Вариант 4, страница 79 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Самостоятельные работы. СР-7. Электрический ток - страница 79.

Условие.

Вариант 4

1. Объясните, почему при ударах молнии в песчаную почву образуются так называемые фульгуриты — неправильной формы куски плавленого кварца (песка).

2. Поглаживая в темноте кошку сухой ладонью, можно заметить небольшие искорки, возникающие между рукой и шерстью. Что при этом происходит?

3. Объясните, почему гальванометр показывает наличие электрического тока, если к его зажимам присоединить стальную и алюминиевую проволоки, а вторые концы воткнуть в лимон или яблоко.

Решение.

1. Удар молнии — это чрезвычайно мощный электрический разряд. При прохождении электрического тока через среду, обладающую сопротивлением, выделяется большое количество теплоты. Этот процесс описывается законом Джоуля — Ленца, согласно которому количество выделившейся теплоты $\text{Q}$ пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению $\text{R}$ и времени прохождения тока $\text{t}$: $Q = I^2Rt$. Температура в канале молнии может достигать 30 000 °C. Песчаная почва в основном состоит из кварца (диоксида кремния), температура плавления которого составляет около 1700 °C. Огромная энергия, выделяемая молнией, мгновенно расплавляет песок по пути своего следования. Затем расплавленный кварц быстро остывает и застывает, образуя полые стеклянные трубки неправильной формы, которые и называются фульгуритами.

Ответ: Фульгуриты образуются из-за того, что колоссальное количество тепла, выделяемое при ударе молнии, расплавляет песок, который затем застывает в виде стекловидных трубок.

2. При поглаживании кошки происходит явление, называемое электризацией трением (трибоэлектрический эффект). Шерсть кошки и сухая человеческая кожа являются разными материалами. При их соприкосновении и трении друг о друга электроны переходят с одного тела на другое. В результате и шерсть, и рука приобретают электрические заряды, равные по величине и противоположные по знаку. Сухой воздух является хорошим изолятором, поэтому заряды накапливаются. Между наэлектризованными рукой и шерстью возникает электрическое поле и разность потенциалов. Когда эта разность потенциалов становится достаточно большой, чтобы преодолеть электрическую прочность воздуха, происходит электрический разряд — небольшой пробой воздуха. Этот разряд мы и наблюдаем в темноте как искорку.

Ответ: Происходит электризация трением: на руке и шерсти накапливаются статические электрические заряды, что приводит к возникновению электрического разряда (искры) между ними.

3. Собранная конструкция является гальваническим элементом, то есть химическим источником электрического тока. В этой системе стальная и алюминиевая проволоки служат электродами, так как они сделаны из разных металлов. Сок лимона или яблока содержит кислоту (например, лимонную или яблочную), которая является электролитом. Из-за разной химической активности металлов (алюминий химически более активен, чем железо, входящее в состав стали) при их погружении в электролит между ними возникает разность потенциалов. Когда электроды соединяются через внешнюю цепь (в данном случае, через гальванометр), эта разность потенциалов заставляет электроны двигаться упорядоченно от более активного металла (алюминия, который будет анодом) к менее активному (стали, которая будет катодом). Это упорядоченное движение заряженных частиц и есть электрический ток, который регистрирует гальванометр.

Ответ: Гальванометр показывает наличие тока, потому что два разных металла (сталь и алюминий), помещенные в электролит (сок лимона или яблока), создают гальванический элемент, генерирующий электрический ток.