Номер 1, страница 171 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. По какой причине может значительно увеличиться сила тока в сети?

1. Сила тока в электрической цепи описывается законом Ома: $I = U/R$, где $I$ — сила тока, $U$ — напряжение, а $R$ — сопротивление. В бытовых и промышленных электросетях напряжение $U$ поддерживается практически постоянным (например, 220 В в России). Из формулы следует, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, для значительного увеличения силы тока необходимо резкое уменьшение общего сопротивления цепи. Существуют две основные причины такого уменьшения.

Короткое замыкание (КЗ)

Это аварийный режим работы, при котором проводники с разными потенциалами (например, фазный и нулевой) соединяются друг с другом напрямую, минуя предусмотренную нагрузку (электроприбор). Сопротивление такого соединения ничтожно мало, оно близко к нулю. В результате, согласно закону Ома, при $R \to 0$ сила тока $I$ скачкообразно возрастает до очень больших, разрушительных значений. Это приводит к выделению огромного количества теплоты, сильному нагреву, плавлению изоляции и самих проводов, что может вызвать пожар. Ток короткого замыкания ограничен только внутренним сопротивлением источника питания и сопротивлением подводящих проводов.

Перегрузка сети

Это состояние возникает при одновременном включении в одну линию нескольких мощных электроприборов (например, электрочайник, микроволновая печь, обогреватель). Потребители в бытовой сети подключаются параллельно друг другу. При параллельном соединении общее сопротивление цепи $R_{общ}$ всегда меньше наименьшего из сопротивлений, включенных в цепь, и уменьшается с каждым новым подключенным прибором. Общая проводимость (величина, обратная сопротивлению) равна сумме проводимостей отдельных потребителей:$$ \frac{1}{R_{общ}} = \frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \dots + \frac{1}{R_n} $$Уменьшение общего сопротивления $R_{общ}$ при постоянном напряжении $U$ приводит к увеличению общего тока $I_{общ} = U/R_{общ}$. Если суммарный ток превышает номинальное значение, на которое рассчитана проводка и защитные устройства (автоматические выключатели), цепь оказывается перегруженной. Это также ведёт к опасному перегреву проводки.

Ответ: Сила тока в сети может значительно увеличиться из-за резкого уменьшения её общего сопротивления. Основными причинами этого являются: 1) короткое замыкание, когда происходит прямое соединение проводов с разным потенциалом в обход нагрузки; 2) перегрузка сети, когда в цепь параллельно включается слишком много мощных электроприборов.