Номер 680, страница 106 - гдз по физике 8 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Электрические явления. Закон Джоуля—Ленца - номер 680, страница 106.

Условие.

680. С какой целью при сварке и резке металлов используют большую силу тока (сотни ампер)?

Решение.

Решение

При сварке и резке металлов необходимо локально расплавить металл, что требует выделения очень большого количества теплоты за короткий промежуток времени. Процесс основан на тепловом действии электрического тока, которое описывается законом Джоуля–Ленца.

Количество теплоты ($\text{Q}$), выделяемое в проводнике при прохождении по нему электрического тока, определяется формулой:

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

где $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление участка цепи (в данном случае это сопротивление электрической дуги между электродом и свариваемой деталью), $\text{t}$ — время прохождения тока.

Из этой формулы видно, что количество выделяемой теплоты зависит от силы тока в квадратичной степени ($Q \sim I^2$). Это означает, что увеличение силы тока является самым эффективным способом для резкого увеличения выделяемой тепловой энергии. Чтобы достичь температуры, необходимой для плавления и резки металлов (которая может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия), требуется огромное количество теплоты. Использование тока силой в сотни ампер позволяет сгенерировать эту теплоту очень быстро и сконцентрировать её в небольшой области, обеспечивая качественную сварку или резку.

Ответ: Большую силу тока при сварке и резке металлов используют для того, чтобы выделить достаточное количество теплоты для плавления металла. Согласно закону Джоуля–Ленца, количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату силы тока ($Q = I^2Rt$), поэтому использование большого тока позволяет быстро и эффективно нагревать металл до температуры плавления.