Номер 470, страница 73 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Электрическое сопротивление проводников - номер 470, страница 73.

Условие.

470. Почему для изготовления электрических проводов обычно применяют медную или алюминиевую проволоку?

Решение.

Для изготовления электрических проводов обычно применяют медную или алюминиевую проволоку, поскольку эти металлы обладают наиболее оптимальным сочетанием необходимых для этого свойств: электрических, физических и экономических. Рассмотрим эти свойства подробнее.

1. Высокая электропроводность. Основное требование к материалу для проводов — способность хорошо проводить электрический ток, то есть иметь низкое удельное электрическое сопротивление. Медь и алюминий являются одними из лучших проводников после серебра. Их удельное сопротивление составляет:
- для меди: $ \rho_{Cu} \approx 1.68 \cdot 10^{-8} $ Ом·м;
- для алюминия: $ \rho_{Al} \approx 2.82 \cdot 10^{-8} $ Ом·м.
Чем ниже сопротивление, тем меньше энергии теряется в виде тепла при прохождении тока. Хотя серебро проводит ток еще лучше ($ \rho_{Ag} \approx 1.59 \cdot 10^{-8} $ Ом·м), его высокая стоимость делает его применение непрактичным для массового производства.

2. Доступность и стоимость. Медь и алюминий — широко распространенные в природе и относительно недорогие металлы. Это позволяет производить провода в больших количествах без чрезмерных затрат, что критически важно для создания и поддержания электрических сетей.

3. Важные физические свойства.
- Пластичность и прочность. Оба металла достаточно пластичны, что позволяет легко вытягивать из них проволоку различного диаметра. В то же время они обладают достаточной механической прочностью, чтобы выдерживать монтажные нагрузки и натяжение.
- Коррозионная стойкость. Медь достаточно устойчива к окислению в обычных условиях. Алюминий же мгновенно покрывается на воздухе тонкой, но очень прочной оксидной пленкой, которая защищает его от дальнейшей коррозии. Это обеспечивает долговечность проводов.
- Малый вес (особенно для алюминия). Плотность алюминия ($2700$ кг/м³) почти в три раза меньше плотности меди ($8960$ кг/м³). Это делает алюминий идеальным материалом для воздушных линий электропередачи (ЛЭП), так как легкие провода создают меньшую нагрузку на опоры, что позволяет удешевить строительство ЛЭП.

Таким образом, выбор между медью и алюминием зависит от конкретной задачи. Медь, как лучший проводник, чаще используется во внутренней проводке зданий и в электроприборах. Более легкий и дешевый алюминий незаменим в силовых кабелях и воздушных линиях электропередачи.

Ответ: Медную и алюминиевую проволоку используют для изготовления электрических проводов, так как они обладают уникальным сочетанием высокой электропроводности, достаточной механической прочности, пластичности, коррозионной стойкости и, что немаловажно, относительно низкой стоимости и широкой доступности.