Номер 6, страница 142 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

6. Для чего нужны предохранители?

6. Для чего нужны предохранители?

Предохранители — это одноразовые защитные устройства, основная задача которых заключается в защите электрических цепей и подключенных к ним приборов от повреждений, вызванных протеканием чрезмерно большого тока. Такой ток может возникнуть в двух основных случаях: при перегрузке или при коротком замыкании.

Перегрузка возникает, когда к цепи подключается слишком много потребителей, и их суммарная мощность превышает ту, на которую рассчитана проводка. Это приводит к тому, что общий ток в цепи становится больше номинального (допустимого) значения.

Короткое замыкание (КЗ) — это соединение двух точек цепи с разными потенциалами (например, фазы и нуля) через очень низкое сопротивление, практически стремящееся к нулю. Согласно закону Ома $I = U/R$, при резком падении сопротивления ($R \rightarrow 0$) сила тока $I$ лавинообразно возрастает до очень больших значений.

Протекание большого тока через проводник крайне опасно. В соответствии с законом Джоуля-Ленца, количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике, пропорционально квадрату силы тока: $Q = I^2Rt$. Резкое увеличение тока приводит к интенсивному выделению тепла, что может вызвать:

1. Перегрев и плавление изоляции проводов, что может привести к еще более серьезным коротким замыканиям.

2. Повреждение или полный выход из строя чувствительных компонентов электронных устройств.

3. Возгорание проводки и, как следствие, пожар.

Предохранитель решает эту проблему, работая как самое слабое звено в цепи. Его конструкция включает в себя легкоплавкий элемент (обычно тонкую проволоку или пластину из специального сплава с низкой температурой плавления), который рассчитан на определенный номинальный ток. Пока ток в цепи не превышает этого значения, предохранитель не оказывает на нее влияния. Однако как только ток превышает номинал, легкоплавкий элемент практически мгновенно нагревается до температуры плавления и разрывает цепь. Подача тока прекращается, предотвращая повреждение оборудования и возникновение пожара. После срабатывания сгоревший предохранитель необходимо заменить на новый с тем же номиналом.

Ответ: Предохранители нужны для автоматического разрыва электрической цепи при возникновении в ней токов, превышающих допустимые значения (из-за перегрузки или короткого замыкания), с целью защиты электропроводки и электроприборов от повреждения и предотвращения пожара.