Номер 1, страница 126 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. На каком опыте можно показать тепловое действие тока?

1. На каком опыте можно показать тепловое действие тока?

Тепловое действие тока можно продемонстрировать с помощью простого опыта, показывающего нагревание проводника при прохождении через него электрического тока. Этот эффект, известный как закон Джоуля-Ленца, является фундаментальным и лежит в основе работы множества бытовых и промышленных приборов, таких как электрические чайники, утюги, обогреватели и лампы накаливания.

Решение

Описание опыта

Для демонстрации теплового действия тока можно собрать простую электрическую цепь.

Необходимое оборудование:

• Источник постоянного тока (например, аккумулятор или лабораторный блок питания, способный выдать ток в несколько ампер);
• Проводник с высоким электрическим сопротивлением (чаще всего используют отрезок нихромовой проволоки, например, в виде спирали);
• Соединительные провода с зажимами ("крокодилами");
• Ключ (выключатель) для замыкания и размыкания цепи.

Порядок проведения опыта:

1. Собрать электрическую цепь, последовательно соединив источник тока, ключ и нихромовую проволоку. Проволоку следует закрепить на непроводящем и негорючем основании.
2. Перед началом опыта убедиться, что проволока имеет комнатную температуру.
3. Замкнуть ключ. По проволоке начнет протекать электрический ток.
4. Наблюдать за изменениями, происходящими с проволокой. Уже через несколько секунд можно будет заметить, что она сильно нагрелась. Если сила тока достаточно велика, проволока раскалится и начнет светиться сначала красным, а затем и оранжево-желтым светом.
5. Для более наглядной демонстрации можно поднести к раскаленной проволоке кусочек бумаги (он обуглится и может загореться) или капнуть на нее водой (вода мгновенно зашипит и испарится).
6. Разомкнуть ключ, чтобы прекратить нагрев.

Физическое объяснение:

Прохождение электрического тока через металлический проводник представляет собой направленное движение свободных электронов. Двигаясь, электроны постоянно сталкиваются с ионами, находящимися в узлах кристаллической решетки металла. В результате этих столкновений электроны передают часть своей кинетической энергии ионам, что приводит к увеличению амплитуды их колебаний. Усиление колебаний ионов кристаллической решетки и есть нагревание тела, то есть увеличение его внутренней энергии. Эта внутренняя энергия выделяется в окружающую среду в виде теплоты.

Количество выделяемой теплоты ($Q$) определяется законом Джоуля-Ленца:

$Q = I^2 R t$

где $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление проводника, $t$ — время прохождения тока. Опыт наглядно подтверждает этот закон: чем больше сила тока и сопротивление проводника, тем быстрее и сильнее он нагревается.

Ответ: Тепловое действие тока можно продемонстрировать на опыте, в котором через проводник с высоким сопротивлением (например, нихромовую проволоку) пропускают электрический ток. Для этого собирают цепь из источника тока, ключа и проволоки. При замыкании цепи проволока нагревается, что можно наблюдать визуально (покраснение, свечение) и по воздействию на другие предметы (обугливание бумаги, испарение воды). Этот опыт показывает превращение электрической энергии в тепловую.