Номер 14.10, страница 66 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 14. Электрический ток. Действия электрического тока - номер 14.10, страница 66.

Условие.

14.10. Приведите примеры теплового действия тока.

Решение.

Тепловое действие тока — это явление выделения тепла в проводнике при прохождении через него электрического тока. Этот эффект лежит в основе работы множества устройств и также может быть побочным, а иногда и вредным явлением. Физически это явление описывается законом Джоуля — Ленца, который гласит, что количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ прямо пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени $\text{t}$, в течение которого ток протекал по проводнику:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Примеры теплового действия тока можно разделить на несколько категорий:

• Бытовые нагревательные приборы

  В этих устройствах электрическая энергия целенаправленно преобразуется в тепловую для обогрева, приготовления пищи или других бытовых нужд. Нагревательный элемент в них обычно представляет собой проводник с высоким удельным сопротивлением.

  • Электрический чайник и кипятильник

  • Электрическая плита и духовой шкаф

  • Утюг

  • Электрический обогреватель (масляный, конвекторный, тепловентилятор)

  • Фен, щипцы для завивки волос (плойка)

  • Водонагреватель (бойлер)

  • Паяльник

  • Тостер

• Осветительные приборы

  Классическим примером является лампа накаливания. Ток, проходя по тонкой вольфрамовой нити, раскаляет её до такой высокой температуры, что она начинает испускать видимый свет. При этом значительная часть потребляемой энергии (около 95%) выделяется в виде тепла.

• Промышленное применение

  • Электросварка: создание мощного тока в месте контакта свариваемых деталей приводит к их локальному расплавлению и соединению.

  • Электрические печи: используются для плавки металлов и термообработки материалов при очень высоких температурах.

• Защитные устройства

  Плавкий предохранитель содержит тонкий проводник, который рассчитан на определённую силу тока. При превышении этого значения проводник из-за теплового действия тока плавится, разрывая электрическую цепь и защищая приборы от повреждения, а сеть — от перегрузки и пожара.

• Нежелательные проявления

  • Нагрев проводов: Любой проводник, включая провода в стенах или в удлинителях, нагревается при протекании тока. При слишком большой силе тока (перегрузке) или плохом контакте перегрев может расплавить изоляцию и стать причиной пожара.

  • Потери энергии в линиях электропередачи (ЛЭП): При передаче электроэнергии на большие расстояния часть её неизбежно теряется, превращаясь в тепло в проводах ЛЭП.

  • Нагрев электронных компонентов: Процессоры в компьютерах, транзисторы и другие элементы электронных схем нагреваются во время работы, что требует применения систем охлаждения (радиаторов, кулеров) для предотвращения их выхода из строя.

Ответ: Примерами теплового действия тока являются: работа электронагревательных приборов (чайник, утюг, обогреватель, электроплита); свечение нити накала в лампочке; использование электросварки и электропечей в промышленности; срабатывание плавкого предохранителя при перегрузке цепи; а также нежелательный нагрев проводов электросети и компонентов электронных устройств.