Номер 4, страница 214 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Примерные темы учебных проектов. I. История развития физики - номер 4, страница 214.

Условие.

• Из истории открытия законов постоянного тока.

Решение.

Из истории открытия законов постоянного тока.

История открытия законов постоянного тока — это цепь взаимосвязанных открытий, сделанных выдающимися учеными на протяжении конца XVIII и первой половины XIX веков. Эти открытия заложили фундамент современной электротехники.

Начало было положено в конце XVIII века итальянским врачом и физиологом Луиджи Гальвани. В своих знаменитых опытах с лягушачьими лапками он обнаружил, что мышцы сокращаются при контакте с двумя разнородными металлами. Гальвани ошибочно предположил, что источником электричества является само животное, назвав это явление «животным электричеством».

Другой итальянский ученый, Алессандро Вольта, правильно истолковал опыты Гальвани. Он понял, что электрический ток возникает из-за контакта двух разных металлов, разделенных проводящей жидкостью (электролитом), а лапка лягушки служила лишь индикатором этого тока. Основываясь на этом принципе, в 1800 году Вольта создал первый в мире химический источник постоянного тока — «вольтов столб». Это изобретение позволило ученым проводить эксперименты с непрерывным электрическим током, что стало решающим шагом в изучении электричества.

Ключевой количественный закон, описывающий протекание постоянного тока, был открыт немецким физиком Георгом Омом. В 1826 году, после серии тщательных экспериментов, он установил фундаментальную зависимость между силой тока $\text{I}$, напряжением (разностью потенциалов) $\text{U}$ и сопротивлением $\text{R}$ участка цепи. Этот закон, известный как закон Ома, гласит, что сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах и обратно пропорциональна его сопротивлению:
$I = \frac{U}{R}$
Работа Ома изначально была встречена с недоверием, но со временем ее важность была признана, и закон Ома стал одним из основополагающих в учении об электричестве.

Важный вклад в изучение взаимодействия электрических токов внес французский ученый Андре-Мари Ампер. В 1820-х годах он экспериментально установил закон, описывающий силовое взаимодействие двух параллельных проводников с током, и сформулировал основы электродинамики. Его работы связали электричество и магнетизм и легли в основу определения единицы силы тока, названной в его честь.

Тепловое действие тока было независимо исследовано английским физиком Джеймсом Прескоттом Джоулем и русским ученым Эмилием Христиановичем Ленцем в 1840-х годах. Они установили, что количество теплоты $\text{Q}$, выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени прохождения тока $\text{t}$. Этот закон получил название закона Джоуля — Ленца:
$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Обобщение и систематизация знаний о сложных электрических цепях были сделаны немецким физиком Густавом Кирхгофом в 1845 году. Он сформулировал два правила (закона) для расчета разветвленных электрических цепей. Первое правило Кирхгофа (правило узлов) является следствием закона сохранения электрического заряда, а второе правило (правило контуров) — следствием закона сохранения энергии для электрической цепи. Эти законы позволяют анализировать практически любую сложную цепь постоянного тока.

Таким образом, благодаря трудам Гальвани, Вольта, Ома, Ампера, Джоуля, Ленца и Кирхгофа были открыты и сформулированы основные законы постоянного тока, которые и сегодня являются основой для всех расчетов в электротехнике.

Ответ:
История открытия законов постоянного тока включает в себя несколько ключевых этапов: открытие источника постоянного тока Алессандро Вольтой (1800 г.) на основе экспериментов Луиджи Гальвани; установление Георгом Омом (1826 г.) основного закона цепи, связывающего силу тока, напряжение и сопротивление ($I = U/R$); открытие закона теплового действия тока Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцем (1840-е гг.), который определяет количество выделяемой теплоты ($Q = I^2Rt$); и, наконец, формулировка Густавом Кирхгофом (1845 г.) правил для расчета сложных разветвленных цепей. Эти открытия, сделанные в конце XVIII — первой половине XIX века, создали теоретическую базу для всей современной электротехники.