Номер 5, страница 37, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 45. Направление и сила тока - номер 5, страница 37.

Условие.

5. Приведите примеры проявления теплового действия тока.

Решение.

Решение:

Тепловое действие тока — это явление выделения тепла в проводнике, когда через него проходит электрический ток. Это происходит потому, что движущиеся под действием электрического поля заряженные частицы (электроны) сталкиваются с частицами вещества проводника (ионами в узлах кристаллической решетки) и передают им часть своей энергии. В результате внутренняя энергия проводника увеличивается, и он нагревается. Количество выделяемой теплоты описывается законом Джоуля — Ленца:

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

где $\text{Q}$ — количество теплоты, $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление проводника, а $\text{t}$ — время прохождения тока.

Тепловое действие тока имеет как полезные применения в технике и быту, так и вредные, нежелательные проявления.

Примеры полезного использования теплового действия тока:

1. Электронагревательные приборы: Это самая обширная группа устройств, принцип действия которых основан на нагреве проводника с высоким сопротивлением (нагревательного элемента). К ним относятся:
- бытовые приборы: электрические чайники, плиты, духовки, утюги, фены, паяльники, тостеры;
- системы обогрева: электрические камины, масляные радиаторы, конвекторы, тепловентиляторы, системы «теплый пол»;
- промышленные установки: печи для плавки металлов, сушильные камеры.

2. Лампы накаливания: В таких лампах ток проходит через тонкую вольфрамовую нить, которая из-за своего высокого сопротивления раскаляется до высокой температуры и начинает испускать видимый свет.

3. Плавкие предохранители: Они служат для защиты электрических цепей от перегрузок и коротких замыканий. Предохранитель содержит легкоплавкий проводник, который при превышении номинального тока нагревается, плавится и разрывает цепь.

4. Электросварка: Мощный электрический ток создает между электродом и свариваемой деталью электрическую дугу с очень высокой температурой, которая расплавляет металл, позволяя соединять детали.

Примеры вредного проявления теплового действия тока:

1. Нагрев проводов электропроводки: Любой провод имеет сопротивление и нагревается при прохождении тока. Если сила тока превышает допустимую для данного сечения провода, он может сильно перегреться. Это приводит к оплавлению изоляции, короткому замыканию и может стать причиной пожара.

2. Потери энергии в линиях электропередачи (ЛЭП): При передаче электроэнергии на большие расстояния часть её теряется на нагрев проводов. Мощность тепловых потерь определяется как $P_{потерь} = I^2 \cdot R$. Для уменьшения этих потерь при передаче той же мощности ($P = U \cdot I$) напряжение в ЛЭП повышают до сотен тысяч вольт, чтобы снизить силу тока.

3. Нагрев электронных компонентов: Процессоры в компьютерах, микросхемы в смартфонах и другие элементы электронных устройств при работе выделяют тепло. Чрезмерный нагрев может нарушить их нормальную работу или даже вывести из строя, поэтому в устройствах предусматривают системы охлаждения (радиаторы, вентиляторы).

Ответ:
Примеры проявления теплового действия тока:
• Полезные: работа электронагревательных приборов (чайник, утюг, обогреватель), свечение нити в лампе накаливания, срабатывание плавкого предохранителя для защиты цепи, электросварка металлов.
• Вредные: перегрев и возгорание электропроводки при перегрузке, потери электроэнергии на нагрев проводов в линиях электропередачи, нагрев и возможный выход из строя компонентов в электронных устройствах (например, процессора в компьютере).