Номер 17.12, страница 87 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 17. Работа и мощность тока - номер 17.12, страница 87.

Условие.

17.12. Из каких материалов изготовляют плавкие предохранители? Почему?

Решение.

Решение

Плавкие предохранители изготовляют из металлов и сплавов, обладающих двумя ключевыми свойствами: низкой температурой плавления и относительно высоким удельным сопротивлением. Чаще всего для этих целей используют свинец, олово, цинк и их сплавы (например, свинцово-оловянный припой).

Причина выбора таких материалов заключается в следующем:

1. Низкая температура плавления. Это основное требование. Предохранитель должен расплавиться и разорвать электрическую цепь раньше, чем от перегрузки по току пострадают провода основной цепи (обычно медные или алюминиевые, с высокой температурой плавления) или подключенные к ней приборы. Например, медь плавится при температуре около $1085^\circ\text{C}$, а свинец — уже при $327^\circ\text{C}$. Это гарантирует, что предохранитель сработает первым, являясь самым слабым звеном в цепи, и защитит более дорогие компоненты.

2. Относительно высокое удельное сопротивление (в сравнении с материалом основной проводки, например, медью). Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты, выделяемое в проводнике, пропорционально его сопротивлению: $Q = I^2Rt$. Плавкая вставка предохранителя имеет большее сопротивление, чем равный по длине и сечению участок медного провода. Поэтому при резком увеличении силы тока $\text{I}$ (например, при коротком замыкании) именно предохранитель нагревается наиболее интенсивно, что обеспечивает его быстрое расплавление и срабатывание.

Сочетание этих двух свойств позволяет плавкому предохранителю эффективно выполнять свою защитную функцию.

Ответ: Плавкие предохранители изготовляют из легкоплавких материалов с относительно высоким удельным сопротивлением, таких как свинец, олово и их сплавы. Это необходимо для того, чтобы при превышении допустимой силы тока предохранитель быстро нагрелся (из-за высокого сопротивления) и расплавился (из-за низкой температуры плавления), разрывая электрическую цепь и защищая её компоненты от повреждения.