Номер 21.22, страница 107 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Электромагнитные явления. 21. Электромагнитная индукция. Производство и передача электроэнергии - номер 21.22, страница 107.

Условие.

21.22. Почему недалеко от места удара молнии могут расплавиться предохранители в осветительной сети и выйти из строя чувствительные электроизмерительные приборы?

Решение.

Причиной этого явления служит электромагнитная индукция. Молния представляет собой мощный и очень быстрый электрический разряд, то есть кратковременный ток огромной силы. Согласно законам электродинамики, любой электрический ток создает вокруг себя магнитное поле, и если ток изменяется со временем, то и создаваемое им магнитное поле также будет переменным.

В случае удара молнии в окружающем пространстве возникает очень мощное и чрезвычайно быстро меняющееся магнитное поле. Это переменное магнитное поле пронизывает все проводящие контуры, находящиеся поблизости, включая провода осветительной сети и внутренние цепи чувствительных электроизмерительных приборов.

В соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея, быстрое изменение магнитного потока $\Delta\Phi$ через замкнутый проводящий контур за время $\Delta t$ создает в этом контуре электродвижущую силу (ЭДС) индукции: $\mathcal{E}_{инд} = - \frac{\Delta\Phi}{\Delta t}$.

Поскольку при ударе молнии изменение магнитного потока очень велико и происходит за ничтожно малый промежуток времени, наведенная ЭДС индукции достигает огромных значений. Эта ЭДС вызывает в осветительной сети и в приборах возникновение сильных индукционных токов, которые могут многократно превышать номинальные рабочие значения.

В результате такого резкого скачка тока плавкие предохранители, предназначенные для защиты цепи от перегрузок, мгновенно расплавляются. Чувствительные же электроизмерительные приборы, содержащие тонкие проводники и деликатные электронные компоненты, не рассчитаны на такие высокие токи и напряжения, что приводит к их сгоранию и выходу из строя.

Ответ: Удар молнии создает мощное, быстропеременное магнитное поле. Это поле, в свою очередь, индуцирует в близлежащих проводниках (проводах осветительной сети, цепях приборов) очень большие токи. Эти наведенные токи вызывают перегрузку, из-за которой плавятся предохранители и выходят из строя чувствительные приборы.