Электрические приборы, страница 105 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Невозможно представить нашу жизнь без телевизора, компьютера, стиральной машины, электрических ламп, электродрели и других электрических приборов.

Как они работают?

Какие законы описывают их работу?

Как они работают?

Все электрические приборы, такие как телевизор, компьютер, стиральная машина или электродрель, работают по общему принципу: они преобразуют электрическую энергию, получаемую из сети, в другие виды энергии — механическую, тепловую, световую или звуковую.

Когда прибор подключают к розетке и нажимают кнопку "включить", его внутренняя электрическая цепь замыкается, и по ней начинает течь электрический ток. В зависимости от назначения и конструкции прибора, эта электрическая энергия преобразуется следующим образом:

• В нагревательных приборах (электрический чайник, лампа накаливания, обогреватель) ток проходит через специальный элемент с большим сопротивлением — нагревательный элемент (ТЭН) или нить накала. Проходя через него, ток вызывает его сильный разогрев, в результате чего выделяется большое количество тепла и, в случае лампы, света.

• В приборах, выполняющих механическую работу (стиральная машина, электродрель, блендер), ключевым элементом является электродвигатель. Электрический ток, протекая по обмоткам двигателя, создает магнитное поле. Взаимодействие этого поля с магнитным полем статора (неподвижной части) или постоянных магнитов создает вращающий момент, который приводит в движение вал двигателя. Это вращение затем передается на барабан стиральной машины, сверло дрели и т.д.

• В сложных электронных устройствах (телевизор, компьютер) электрическая энергия используется для питания множества компонентов: микропроцессоров, памяти, дисплея, динамиков. Процессоры обрабатывают электрические сигналы (информацию), управляя выводом изображения на экран, воспроизведением звука и выполнением программ. Энергия здесь преобразуется в свет, звук и, неизбежно, в тепло, которое выделяется при работе электронных компонентов.

Ответ: Электрические приборы работают за счет преобразования электрической энергии в другие виды энергии (тепловую, механическую, световую, звуковую) при прохождении электрического тока через их внутренние цепи, состоящие из таких элементов, как нагреватели, электродвигатели и электронные компоненты.

Какие законы описывают их работу?

Работа всех электрических приборов подчиняется фундаментальным законам физики, в основном из раздела "Электричество и магнетизм".

• Закон Ома для участка цепи. Это один из важнейших законов, который связывает силу тока $I$, напряжение $U$ и сопротивление $R$: $I = \frac{U}{R}$. Он позволяет рассчитать ток в любой части цепи прибора, что является основой для проектирования всех электрических схем.

• Закон Джоуля-Ленца. Этот закон описывает тепловое действие тока. Он гласит, что количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике с током, равно произведению квадрата силы тока $I$, сопротивления проводника $R$ и времени прохождения тока $t$: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$. На этом законе основана работа всех электронагревательных приборов. Он также позволяет рассчитать нежелательный нагрев проводов и других элементов в любых устройствах.

• Законы электромагнетизма (включая силу Ампера и явление электромагнитной индукции). Эти законы описывают связь между электрическими и магнитными явлениями. Сила Ампера ($F_A = I \cdot B \cdot l \cdot \sin\alpha$) — это сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Именно она заставляет вращаться ротор в электродвигателях (в дрелях, стиральных машинах). Явление электромагнитной индукции используется в трансформаторах, которые повышают или понижают напряжение в блоках питания компьютеров и телевизоров.

• Закон сохранения энергии. Это универсальный закон, который применим и к электроприборам. Он гласит, что энергия не может быть создана или уничтожена, а только преобразована. Вся потребляемая прибором из сети электрическая энергия ($A = P \cdot t = U \cdot I \cdot t$) превращается в сумму полезной работы (например, вращение барабана) и выделившейся теплоты (потери энергии). Отношение полезной работы к затраченной энергии называется коэффициентом полезного действия (КПД) прибора.

Ответ: Работу электрических приборов описывают Закон Ома, Закон Джоуля-Ленца, законы электромагнетизма (сила Ампера, электромагнитная индукция) и фундаментальный Закон сохранения энергии.