Номер 2, страница 170 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

2. Приведите примеры использования теплового действия тока.

2. Тепловое действие тока, описываемое законом Джоуля-Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), находит широкое применение в быту и технике. Суть явления заключается в том, что при прохождении электрического тока через проводник с сопротивлением $R$ в течение времени $t$ выделяется количество теплоты $Q$. Это свойство используется в самых разнообразных устройствах, где основной целью является нагрев.

Примеры использования:

• Бытовые электронагревательные приборы: электрические плиты и духовки, утюги, электрические чайники, водонагреватели (бойлеры), паяльники, фены, электрические обогреватели (масляные радиаторы, конвекторы, тепловентиляторы). Во всех этих устройствах основной элемент — спираль или тэн с высоким сопротивлением, которая нагревается при прохождении тока.
• Осветительные приборы: классические лампы накаливания. В них тонкая вольфрамовая нить с большим сопротивлением под действием тока раскаляется до очень высокой температуры и начинает испускать видимый свет.
• Промышленные установки: мощные электропечи для плавки и термообработки металлов, аппараты для электросварки, где высокая температура в месте электрического контакта используется для плавления и соединения металлических деталей.
• Защитные устройства: плавкие предохранители. Они содержат легкоплавкий проводник, который рассчитан на определенную силу тока. При превышении этого значения проводник быстро нагревается, плавится и разрывает электрическую цепь, защищая приборы и проводку от повреждения.

Ответ: Примеры использования теплового действия тока включают бытовые нагревательные приборы (плиты, утюги, чайники), лампы накаливания, промышленные плавильные печи, аппараты для электросварки и плавкие предохранители.

3. Металл или сплав, предназначенный для изготовления спиралей электроплиток и других нагревательных элементов, должен обладать рядом специфических свойств, чтобы эффективно, безопасно и долго выполнять свою функцию. Количество теплоты, выделяемое спиралью, определяется законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2 R t$. Чтобы получить большое количество теплоты $Q$, необходимо, чтобы спираль имела большое электрическое сопротивление $R$. Сопротивление проводника зависит от его свойств по формуле $R = \rho \frac{L}{S}$, где $\rho$ – удельное сопротивление материала, $L$ – его длина, а $S$ – площадь поперечного сечения.

Исходя из этого, основные требования к материалу следующие:

1. Высокое удельное электрическое сопротивление ($\rho$). Это свойство позволяет изготовить нагревательный элемент значительного сопротивления, не делая его при этом чрезмерно длинным и громоздким. Чем выше $\rho$, тем короче и компактнее может быть спираль.
2. Высокая температура плавления. Спираль в процессе работы раскаляется докрасна, ее рабочая температура может достигать 800–1100 °C. Материал не должен плавиться или даже размягчаться при таких температурах, чтобы сохранить свою форму и работоспособность.
3. Жаростойкость (или окалиностойкость). Это способность материала сопротивляться окислению кислородом воздуха при высоких температурах. Если материал будет активно окисляться (покрываться окалиной), он быстро станет хрупким, его сечение уменьшится, сопротивление изменится, и в итоге он разрушится.

Этим требованиям хорошо отвечают специальные сплавы, такие как нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (сплав железа, хрома и алюминия), которые широко используются для изготовления нагревательных элементов.

Ответ: Металл для спиралей электроплиток должен обладать высоким удельным электрическим сопротивлением, высокой температурой плавления и высокой жаростойкостью (сопротивлением окислению при нагревании).