Номер 4, страница 166 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 9. Электрический ток в металлах. Закон Ома для участка электрической цепи. Параграф 46. Тепловое действие тока. Закон Джоуля — Ленца. Вопросы - номер 4, страница 166.

Условие.

4. Каким образом можно защитить электрическую сеть от перегрузок?

Решение.

3. Тепловое действие тока — это явление выделения теплоты в проводнике, по которому протекает электрический ток. Оно описывается законом Джоуля-Ленца, согласно которому количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени прохождения тока $\text{t}$:

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

Это явление находит широкое применение в быту и технике. Примерами могут служить:

• Нагревательные приборы: электрические чайники, утюги, бойлеры, обогреватели (масляные, конвекторные, инфракрасные), фены, паяльники. Во всех этих устройствах основной элемент — это нагревательная спираль из материала с высоким удельным сопротивлением (например, нихрома), которая при прохождении тока сильно нагревается и отдает тепло окружающей среде.

• Осветительные приборы: классические лампы накаливания. В них ток проходит через тонкую вольфрамовую нить, которая раскаляется до высокой температуры и начинает испускать видимый свет.

• Плавкие предохранители: устройства для защиты электрических цепей. Они содержат тонкую легкоплавкую проволоку, которая при превышении допустимой силы тока нагревается, плавится и разрывает цепь, предотвращая повреждение оборудования или возгорание.

• Электросварка: мощный ток, проходя через место контакта электрода и свариваемых деталей, создает высокую температуру, достаточную для плавления металла.

Ответ: Примерами теплового действия тока являются работа электронагревательных приборов (чайник, утюг, обогреватель), свечение ламп накаливания, срабатывание плавких предохранителей, а также применение электросварки.

4. Защита электрической сети от перегрузок необходима для предотвращения перегрева проводов, который может привести к повреждению изоляции, короткому замыканию и пожару. Перегрузка возникает, когда суммарная мощность одновременно включенных в сеть приборов превышает ту, на которую рассчитана проводка, или в случае короткого замыкания. Для защиты сети используются специальные устройства, которые автоматически разрывают цепь при превышении током допустимого значения.

Основные способы защиты:

• Плавкие предохранители (пробки): Это одноразовые устройства, содержащие тонкий проводник из легкоплавкого металла. Когда ток в цепи превышает номинальное значение, проводник нагревается, плавится и разрывает цепь. После срабатывания такой предохранитель необходимо заменить на новый.

• Автоматические выключатели: Это современные многоразовые устройства, которые пришли на смену плавким предохранителям. Они размыкают цепь при перегрузке или коротком замыкании и могут быть снова включены вручную после устранения причины срабатывания. Внутри автоматического выключателя, как правило, есть два расцепителя:

1. Тепловой расцепитель: представляет собой биметаллическую пластину, которая изгибается при нагреве из-за протекающего через нее тока. При длительной, но не очень большой перегрузке, пластина медленно нагревается, изгибается и приводит в действие механизм размыкания контактов.

2. Электромагнитный расцепитель: представляет собой катушку (соленоид), через которую проходит ток. При резком и очень большом увеличении тока (короткое замыкание) магнитное поле катушки становится достаточно сильным, чтобы мгновенно втянуть сердечник, который размыкает контакты цепи.

Таким образом, автоматические выключатели обеспечивают комплексную защиту как от длительных перегрузок, так и от мгновенных токов короткого замыкания.

Ответ: Для защиты электрической сети от перегрузок используют плавкие предохранители или автоматические выключатели, которые автоматически разрывают электрическую цепь, когда сила тока в ней превышает допустимое значение.