Номер 3, страница 171 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Чем объяснить, что при коротком замыкании сила тока в цепи может достигнуть огромного значения?

2. В чём причина короткого замыкания?

Короткое замыкание — это электрическое соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Такое соединение происходит по пути с очень малым сопротивлением.

Основными причинами возникновения короткого замыкания являются: нарушение изоляции проводов из-за старения, перегрева или механических повреждений, что приводит к соприкосновению проводников; неправильный монтаж электропроводки или ремонт электроприборов; попадание посторонних проводящих предметов или воды на токоведущие части; перенапряжение в сети, способное пробить изоляцию.

Ответ: Причина короткого замыкания заключается в возникновении непредусмотренного конструкцией соединения участков цепи с разными потенциалами через очень малое сопротивление, что чаще всего вызвано повреждением изоляции проводов.

3. Чем объяснить, что при коротком замыкании сила тока в цепи может достигнуть огромного значения?

Это явление объясняется законом Ома для полной цепи. Сила тока $I$ в цепи определяется по формуле: $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$, где $\mathcal{E}$ — электродвижущая сила (ЭДС) источника тока, $R$ — сопротивление внешней цепи (нагрузки, например, электроприборов), а $r$ — внутреннее сопротивление источника тока.

В нормальном режиме работы сопротивление нагрузки $R$ имеет значительную величину, которая ограничивает силу тока до безопасных значений. При коротком замыкании нагрузка фактически отключается, и ток идёт по пути с очень низким сопротивлением. Это означает, что внешнее сопротивление $R$ стремится к нулю ($R \approx 0$).

В этом случае формула для силы тока (тока короткого замыкания $I_{кз}$) принимает вид: $I_{кз} \approx \frac{\mathcal{E}}{r}$.

Поскольку внутреннее сопротивление источника тока $r$ обычно очень мало (доли Ома), а ЭДС $\mathcal{E}$ остаётся прежней, сила тока $I_{кз}$ достигает очень больших, разрушительных значений.

Ответ: Согласно закону Ома для полной цепи, сила тока обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. При коротком замыкании внешнее сопротивление цепи резко уменьшается почти до нуля, и ток ограничивается лишь очень малым внутренним сопротивлением источника, что и приводит к его огромному увеличению.

4. Каково назначение предохранителей, включаемых в сеть?

Предохранители — это защитные устройства, предназначенные для разрыва электрической цепи в случае, если сила тока в ней превысит допустимое значение. Их основное назначение — защита электрической сети и подключенных к ней приборов от повреждения из-за перегрузок и токов короткого замыкания.

Принцип действия предохранителя основан на тепловом эффекте тока. Он содержит легкоплавкий проводник, рассчитанный на определённую силу тока. Когда ток в цепи превышает это номинальное значение, проводник в предохранителе нагревается, плавится и разрывает цепь. Это прекращает подачу электричества, предотвращая перегрев проводки, который может вызвать пожар, и защищая электроприборы от выхода из строя.

Ответ: Назначение предохранителей — автоматически размыкать электрическую цепь при превышении силы тока установленного безопасного предела, тем самым защищая проводку от перегрева и возгорания, а электроприборы — от повреждения.