Номер 1, страница 142 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

1. Как работают электронагревательные приборы?

1. Как работают электронагревательные приборы?

Принцип работы всех электронагревательных приборов основан на тепловом действии электрического тока, которое описывается законом Джоуля-Ленца. Основным элементом любого такого прибора является нагревательный элемент — проводник, специально предназначенный для эффективного преобразования электрической энергии в тепловую.

Для изготовления нагревательных элементов используют специальные сплавы, чаще всего нихром (сплав никеля и хрома) или фехраль (сплав железа, хрома и алюминия). Эти материалы выбраны потому, что они обладают тремя ключевыми свойствами: высоким удельным электрическим сопротивлением (чтобы выделять много тепла), высокой температурой плавления (чтобы не расплавиться при сильном нагреве) и жаростойкостью (способностью противостоять окислению на воздухе при высоких температурах).

Процесс нагрева происходит следующим образом. Когда прибор включают в сеть, через нагревательный элемент начинает течь электрический ток. Движущиеся электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки материала проводника. При каждом таком столкновении часть кинетической энергии электронов передается ионам, что заставляет их колебаться интенсивнее. Это увеличение интенсивности колебаний ионов решетки и есть увеличение внутренней энергии проводника, которое мы воспринимаем как его нагрев. Затем нагретый элемент передает тепло окружающим телам (воздуху, воде, металлической плите) посредством теплопроводности, конвекции и излучения.

Количество теплоты ($Q$), которое выделяется в проводнике с током, можно рассчитать по закону Джоуля-Ленца:

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

В этой формуле $I$ – это сила тока, $R$ – сопротивление проводника, а $t$ – время, в течение которого протекает ток. Как видно из формулы, чем больше сопротивление проводника и сила тока в нем, тем больше тепла выделится. Именно поэтому в таких приборах, как электрические чайники, утюги, обогреватели, паяльники и фены, используют нагревательные элементы с большим сопротивлением.

Ответ: Работа электронагревательных приборов основана на явлении выделения тепла в проводнике при прохождении через него электрического тока (тепловое действие тока, описываемое законом Джоуля-Ленца). Ключевым компонентом является нагревательный элемент, изготовленный из материала с высоким электрическим сопротивлением. При протекании тока электрическая энергия преобразуется в тепловую, которая используется для нагрева.