Номер 1, страница 93 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава II. Электростатика. Параграф 15. Электрические явления в природе и технике - номер 1, страница 93.

Условие.

1. Какими явлениями сопровождается электрическая искра, проскакивающая между двумя кондукторами электрофорной машины?

Решение.

Электрическая искра, проскакивающая между двумя кондукторами электрофорной машины, представляет собой искровой электрический разряд в газе (воздухе). Этот сложный физический процесс сопровождается целым комплексом явлений:

1. Световое явление. В сильном электрическом поле между кондукторами происходит ионизация молекул воздуха, в результате чего образуется проводящий канал, заполненный плазмой. Движущиеся в этом канале электроны сталкиваются с атомами и молекулами газа (в основном азота и кислорода), переводя их в возбуждённое состояние. При возвращении в основное, стабильное состояние атомы излучают энергию в виде квантов света. Мы наблюдаем это как яркую, короткую вспышку света. Цвет искры (чаще всего голубовато-фиолетовый) определяется спектральным составом излучения газов, входящих в состав воздуха.

2. Звуковое явление. Протекание тока по каналу искры вызывает его мгновенный и очень сильный нагрев (до нескольких тысяч градусов Цельсия). Воздух в канале резко расширяется, что приводит к образованию ударной волны. Эта волна распространяется в окружающем пространстве и воспринимается человеческим ухом как резкий звук — треск или щелчок.

3. Тепловое явление. В соответствии с законом Джоуля-Ленца ($Q=I^2Rt$), при прохождении электрического тока через среду, обладающую сопротивлением (в данном случае — ионизированный воздух), выделяется теплота. Именно это тепло и разогревает газ в канале разряда до состояния плазмы, вызывая его свечение и расширение.

4. Химическое явление. Высокая энергия, сосредоточенная в искровом разряде, способна инициировать химические реакции, которые не протекают в обычных условиях. Так, в воздухе из молекул кислорода ($O_2$) образуется озон ($O_3$), обладающий характерным запахом «грозы». Также могут образовываться оксиды азота ($NO_x$) в результате реакции между атмосферным азотом и кислородом.

5. Электромагнитное явление. Искровой разряд — это очень быстрый, нестационарный электрический ток. Согласно уравнениям Максвелла, любой переменный ток является источником электромагнитных волн. Поэтому искра излучает электромагнитные волны в широком спектре частот, включая радиодиапазон. Это может вызывать помехи в работе расположенных поблизости радиоприемников и других электронных устройств.

Ответ: Электрическая искра сопровождается комплексом явлений: световым (яркая вспышка света), звуковым (треск), тепловым (выделение тепла), химическим (образование озона и оксидов азота) и электромагнитным (излучение радиоволн).