Страница 117 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что такое электрический ток?

Электрический ток — это направленное (упорядоченное) движение частиц или квазичастиц, являющихся носителями электрического заряда.

В различных средах носителями заряда могут быть разные частицы. Например, в металлах и других проводниках — это свободные электроны. В электролитах (растворах и расплавах солей, кислот, щелочей) — это ионы (положительно и отрицательно заряженные атомы). В газах при их ионизации — это ионы и электроны, а в полупроводниках — это электроны и так называемые «дырки» (квазичастицы, представляющие собой вакантное место электрона).

Для возникновения и поддержания электрического тока в веществе необходимо выполнение двух основных условий. Во-первых, это наличие свободных носителей заряда, то есть частиц, которые могут свободно перемещаться по веществу. Во-вторых, это наличие электрического поля, которое будет создавать силу, действующую на эти заряды и заставляющую их двигаться в определенном направлении. Электрическое поле в проводнике создается источниками тока (например, батарейками, аккумуляторами, генераторами).

Исторически сложилось, что за направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Таким образом, в металлических проводниках, где носителями являются отрицательно заряженные электроны, направление тока формально считается противоположным направлению движения электронов.

Основной количественной характеристикой электрического тока является сила тока, обозначаемая буквой $I$. Сила тока — это скалярная величина, равная отношению электрического заряда $\Delta q$, прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени $\Delta t$, к этому промежутку времени. Математически это выражается формулой: $I = \frac{\Delta q}{\Delta t}$. Единицей измерения силы тока в Международной системе единиц (СИ) является Ампер (обозначение: А).

Электрический ток проявляет себя через различные действия:

• Тепловое действие: проводник, по которому течет ток, нагревается (это явление описывается законом Джоуля-Ленца).

• Магнитное действие: вокруг любого проводника с током возникает магнитное поле. Это действие является основным и проявляется всегда.

• Химическое действие: при прохождении тока через некоторые жидкости (электролиты) на электродах могут выделяться вещества, входящие в состав электролита (этот процесс называется электролизом).

Ответ: Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

2. Каковы условия существования электрического тока?

1. Что такое электрический ток?

Электрический ток — это упорядоченное, то есть направленное, движение частиц, обладающих электрическим зарядом. В разных средах носителями заряда выступают разные частицы: в металлах — это свободные электроны, в растворах и расплавах электролитов — положительные и отрицательные ионы, в газах — ионы и электроны, а в полупроводниках — электроны и так называемые «дырки». Важно отметить, что хаотическое тепловое движение зарядов само по себе током не является, ток возникает лишь при появлении упорядоченной составляющей в их движении под действием электрического поля.

Ответ: Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.

2. Каковы условия существования электрического тока?

Для возникновения и длительного существования электрического тока необходимо одновременное выполнение нескольких условий. Во-первых, в среде должны присутствовать свободные носители заряда — частицы, которые могут свободно перемещаться и переносить заряд (например, электроны в металлах). Во-вторых, необходимо наличие электрического поля, которое будет создавать силу, действующую на эти заряды и приводящую их в упорядоченное движение. Такое поле создается источником тока (например, аккумулятором или генератором). В-третьих, для непрерывного протекания тока цепь должна быть замкнутой, так как это обеспечивает непрерывный путь для движения зарядов.

Ответ: Условиями существования электрического тока являются: наличие свободных носителей заряда, наличие создающего их направленное движение электрического поля и замкнутость электрической цепи.

3. Направление движения каких частиц в проводнике принимают за направление тока?

По исторически сложившемуся соглашению, которое было принято до открытия электрона, за направление электрического тока в проводнике условно принимают направление движения положительно заряженных частиц. В большинстве практических случаев, например в металлических проводах, реальными носителями тока являются отрицательно заряженные электроны. Они движутся во внешней цепи от отрицательного полюса источника к положительному. Таким образом, принятое (техническое) направление тока в металлах противоположно направлению фактического движения электронов.

Ответ: За направление электрического тока принимают направление движения положительно заряженных частиц.

3. Направление движения каких частиц в проводнике принято за направление электрического тока?

2. Для возникновения и поддержания электрического тока в веществе необходимо одновременное соблюдение трех ключевых условий.

Во-первых, необходимо наличие свободных заряженных частиц, то есть носителей тока. В зависимости от вещества, это могут быть электроны (в металлах), ионы (в растворах и расплавах электролитов) или электроны и ионы (в газах). Без частиц, способных свободно перемещаться, ток невозможен.

