Номер 2, страница 29 - гдз по физике 8 класс дидактические материалы Марон, Марон

Тренировочные задания. Электрические явления. ТЗ-13. Закон Джоуля—Ленца - номер 2, страница 29.

Условие.

2. Почему при сборке электрической цепи в местах плохого контакта выделяется большое количество теплоты?

Решение.

Выделение большого количества теплоты в местах плохого контакта при сборке электрической цепи объясняется законом Джоуля-Ленца. Согласно этому закону, количество теплоты $\text{Q}$, выделяющееся в проводнике за время $\text{t}$, прямо пропорционально квадрату силы тока $\text{I}$, сопротивлению проводника $\text{R}$ и времени прохождения тока:

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

Место плохого контакта в электрической цепи характеризуется очень высоким электрическим сопротивлением по сравнению с сопротивлением остальных участков цепи (например, соединительных проводов). Высокое сопротивление в точке контакта может возникать из-за малой площади соприкосновения проводников, наличия на их поверхности оксидной пленки, которая является плохим проводником, или из-за различных загрязнений. Все эти факторы приводят к локальному увеличению сопротивления.

Все элементы электрической цепи, включая места контактов, соединены последовательно. При последовательном соединении сила тока $\text{I}$ во всех участках цепи одинакова.

Из формулы закона Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$) следует, что при постоянной силе тока $\text{I}$ количество выделяемой теплоты $\text{Q}$ прямо пропорционально сопротивлению $\text{R}$ участка цепи. Поскольку сопротивление в месте плохого контакта ($R_{контакта}$) значительно больше сопротивления проводов ($R_{провода}$), то и количество теплоты, выделяющееся на этом участке ($Q_{контакта}$), будет во много раз больше, чем на других участках цепи с хорошей проводимостью.

Это локальное выделение большого количества тепла приводит к сильному нагреву, который может вызвать оплавление изоляции, повреждение проводников и даже стать причиной пожара.

Ответ: В местах плохого контакта электрическое сопротивление значительно выше, чем в остальных частях цепи. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество выделяемой теплоты прямо пропорционально сопротивлению участка цепи ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$). Так как сила тока во всей цепи одинакова, на участке с большим сопротивлением (в месте плохого контакта) выделяется большее количество теплоты.