Номер 2, страница 126 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Имеет ли значение для теплового действия тока его направление?

Нет, направление электрического тока не имеет значения для его теплового действия. Это следует из физического смысла явления и математического выражения закона Джоуля — Ленца.

Решение

Тепловое действие тока описывается законом Джоуля — Ленца, который устанавливает связь между количеством выделившейся в проводнике теплоты и параметрами электрического тока. Формула закона выглядит следующим образом:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

где:

$Q$ – количество теплоты,

$I$ – сила тока,

$R$ – сопротивление проводника,

$t$ – время прохождения тока.

В этой формуле сила тока $I$ находится в квадрате ($I^2$). Это означает, что даже если мы изменим направление тока на противоположное (что математически эквивалентно изменению знака $I$ на $-I$), результат вычислений не изменится, так как квадрат отрицательного числа равен квадрату положительного числа: $(-I)^2 = I^2$.

Следовательно, количество выделяемой теплоты зависит от величины (модуля) силы тока, но не от его направления.

На микроскопическом уровне нагрев проводника происходит из-за того, что движущиеся под действием электрического поля заряженные частицы (например, электроны в металлах) сталкиваются с ионами кристаллической решетки. В результате этих столкновений часть кинетической энергии направленного движения частиц передается решетке, увеличивая ее внутреннюю энергию, что мы и воспринимаем как нагрев. Этот процесс передачи энергии при столкновениях не зависит от того, в каком направлении движется поток зарядов.

Практическим подтверждением этого факта является работа бытовых нагревательных приборов (электрических плит, чайников, обогревателей, ламп накаливания) в сетях переменного тока. В таких сетях направление тока меняется на противоположное 100 раз в секунду (при частоте 50 Гц), однако приборы стабильно выделяют тепло, так как нагрев происходит в течение обоих полупериодов.

Ответ: нет, направление тока для его теплового действия значения не имеет, поскольку количество выделяемой теплоты пропорционально квадрату силы тока, а квадрат величины не зависит от ее знака (направления).