Номер 2, страница 59, часть 2 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 2. Глава 7. Постоянный электрический ток. Параграф 52. Закон Джоуля — Ленца. Электрические нагревательные приборы - номер 2, страница 59.

Условие.

2. Что такое предохранитель, для чего применяют предохранители? На каких принципах может быть основана работа предохранителя?

Решение.

Что такое предохранитель

Предохранитель — это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для защиты электрических цепей и электрооборудования от перегрузок и токов короткого замыкания. Он представляет собой устройство, которое разрывает электрическую цепь путем разрушения своей специально спроектированной токоведущей части (плавкой вставки), когда сила тока в ней превышает заданное номинальное значение в течение определенного времени. Большинство предохранителей являются одноразовыми и требуют замены после срабатывания.

Ответ: Предохранитель — это устройство для защиты электрических цепей от токов, превышающих допустимые значения, путем разрыва цепи.

Для чего применяют предохранители

Предохранители применяют для выполнения следующих ключевых функций в электрических системах:

- Защита от перегрузок: Предохранители предотвращают повреждение электропроводки и подключенных к ней приборов, вызванное длительным протеканием тока, который незначительно превышает номинальный. Такая ситуация может возникнуть, например, при подключении слишком мощного оборудования или большого количества приборов к одной линии.
- Защита от короткого замыкания: При коротком замыкании ток в цепи возрастает многократно за доли секунды. Предохранитель мгновенно срабатывает, разрывая цепь и предотвращая серьезные последствия, такие как разрушение оборудования, расплавление и возгорание изоляции проводов, что может привести к пожару.
- Обеспечение безопасности: Защита людей и животных от поражения электрическим током при неисправностях в электроприборах или проводке.
Таким образом, предохранители являются важнейшим элементом, обеспечивающим безопасную и надежную эксплуатацию электрических сетей и оборудования.

Ответ: Предохранители применяют для защиты электрических цепей, оборудования и людей от опасных последствий перегрузок и коротких замыканий, таких как повреждение техники и возникновение пожаров.

На каких принципах может быть основана работа предохранителя

Работа предохранителей и других защитных устройств может быть основана на нескольких физических принципах:

1. Тепловой принцип. Этот принцип лежит в основе работы классических плавких предохранителей. Их основной элемент — плавкая вставка, представляющая собой проводник из легкоплавкого металла, рассчитанный на определенный номинальный ток. При превышении этого тока выделяемое в проводнике тепло, согласно закону Джоуля — Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), приводит к его нагреву, плавлению и разрыву цепи. Этот процесс необратим, и сработавший предохранитель необходимо заменить.
2. Электромагнитный принцип. Используется в автоматических выключателях для мгновенной защиты от токов короткого замыкания. В конструкцию входит соленоид (электромагнит), через обмотку которого протекает ток цепи. При резком и многократном возрастании тока (при коротком замыкании) сила магнитного поля становится достаточной, чтобы привести в движение сердечник, который механически воздействует на расцепляющий механизм, размыкая контакты.
3. Тепломеханический (биметаллический) принцип. Также используется в автоматических выключателях, но для защиты от перегрузок. Рабочим элементом является биметаллическая пластина, состоящая из двух сваренных слоев металла с разными коэффициентами теплового расширения. При протекании тока выше номинального пластина нагревается и изгибается. При достижении определенной температуры и величины изгиба она толкает рычаг расцепляющего механизма, разрывая цепь. Этот принцип обладает инерционностью, что позволяет избежать ложных срабатываний при кратковременных пусковых токах.
4. Электронный принцип. Применяется в современных электронных предохранителях. Специальный датчик (например, низкоомный резистор-шунт) непрерывно измеряет ток в цепи. Электронная схема сравнивает измеренное значение с заданным порогом. При превышении порога схема мгновенно подает управляющий сигнал на силовой полупроводниковый ключ (транзистор или тиристор), который разрывает цепь. Такие устройства отличаются высоким быстродействием, точностью и возможностью автоматического восстановления.

Ответ: Работа предохранителя может быть основана на тепловом (плавление проводника), электромагнитном (срабатывание соленоида), тепломеханическом (изгиб биметаллической пластины) и электронном (срабатывание полупроводникового ключа) принципах.