Номер 10, страница 71, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 18. Закон Ома для участка цепи. Удельное сопротивление вещества - номер 10, страница 71.

Условие.

10. Почему для изготовления проводов используют часто алюминий, хотя у него удельное сопротивление больше, чем у меди?

Решение.

Хотя удельное электрическое сопротивление алюминия действительно выше, чем у меди (удельное сопротивление алюминия $\rho_{Al} \approx 2.8 \cdot 10^{-8}$ Ом·м, а меди $\rho_{Cu} \approx 1.7 \cdot 10^{-8}$ Ом·м), его часто используют для изготовления проводов, особенно для линий электропередач, по нескольким ключевым причинам:

1. Плотность и масса. Алюминий значительно легче меди. Плотность алюминия составляет около $2700 \text{ кг/м}^3$, в то время как плотность меди – около $8960 \text{ кг/м}^3$. Чтобы компенсировать более высокое удельное сопротивление и получить провод с таким же сопротивлением ($R = \rho \frac{l}{S}$), алюминиевый провод должен иметь большее поперечное сечение (примерно в 1.6 раза). Однако даже с учетом этого, алюминиевый провод при равной проводимости будет весить примерно в два раза меньше, чем медный. Это особенно важно для воздушных линий электропередач, так как меньший вес проводов позволяет снизить нагрузку на опоры, делать их менее массивными и расставлять на большем расстоянии друг от друга, что существенно удешевляет строительство.

2. Стоимость. Алюминий, как правило, значительно дешевле меди. Учитывая, что для линий электропередач требуются тысячи километров провода, экономическая выгода от использования алюминия становится решающим фактором.

3. Коррозионная стойкость. На воздухе алюминий быстро покрывается тонкой, но очень прочной оксидной пленкой, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Это делает алюминиевые провода долговечными при использовании на открытом воздухе.

Таким образом, выбор алюминия для изготовления проводов — это компромисс между электрическими свойствами, массой и стоимостью. Для многих применений, особенно в энергетике, преимущества алюминия (низкая стоимость и малый вес) перевешивают его недостаток (более высокое удельное сопротивление).

Ответ: Алюминий используют для изготовления проводов, несмотря на его более высокое удельное сопротивление по сравнению с медью, из-за его значительно меньшей плотности и более низкой стоимости. Алюминиевый провод с такой же электрической проводимостью, как у медного, весит примерно вдвое меньше и стоит значительно дешевле, что делает его экономически выгодным, особенно для протяженных линий электропередач.