Во-вторых, требуется наличие электрического поля в проводнике. Именно электрическое поле создает силу, которая заставляет свободные заряды двигаться упорядоченно в определенном направлении. Это поле создается и поддерживается источником тока, таким как батарейка или генератор, который обеспечивает разность потенциалов на концах проводника.

В-третьих, электрическая цепь должна быть замкнутой. Это означает, что должен существовать непрерывный путь для движения зарядов от одного полюса источника к другому через проводник и обратно через источник. При разрыве цепи движение зарядов прекращается.

Ответ: Условиями существования электрического тока являются: 1) наличие свободных заряженных частиц; 2) наличие электрического поля; 3) замкнутость электрической цепи.

3. Исторически, еще до открытия электрона, ученые договорились считать направлением электрического тока направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц.

Это соглашение (конвенция) сохранилось и используется по сей день. Важно понимать, что в самых распространенных проводниках — металлах — ток представляет собой упорядоченное движение отрицательно заряженных электронов. Электроны движутся от отрицательного полюса источника к положительному. Таким образом, в металлических проводниках принятое (его еще называют техническим) направление тока противоположно направлению фактического движения электронов.

В средах, где носителями заряда являются и положительные, и отрицательные частицы (например, в растворах электролитов), направление тока совпадает с направлением движения положительных ионов.

Ответ: За направление электрического тока принято направление движения положительно заряженных частиц.

4. Исходя из условного (конвенционального) определения направления тока, во внешней электрической цепи (то есть в проводниках, которые соединяют полюсы источника) ток направлен от положительного полюса (+) источника к отрицательному полюсу (−).

Проще говоря, ток "вытекает" из плюса, проходит через всю внешнюю цепь (например, через лампочку, резистор) и "втекает" в минус. Стоит отметить, что внутри самого источника тока (например, батарейки) для замыкания цепи заряды перемещаются от отрицательного полюса к положительному за счет работы сторонних сил (например, химической энергии).

Ответ: В проводнике, составляющем внешнюю цепь, ток направлен от положительного полюса источника тока к отрицательному.

4. От какого полюса источника тока и к какому направлен ток в проводнике, присоединённом к источнику?

4. От какого полюса источника тока и к какому направлен ток в проводнике, присоединённом к источнику?

Исторически сложилось, что за направление электрического тока принимают направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц. Источник тока создаёт в проводнике электрическое поле, под действием которого движутся носители заряда. Положительный полюс (+) источника имеет более высокий электрический потенциал, а отрицательный (−) — более низкий.

Согласно этому соглашению, во внешней цепи, то есть в проводнике, присоединённом к источнику, электрический ток направлен от положительного полюса к отрицательному полюсу.

Важно понимать, что в металлических проводниках, из которых чаще всего состоят электрические цепи, свободными носителями заряда являются отрицательно заряженные электроны. Они движутся в противоположном направлении: от отрицательного полюса (где их избыток) к положительному (где их недостаток). Однако в электротехнике и физике для расчётов и анализа схем используется именно общепринятое, так называемое "техническое", направление тока от «+» к «−».

Ответ: В проводнике, присоединённом к источнику, электрический ток по соглашению направлен от положительного полюса источника к отрицательному.

5. Какие превращения энергии происходят...

(Вопрос на изображении неполный. Далее следует ответ на предполагаемый полный вопрос: "Какие превращения энергии происходят в источнике тока и во внешней электрической цепи?")

В замкнутой электрической цепи происходит непрерывный цикл превращения энергии, который можно условно разделить на два этапа: процессы в источнике тока и процессы во внешней цепи (нагрузке).

Внутри источника тока: Здесь происходит преобразование какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую энергию. Это осуществляется за счёт работы сторонних сил (неэлектрической природы), которые разделяют заряды, создавая и поддерживая разность потенциалов на полюсах источника. Примеры таких превращений:

• в гальванических элементах (батарейках) и аккумуляторах химическая энергия преобразуется в электрическую;

• в генераторах на электростанциях механическая энергия (например, энергия вращения турбины) преобразуется в электрическую;

• в солнечных панелях световая (электромагнитная) энергия преобразуется в электрическую.

Во внешней цепи (в проводнике/нагрузке): Здесь происходит обратный процесс. Электрическая энергия, которую переносят заряды от источника, расходуется и превращается в другие виды энергии. Примеры:

• в обычном резисторе или нагревательном элементе электрическая энергия превращается в тепловую энергию (нагрев проводника);

• в лампе накаливания электрическая энергия превращается в световую и тепловую энергию;

• в электродвигателе электрическая энергия превращается в механическую энергию (вращение вала) и, частично, в тепловую;

• при электролизе электрическая энергия превращается в химическую (используется для проведения химических реакций).

