Номер 10, страница 26 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-11. Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи - номер 10, страница 26.

Условие.

10. Почему реостаты изготавливают из проволоки с большим удельным сопротивлением? Каким недостатком обладал бы реостат с обмоткой из медной проволоки?

Решение.

Решение

Почему реостаты изготавливают из проволоки с большим удельным сопротивлением?

Реостат – это прибор, предназначенный для регулирования силы тока или напряжения в электрической цепи путем изменения сопротивления. Сопротивление проводника определяется формулой: $R = \rho \frac{l}{S}$, где $\text{R}$ – сопротивление, $\rho$ – удельное сопротивление материала, $\text{l}$ – длина проводника, а $\text{S}$ – площадь его поперечного сечения.

Из формулы видно, что сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению материала $\rho$. Для того чтобы реостат мог создавать в цепи значительное сопротивление, имея при этом компактные размеры (т.е. не слишком большую длину проволоки $\text{l}$ и не слишком малое сечение $\text{S}$), необходимо использовать материал с высоким значением $\rho$. Именно поэтому для изготовления реостатов применяют специальные сплавы, такие как нихром, константан, манганин, которые обладают высоким удельным сопротивлением.

Ответ: Реостаты изготавливают из проволоки с большим удельным сопротивлением для того, чтобы получить необходимое большое значение сопротивления при относительно небольшой длине проволоки, что делает прибор компактным и удобным в использовании.

Каким недостатком обладал бы реостат с обмоткой из медной проволоки?

Медь является отличным проводником и, соответственно, обладает очень низким удельным сопротивлением. Если бы реостат был изготовлен из медной проволоки, он обладал бы несколькими существенными недостатками:

1. Громоздкость. Из-за низкого удельного сопротивления меди для получения сколько-нибудь значительного сопротивления потребовалась бы проволока огромной длины. Например, чтобы получить такое же сопротивление, как у нихромового реостата, медная проволока должна быть в десятки раз длиннее (при одинаковой толщине). Это сделало бы прибор чрезвычайно громоздким, тяжелым и непрактичным.

2. Нестабильность работы. Медь имеет значительный температурный коэффициент сопротивления. Это означает, что при прохождении тока проволока реостата будет нагреваться, и ее сопротивление будет заметно увеличиваться. В результате сопротивление реостата зависело бы не только от положения ползунка, но и от силы тока и времени работы, что делало бы его показания нестабильными и непредсказуемыми. Специальные сплавы для реостатов (например, константан) выбирают в том числе и потому, что их сопротивление почти не зависит от температуры.

3. Риск перегорания. Чтобы увеличить сопротивление медной проволоки, можно было бы сделать ее очень тонкой (уменьшить площадь сечения $\text{S}$). Однако такая проволока легко перегревалась бы и могла перегореть даже при небольших токах, что делает ее ненадежной для использования в качестве регулирующего элемента.

Ответ: Реостат с обмоткой из медной проволоки обладал бы главным недостатком: для получения значительного сопротивления потребовалась бы проволока очень большой длины, что сделало бы прибор громоздким и непрактичным. Кроме того, его сопротивление сильно зависело бы от температуры, что делало бы его работу нестабильной.