Вариант 10, страница 81 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-7. Электрический ток - страница 81.

Условие.

Вариант 10

1. В чём состоит главное отличие между электрическим током, возникающим в металлическом проводнике, с помощью которого разряжают электроскоп, и током в проводнике, соединяющем полюсы гальванического элемента?

2. Какое действие оказывает электрический ток, проходя по нити накала электрической лампочки?

3. Почему при проведении опытов с электризацией человека он должен стоять на изолированной скамеечке?

Решение.

1. В чём состоит главное отличие между электрическим током, возникающим в металлическом проводнике, с помощью которого разряжают электроскоп, и током в проводнике, соединяющем полюсы гальванического элемента?

Главное отличие заключается в продолжительности и причине существования тока.

Электрический ток, возникающий при разрядке электроскопа, является кратковременным. Он существует лишь до тех пор, пока не выровняются потенциалы между электроскопом и телом, с которым его соединили (например, землей). Этот ток создается электростатическим полем, которое порождено избыточным зарядом на электроскопе. Как только заряд перераспределится и поле исчезнет, ток прекратится. Такой ток называют током разряда или переходным током.

В свою очередь, ток в проводнике, соединяющем полюсы гальванического элемента (например, батарейки), является длительным и постоянным (пока источник не разрядится). Гальванический элемент — это источник тока, в котором за счет химических реакций действуют сторонние силы. Эти силы разделяют заряды, создавая и постоянно поддерживая разность потенциалов на полюсах. Благодаря этому в замкнутой цепи поддерживается постоянное электрическое поле, которое заставляет заряды двигаться упорядоченно в течение длительного времени.

Ответ: Основное отличие состоит в том, что ток при разрядке электроскопа — кратковременный и прекращается после выравнивания потенциалов, а ток от гальванического элемента — длительный и поддерживается за счет постоянной работы сторонних сил (химической энергии) внутри источника.

2. Какое действие оказывает электрический ток, проходя по нити накала электрической лампочки?

Проходя по нити накала электрической лампочки, электрический ток оказывает в первую очередь тепловое действие.

Нить накала изготавливается из тугоплавкого материала (чаще всего вольфрама) с высоким электрическим сопротивлением. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты $\text{Q}$, выделяющееся в проводнике, прямо пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени прохождения тока $\text{t}$:

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

Из-за высокого сопротивления нить накала под действием тока раскаляется до очень высокой температуры (более 2000 °C).

Сильный нагрев, в свою очередь, вызывает световое действие тока. Раскаленное до такой температуры тело начинает ярко светиться, испуская видимый свет. Это явление называется тепловым излучением или накаливанием (инкандесценцией). Именно это свечение мы и используем для освещения.

Также ток оказывает и магнитное действие (создает магнитное поле вокруг нити), но в лампе накаливания это побочный эффект, который не используется.

Ответ: Электрический ток оказывает тепловое действие, сильно нагревая нить накала. Вследствие этого нагрева возникает световое действие — раскаленная нить начинает излучать видимый свет.

3. Почему при проведении опытов с электризацией человека он должен стоять на изолированной скамеечке?

Человек должен стоять на изолированной скамеечке при проведении опытов с электризацией, чтобы предотвратить утечку электрического заряда в землю.

Тело человека является проводником электрического тока. Земля также является огромным проводником, способным принять или отдать практически любое количество заряда, не изменяя при этом своего электрического потенциала (который условно принимается за ноль).

Если бы человек во время опыта стоял на полу или на земле, то любой электрический заряд, который он получал бы в процессе электризации (например, от электрофорной машины), немедленно уходил бы через его тело в землю. В результате на теле человека не удалось бы накопить сколько-нибудь значительный заряд, и продемонстрировать эффекты электризации (например, как волосы встают дыбом) было бы невозможно. Этот процесс называется заземлением.

Изолированная скамеечка (сделанная из диэлектрика, например, дерева, пластика или резины) разрывает электрический контакт между телом человека и землей. Она выступает в роли изолятора, который не позволяет заряду стекать с тела. Благодаря такой изоляции заряд накапливается на человеке, и можно наблюдать явления, связанные со статическим электричеством.

Ответ: Человеческое тело является проводником, и если стоять на земле, весь получаемый заряд будет уходить в нее. Изолированная скамеечка электрически отделяет человека от земли, позволяя накопить на его теле электрический заряд и продемонстрировать явления электризации.