самоиндукции в момент резкого разрыва цепи на его контактах возникает кратковременный скачок напряжения, достаточный для электрического пробоя воздуха между контактами.