Номер 3, страница 62 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Электрические явления. Самостоятельные работы. СР-49. Короткое замыкание. Предохранители. Вариант 1 - номер 3, страница 62.

Условие.

3. На чём основано действие предохранителя, применяемого в квартирной проводке?

Решение.

Решение

Действие предохранителя, применяемого в квартирной проводке, основано на тепловом действии электрического тока. Основная функция предохранителя — это защита электрической цепи от токов перегрузки и короткого замыкания, которые могут вызвать перегрев проводов, их возгорание и повреждение электроприборов.

В конструкцию предохранителя входит специальный элемент — плавкая вставка. Это тонкий проводник, изготовленный из легкоплавкого металла (например, свинца или его сплавов), который включается в цепь последовательно. Когда через этот проводник протекает электрический ток, в нем, согласно закону Джоуля-Ленца, выделяется количество теплоты $\text{Q}$, описываемое формулой:

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

где $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление проводника, а $\text{t}$ — время протекания тока.

В нормальном режиме работы сила тока не превышает номинальное значение, на которое рассчитан предохранитель. Выделяемое тепло успевает рассеиваться в окружающую среду, и температура плавкой вставки остается ниже температуры плавления.

При возникновении в цепи короткого замыкания или значительной перегрузки сила тока $\text{I}$ резко возрастает. Из-за квадратичной зависимости от силы тока ($I^2$) количество выделяемой теплоты $\text{Q}$ стремительно увеличивается. Это приводит к быстрому нагреву плавкой вставки до температуры плавления. Проводник расплавляется (перегорает), разрывая тем самым электрическую цепь.

Прекращение тока предотвращает дальнейший перегрев проводки и защищает подключенные к ней устройства от повреждения, а помещение — от возможного пожара.

Ответ: Действие предохранителя основано на тепловом действии электрического тока. При протекании тока, превышающего номинальное значение, легкоплавкий элемент внутри предохранителя нагревается до температуры плавления (согласно закону Джоуля-Ленца), расплавляется и разрывает электрическую цепь, защищая ее от повреждений при перегрузках и коротких замыканиях.