Задания для развития, страница 132 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

• Как объяснить, почему нагревается проводник при пропускании через него тока? Какие процессы происходят в проводнике при этом?

Нагрев проводника при прохождении через него электрического тока объясняется взаимодействием движущихся заряженных частиц (в металлах — электронов) со структурой самого проводника, а именно с ионами его кристаллической решетки.

Процессы, происходящие в проводнике

1. Электрический ток в металле — это упорядоченное движение свободных электронов. Под действием внешнего электрического поля электроны приобретают скорость и начинают двигаться в определенном направлении.

2. Проводник не является пустым пространством. Он состоит из кристаллической решетки, в узлах которой находятся положительно заряженные ионы (атомы, потерявшие свободные электроны). Движущиеся электроны постоянно сталкиваются с этими ионами.

3. При каждом столкновении электроны передают часть своей кинетической энергии, полученной от электрического поля, ионам кристаллической решетки.

4. Получив дополнительную энергию, ионы начинают колебаться с большей амплитудой и частотой вокруг своих положений равновесия. Интенсивность теплового движения частиц вещества — это и есть его внутренняя энергия.

5. Увеличение внутренней энергии проводника макроскопически проявляется как повышение его температуры, то есть его нагрев. Таким образом, работа электрического тока по перемещению зарядов преобразуется в тепловую энергию.

Этот эффект количественно описывается законом Джоуля-Ленца. Количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике с током, определяется формулой:

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

где:

• $I$ — сила тока, протекающего через проводник;

• $R$ — электрическое сопротивление проводника, которое как раз и характеризует степень противодействия материала движению электронов (т.е. частоту и интенсивность столкновений);

• $t$ — время, в течение которого протекает ток.

Ответ: Проводник нагревается из-за того, что движущиеся под действием электрического поля свободные электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки проводника. В результате этих столкновений кинетическая энергия электронов переходит в энергию тепловых колебаний ионов, что приводит к увеличению внутренней энергии и температуры проводника.