Ответ: В источнике тока неэлектрические виды энергии (химическая, механическая, световая и др.) превращаются в электрическую. Во внешней цепи (в проводнике) электрическая энергия превращается в другие виды энергии: преимущественно в тепловую, а также в световую, механическую, химическую в зависимости от типа нагрузки.

5. Какие превращения энергии происходят внутри источника тока?

5. Внутри любого источника тока совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Эта работа выполняется так называемыми сторонними силами, которые имеют неэлектрическую природу. За счет энергии этих сил на полюсах источника создается и поддерживается разность потенциалов, а при замыкании цепи — электрический ток.

Таким образом, основное превращение энергии внутри источника тока — это преобразование какого-либо вида неэлектрической энергии в электрическую энергию. Тип преобразуемой энергии зависит от вида источника:

- В гальванических элементах и аккумуляторах (химических источниках тока) химическая энергия, выделяющаяся в ходе окислительно-восстановительных реакций, превращается в электрическую.

- В электромеханических генераторах механическая энергия (например, энергия вращения турбины на электростанции) превращается в электрическую.

- В фотоэлементах (солнечных батареях) энергия света (электромагнитного излучения) преобразуется в электрическую.

- В термоэлементах тепловая энергия, получаемая за счет разности температур на контактах разнородных проводников, превращается в электрическую.

Ответ: Внутри источника тока происходит преобразование какого-либо вида неэлектрической энергии (химической, механической, световой, тепловой) в электрическую энергию.

6. Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, в котором энергия химической реакции напрямую преобразуется в электрическую энергию. Его устройство основано на протекании окислительно-восстановительных реакций на границе двух разных проводников, помещенных в специальную среду.

Основные компоненты гальванического элемента:

1. Два электрода. Это два проводника, изготовленные из разных материалов (чаще всего металлов, или металла и оксида, или угля) с разной химической активностью.

- Анод — отрицательный электрод. На нем происходит процесс окисления, то есть отдача электронов веществом электрода. Он является источником электронов во внешней цепи.

- Катод — положительный электрод. На нем происходит процесс восстановления, то есть принятие электронов ионами из электролита.

2. Электролит. Это ионопроводящая среда (раствор или расплав солей, кислот или щелочей, а также специальные пасты или твердые материалы), в которую погружены электроды. Электролит содержит ионы, которые могут перемещаться между электродами, замыкая таким образом электрическую цепь внутри элемента. Движение ионов в электролите компенсирует поток электронов во внешней цепи.

В результате химических реакций между материалами электродов и электролитом происходит разделение зарядов: анод приобретает избыточный отрицательный заряд, а катод — положительный. Между ними возникает разность потенциалов (электродвижущая сила, ЭДС). Если подключить к электродам внешнюю цепь, электроны начнут двигаться от анода к катоду, создавая электрический ток.

Ответ: Гальванический элемент состоит из двух электродов (отрицательного — анода и положительного — катода), сделанных из разных проводящих материалов, и электролита — среды, обеспечивающей ионную проводимость между электродами. За счет химических реакций на электродах создается разность потенциалов.

6. Каково устройство гальванического элемента?

6. Каково устройство гальванического элемента?

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, в котором внутренняя энергия, выделяющаяся при химической реакции, преобразуется непосредственно в электрическую энергию.

Основными компонентами любого гальванического элемента являются:

• Два электрода — это два проводника (чаще всего пластины из разных металлов, например, цинка и меди, или металла и угля), которые служат полюсами источника тока. Электрод, на котором происходит окисление, называется анодом, а электрод, на котором происходит восстановление, — катодом.
• Электролит — это вещество (обычно раствор кислоты, щелочи или соли), которое проводит электрический ток посредством движения ионов. Электроды погружены в электролит.

Принцип действия основан на протекании окислительно-восстановительной реакции. Когда электроды, сделанные из металлов с разной химической активностью, помещают в электролит, между ними начинается химическое взаимодействие.

1. Более активный металл (например, цинк) вступает в реакцию с электролитом. Его атомы окисляются — отдают электроны и превращаются в положительные ионы, которые переходят в раствор. На этом электроде (аноде) накапливается избыток свободных электронов, и он заряжается отрицательно.
2. На втором, менее активном электроде (например, медном), происходит обратный процесс — восстановление. Положительные ионы из электролита (например, ионы водорода или меди) подходят к этому электроду и забирают с него электроны. В результате на этом электроде (катоде) образуется недостаток электронов, и он приобретает положительный заряд.

