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

8. Как работает тепловой расцепитель?

8. Как работает тепловой расцепитель?

Тепловой расцепитель является частью автоматического выключателя и служит для защиты электрических цепей от перегрузок, то есть от длительного протекания тока, превышающего номинальное значение. Основным элементом теплового расцепителя является биметаллическая пластина. Она состоит из двух прочно соединенных слоев различных металлов (например, сталь и латунь), обладающих разными коэффициентами теплового расширения. Эта пластина (или находящийся рядом с ней нагревательный элемент) включается в цепь последовательно. При прохождении электрического тока через нее она нагревается в соответствии с законом Джоуля-Ленца, который описывает количество выделяемой теплоты: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$. В нормальном рабочем режиме выделяемое тепло невелико, и форма пластины остается неизменной. Однако при возникновении перегрузки сила тока $I$ возрастает, что приводит к значительному увеличению выделяемого тепла $Q$ и сильному нагреву пластины. Поскольку один из металлов в пластине расширяется при нагреве сильнее другого, пластина изгибается. Этот изгиб механически воздействует на спусковой механизм выключателя, который размыкает контакты и прерывает ток в цепи. Время срабатывания теплового расцепителя обратно пропорционально величине тока перегрузки: чем больше ток, тем быстрее происходит срабатывание. После отключения цепи биметаллическая пластина остывает, выпрямляется, и только после этого выключатель можно включить повторно.

Ответ: Работа теплового расцепителя основана на свойстве биметаллической пластины изгибаться при нагреве из-за разного теплового расширения ее слоев. При токовой перегрузке пластина нагревается протекающим током, изгибается и механически воздействует на механизм выключателя, размыкая цепь.

9. На чем основан принцип работы электрического предохранителя?

Принцип работы электрического предохранителя основан на тепловом действии электрического тока. Главной частью предохранителя является плавкая вставка — короткий проводник из легкоплавкого металла или сплава (например, свинца, олова), который имеет определенное, точно рассчитанное сечение. Эта вставка помещена в невозгораемый корпус, обычно из керамики или стекла. Предохранитель включается в цепь последовательно с защищаемым прибором или участком цепи. Пока ток в цепи не превышает номинального значения, плавкая вставка пропускает его, незначительно нагреваясь, и тепло успевает рассеиваться в окружающую среду. Если же в цепи возникает короткое замыкание или значительная перегрузка, сила тока резко возрастает. В соответствии с законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), в плавкой вставке мгновенно выделяется большое количество тепла. Температура вставки быстро достигает точки плавления, и она расплавляется, или "перегорает". В результате цепь разрывается, и протекание тока прекращается, что спасает подключенное оборудование и проводку от повреждения. Предохранитель является одноразовым защитным устройством, и после срабатывания его необходимо заменить новым с такими же характеристиками.

Ответ: Принцип работы электрического предохранителя основан на тепловом действии тока. Он содержит плавкую вставку, которая при протекании чрезмерного тока (перегрузки или короткого замыкания) нагревается, плавится и разрывает электрическую цепь.