Задания для развития, страница 138 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

• Как вы думаете, как и где можно использовать тот факт, что электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его?

Факт нагрева проводника электрическим током — это проявление теплового действия тока, которое описывается законом Джоуля—Ленца. Когда упорядоченно движущиеся электроны в проводнике сталкиваются с ионами его кристаллической решетки, они передают им часть своей кинетической энергии. Эта энергия увеличивает интенсивность колебаний ионов, что макроскопически воспринимается как повышение температуры проводника. Количество выделяемой теплоты Q определяется формулой: $Q = I^2Rt$, где I — сила тока, R — сопротивление проводника, а t — время прохождения тока. Это фундаментальное явление нашло широчайшее применение в самых разных областях техники и в быту.

Бытовые нагревательные приборы
Это наиболее обширная и известная область применения теплового действия тока. В основе всех таких приборов лежит нагревательный элемент — проводник, специально изготовленный из материала с высоким электрическим сопротивлением (например, сплав нихром). При прохождении тока он сильно нагревается и отдает тепло окружающей среде. Примерами служат: электрические плиты и духовки, микроволновые печи (в режиме гриля), электрические чайники, кофеварки, бойлеры, утюги, фены, плойки для волос, паяльники, а также всевозможные электрические обогреватели (масляные радиаторы, конвекторы, тепловентиляторы).

Освещение
Классическим примером являются лампы накаливания. В них электрический ток пропускается через тонкую спираль (нить накала), изготовленную из тугоплавкого металла (обычно вольфрама). Нить раскаляется до очень высокой температуры (около 2500–3000 °C) и начинает испускать яркий видимый свет. Несмотря на то что значительная часть энергии (около 95%) в таких лампах превращается в тепло, а не в свет, что делает их неэффективными по сравнению с современными источниками, именно они на протяжении целого века были основным способом электрического освещения.

Устройства защиты электрических цепей
Нагрев проводника током используется для защиты электрических сетей и приборов от опасных перегрузок и коротких замыканий. Плавкие предохранители — это устройства, содержащие тонкую проволочку из легкоплавкого материала. Если сила тока в цепи превышает номинальное значение, проволочка быстро нагревается, плавится и разрывает цепь, тем самым прекращая подачу тока и предотвращая повреждение оборудования или возникновение пожара. Автоматические выключатели теплового типа работают по схожему принципу: при перегрузке ток нагревает биметаллическую пластину, которая, изгибаясь, приводит в действие механизм размыкания цепи.

Промышленность и медицина
Тепловое действие тока имеет важное значение в промышленных технологиях и в медицине. В промышленности оно используется в мощных электрических печах для плавки и термообработки металлов (дуговые, индукционные, муфельные печи). Электрическая сварка (дуговая или контактная) основана на выделении огромного количества тепла в точке контакта, которое расплавляет свариваемые детали. В медицине, в частности в хирургии, применяется метод электрокоагуляции: высокочастотный ток используется для разрезания тканей и одновременной остановки кровотечения за счет "прижигания" (коагуляции) сосудов.

Ответ: Факт нагрева проводника электрическим током (тепловое действие тока) используется в бытовых нагревательных приборах (например, чайники, плиты, обогреватели), в осветительных приборах (лампы накаливания), в устройствах защиты электрических цепей (плавкие предохранители, автоматические выключатели), а также в промышленности (электросварка, электроплавка металлов) и медицине (электрохирургия).