Номер 20, страница 109, часть 2 - гдз по физике 8 класс учебник Генденштейн, Булатова

Часть 2. Глава III. Электрические явления. Параграф 21. Работа и мощность электрического тока - номер 20, страница 109.

Условие.

20. Расскажите, как в быту используют тепловое действие тока. Приведите примеры.

Решение.

Тепловое действие тока — это явление выделения теплоты в проводнике, по которому протекает электрический ток. Это явление описывается законом Джоуля-Ленца. Согласно этому закону, количество теплоты $\text{Q}$, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально произведению квадрата силы тока $\text{I}$, сопротивления проводника $\text{R}$ и времени $\text{t}$, в течение которого ток протекал через проводник. Математически это выражается формулой: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$.

В быту этот принцип используется для преобразования электрической энергии в тепловую. Основным компонентом устройств, использующих тепловое действие тока, является нагревательный элемент — проводник, специально изготовленный из материала с высоким удельным электрическим сопротивлением (например, из сплава нихрома или фехраля). Когда через этот элемент пропускают электрический ток, он сильно нагревается и передает выделившееся тепло окружающей среде или объектам, которые необходимо нагреть.

Примеры использования теплового действия тока в быту:

1. Электрические чайники и кипятильники: в них установлен трубчатый электронагреватель (ТЭН), который при включении в сеть быстро нагревает воду до кипения.

2. Электрические плиты, духовки и тостеры: нагревательные спирали из материала с высоким сопротивлением раскаляются до высокой температуры, что позволяет готовить и разогревать пищу.

3. Электрические обогреватели: масляные радиаторы, тепловентиляторы, конвекторы и инфракрасные обогреватели преобразуют электрическую энергию в тепло для обогрева помещений.

4. Утюг: нагревательный элемент внутри утюга разогревает его металлическую подошву, что позволяет разглаживать складки на ткани.

5. Фен для волос: поток воздуха от встроенного вентилятора проходит через раскаленную электрическую спираль и нагревается, позволяя быстро сушить волосы.

6. Лампа накаливания: ток, проходя по тонкой вольфрамовой нити, раскаляет её до такой высокой температуры, что она начинает ярко светиться. Хотя основной целью является получение света, большая часть энергии (около 95%) выделяется в виде тепла.

7. Паяльник: используется для нагрева и плавления припоя при монтаже или ремонте электронных устройств.

8. Плавкие предохранители: это защитное устройство, в котором тонкий проводник плавится и разрывает цепь при чрезмерном увеличении силы тока (например, при коротком замыкании). Это происходит благодаря тепловому действию тока и защищает электроприборы от поломки, а сеть — от перегрузки и пожара.

Ответ: Тепловое действие тока, описываемое законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), широко используется в бытовых приборах для преобразования электрической энергии в тепловую. Это достигается за счет использования нагревательных элементов с высоким электрическим сопротивлением. Примерами таких устройств являются: электрочайники, электроплиты, обогреватели, утюги, фены, лампы накаливания, а также защитные устройства, как плавкие предохранители.