Номер 17.8, страница 87 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 17. Работа и мощность тока - номер 17.8, страница 87.

Условие.

17.8. Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается?

Решение.

Решение

Нагревание проводника при прохождении по нему электрического тока объясняется взаимодействием носителей тока с кристаллической решёткой самого проводника.

Электрический ток в металлах — это упорядоченное движение свободных электронов. Когда к проводнику прикладывается напряжение, внутри него создаётся электрическое поле, которое заставляет электроны двигаться в определённом направлении.

Структура металлического проводника представляет собой кристаллическую решётку, в узлах которой находятся положительно заряженные ионы. Эти ионы не неподвижны, а совершают тепловые колебания около своих положений равновесия.

Двигаясь под действием электрического поля, электроны постоянно сталкиваются с ионами кристаллической решётки. В результате этих столкновений электроны передают часть своей кинетической энергии, полученной от поля, ионам.

Получив дополнительную энергию, ионы начинают колебаться с большей амплитудой и частотой. Увеличение интенсивности колебаний ионов в кристаллической решётке означает увеличение внутренней энергии проводника. Макроскопически это проявляется как повышение его температуры, то есть нагрев.

Этот процесс преобразования энергии электрического тока в тепловую энергию количественно описывается законом Джоуля-Ленца. Количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется в проводнике, определяется по формуле: $Q = I^2 R t$, где $\text{I}$ – сила тока, $\text{R}$ – сопротивление проводника, $\text{t}$ – время прохождения тока.

Ответ: Проводник нагревается, потому что движущиеся под действием электрического поля свободные электроны сталкиваются с ионами его кристаллической решётки и передают им часть своей энергии. Это приводит к увеличению интенсивности колебаний ионов, то есть к росту внутренней энергии и, как следствие, температуры проводника.