Номер 1812, страница 214 - 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 1812, страница 214.

Решение.

Прокладка подземного кабеля с переменным током вблизи газовых, водопроводных, канализационных и отопительных труб запрещена по ряду критически важных причин, связанных с физическими явлениями и требованиями безопасности.

1. Электромагнитная индукция и нагрев
Переменный ток, протекающий по кабелю, создает вокруг себя переменное магнитное поле. В соответствии с законом электромагнитной индукции, это поле наводит в близкорасположенных металлических трубах вихревые токи (также известные как токи Фуко). Протекание этих токов по металлу труб вызывает их нагрев согласно закону Джоуля-Ленца ($Q = I^2Rt$). Этот нагрев особенно опасен для газовых труб, так как может привести к повышению давления газа и риску взрыва. Для других труб это вызывает ускоренную коррозию и ненужные потери энергии.

2. Электрохимическая коррозия
В случае повреждения изоляции силового кабеля, в землю могут утекать токи, называемые блуждающими. Влажный грунт является электролитом, и система «жила кабеля — грунт — металлическая труба» превращается в гальванический элемент. Это приводит к возникновению электрохимической коррозии, которая очень быстро разрушает стенки труб, вызывая утечки газа, прорывы водопровода или канализации.

3. Безопасность при земляных и ремонтных работах
Совместная прокладка коммуникаций в одной траншее или в непосредственной близости друг от друга создает чрезвычайную опасность при проведении любых работ. При раскопках для ремонта труб существует высокий риск повредить силовой кабель ковшом экскаватора или ручным инструментом. Это может привести к смертельному поражению электрическим током рабочих, мощному короткому замыканию и прекращению электроснабжения. И наоборот, при обслуживании кабеля можно повредить газовую трубу, что чревато утечкой газа и взрывом.

4. Взаимное тепловое влияние
Любой силовой кабель при работе выделяет тепло из-за собственного электрического сопротивления. Если рядом проложена труба отопления, которая также является источником тепла, их совместное влияние может вызвать перегрев кабеля. Изоляция кабеля рассчитана на определенный температурный режим, и его превышение ведет к её разрушению, что может закончиться коротким замыканием и пожаром.

Ответ: Категорический запрет на прокладку силовых кабелей переменного тока вблизи металлических труб обусловлен четырьмя основными факторами риска: 1) нагрев труб из-за индуцированных вихревых токов, что опасно для газопроводов; 2) ускоренное разрушение труб из-за электрохимической коррозии под действием блуждающих токов; 3) высокий риск взаимного повреждения коммуникаций и поражения людей током при проведении ремонтных работ; 4) возможность перегрева и повреждения изоляции кабеля из-за совместного теплового воздействия (особенно с трубами отопления).