Номер 6.41, страница 34 - гдз по физике 8 класс задачник Артеменков, Ломаченков

VI. Расчёт характеристик электрических цепей - номер 6.41, страница 34.

Условие.

6.41 Объясните, почему в предохранителях используется проволока из легкоплавких металлов.

Решение.

Решение

Предохранитель — это компонент электрической цепи, предназначенный для её защиты от повреждения вследствие чрезмерно высокого тока (перегрузки или короткого замыкания). Принцип его работы основан на тепловом действии электрического тока.

Когда по проводнику течет ток, в нём выделяется тепло. Количество выделяемой теплоты $\text{Q}$ определяется 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 формулы видно, что количество выделяемого тепла сильно зависит от силы тока (пропорционально квадрату силы тока).

Основной частью предохранителя является тонкая проволока, которая включается в цепь последовательно. Эта проволока специально изготавливается из легкоплавкого металла (например, свинца, олова или их сплавов). Такие металлы имеют низкую температуру плавления.

При нормальной работе цепи сила тока невысока, и выделяемого в проволоке тепла недостаточно для её плавления. Однако в случае короткого замыкания или перегрузки сила тока $\text{I}$ резко возрастает. Это приводит к быстрому и значительному выделению тепла в проволоке предохранителя. Поскольку проволока сделана из легкоплавкого металла, она быстро достигает своей температуры плавления и перегорает (плавится).

В результате расплавления проволоки электрическая цепь разрывается, и ток прекращается. Это защищает более ценные компоненты электрической схемы (электроприборы, проводку) от повреждения и предотвращает риск пожара. Если бы использовался тугоплавкий металл (например, медь), то для его расплавления потребовался бы гораздо больший ток, и к моменту срабатывания предохранителя защищаемое устройство уже было бы повреждено.

Ответ: Проволока в предохранителях изготавливается из легкоплавких металлов для того, чтобы при возникновении в цепи тока, превышающего допустимое значение, она быстро нагрелась до температуры плавления и расплавилась. Это приводит к разрыву цепи и прекращению тока, что защищает электрические приборы и проводку от повреждений и возгорания.