Номер 1, страница 47 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Электрические явления. Самостоятельные работы. СР-37. Действия электрического тока. Вариант 1 - номер 1, страница 47.

Условие.

1. Почему горизонтально натянутая проволока заметно провисает при протекании по ней электрического тока (рис. 38)?

Рис. 38

Решение.

1. При прохождении электрического тока через проволоку, она нагревается. Это явление объясняется законом Джоуля-Ленца. Проводник обладает электрическим сопротивлением, и при движении по нему заряженных частиц (электронов) происходит их взаимодействие с ионами кристаллической решетки металла. В результате этого взаимодействия часть энергии электрического тока превращается во внутреннюю энергию проводника, что и вызывает его нагрев. Количество теплоты $\text{Q}$, выделяющееся в проводнике, определяется по формуле: $Q = I^2 R t$, где $\text{I}$ - сила тока, $\text{R}$ - сопротивление проволоки, $\text{t}$ - время прохождения тока.

Нагревание, в свою очередь, вызывает тепловое расширение материала, из которого сделана проволока. Для большинства веществ, включая металлы, увеличение температуры приводит к увеличению их линейных размеров. Удлинение проволоки $\Delta L$ можно рассчитать по формуле: $\Delta L = \alpha L_0 \Delta T$, где $L_0$ - начальная длина проволоки, $\alpha$ - коэффициент линейного теплового расширения материала, а $\Delta T$ - изменение температуры.

Так как концы проволоки жестко закреплены, а ее длина из-за нагрева увеличилась, первоначальное натяжение ослабевает. Под действием силы тяжести удлинившаяся проволока провисает. Чем больше сила тока, тем сильнее нагревается и удлиняется проволока, и тем заметнее она провисает.

Ответ: Горизонтально натянутая проволока провисает при протекании по ней электрического тока, потому что она нагревается (согласно закону Джоуля-Ленца), и в результате теплового расширения ее длина увеличивается, что приводит к провисанию под действием силы тяжести.