Вследствие этого разделения зарядов между электродами возникает разность потенциалов (напряжение). Если соединить полюсы элемента проводником (создать внешнюю цепь), то избыточные электроны с отрицательного полюса начнут упорядоченно двигаться по проводнику к положительному полюсу, создавая электрический ток.

Ответ: Гальванический элемент состоит из двух электродов, изготовленных из разных проводящих материалов, и электролита, в который эти электроды погружены. Преобразование химической энергии в электрическую происходит за счет окислительно-восстановительной реакции между электродами и электролитом, что приводит к разделению зарядов и возникновению разности потенциалов между электродами.

7. Что является положительным и отрицательным полюсом?

В гальваническом элементе полюсы определяются характером химических процессов, протекающих на электродах, и возникающим на них электрическим зарядом.

• Отрицательным полюсом является электрод, на котором происходит процесс окисления (отдача электронов атомами электрода). На этом электроде накапливается избыточный отрицательный заряд. В физике этот электрод называют анодом. Во внешней цепи он служит источником электронов.
• Положительным полюсом является электрод, на котором происходит процесс восстановления (присоединение электронов ионами из электролита). На этом электроде возникает недостаток электронов, и он приобретает положительный заряд. В физике этот электрод называют катодом. Во внешней цепи к нему направлен поток электронов.

Таким образом, во внешней электрической цепи электрический ток (упорядоченное движение электронов) направлен от отрицательного полюса к положительному. Внутри самого элемента ток обеспечивается движением ионов в электролите: положительные ионы (катионы) движутся к положительному полюсу (катоду), а отрицательные ионы (анионы) — к отрицательному полюсу (аноду).

Ответ: Отрицательным полюсом является электрод, на котором происходит окисление и накапливается избыток электронов (анод). Положительным полюсом является электрод, на котором происходит восстановление и создается недостаток электронов (катод).

7. Что является положительным и отрицательным полюсами батарейки?

7. Что является положительным и отрицательным полюсами батарейки?

В любом гальваническом элементе, которым является батарейка, полюса образуются в результате электрохимических реакций. Полюса — это внешние выводы (клеммы) электродов, к которым подключается нагрузка.

Отрицательный полюс (анод) — это электрод, на котором происходит реакция окисления. В процессе работы вещество этого электрода отдает электроны, в результате чего на полюсе накапливается избыточный отрицательный заряд. В самых распространенных цинковых (солевых) и щелочных (алкалиновых) батарейках отрицательным полюсом является электрод из цинка ($Zn$). Обычно это плоское дно батарейки, помеченное знаком «−».

Положительный полюс (катод) — это электрод, на котором происходит реакция восстановления. Здесь ионы из вещества электролита принимают электроны из внешней цепи. Это приводит к недостатку электронов на полюсе и, соответственно, к возникновению положительного заряда. В тех же батарейках роль положительного электрода выполняет смесь диоксида марганца ($MnO_2$) с графитом. Обычно это выступ на крышке батарейки, помеченный знаком «+».

Ответ: Отрицательным полюсом батарейки является электрод, где происходит окисление (например, цинковый корпус), он имеет избыток электронов. Положительным полюсом является электрод, где происходит восстановление (например, стержень из диоксида марганца с углем), он имеет недостаток электронов.

8. Каково устройство аккумулятора?

Аккумулятор — это химический источник тока многоразового действия. Его ключевое свойство — обратимость химических процессов, что позволяет многократно заряжать его после разряда. Устройство аккумулятора концептуально схоже с устройством одноразовой батарейки, но материалы подобраны для обеспечения цикличности работы.

Основные компоненты аккумулятора:

• Положительный электрод (катод при разряде): пластина или решетка, покрытая активным веществом-окислителем.
• Отрицательный электрод (анод при разряде): пластина или решетка, покрытая активным веществом-восстановителем.
• Электролит: вещество (чаще всего жидкость или гель), которое содержит ионы и обеспечивает их перенос между электродами, замыкая электрическую цепь внутри аккумулятора.
• Сепаратор: пористая, диэлектрическая перегородка, которая физически разделяет электроды, чтобы предотвратить короткое замыкание, но при этом пропускает ионы электролита.
• Корпус: прочный, герметичный контейнер, который вмещает все компоненты и защищает их от внешней среды.

Например, в классическом свинцово-кислотном автомобильном аккумуляторе положительный электрод сделан из диоксида свинца ($PbO_2$), отрицательный — из губчатого свинца ($Pb$), а в качестве электролита используется водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$).

Ответ: Аккумулятор состоит из двух разнородных электродов (положительного и отрицательного), разделенных пористым сепаратором и помещенных в электролит. Вся конструкция заключена в герметичный корпус.

9. Где применяют аккумуляторы?

Аккумуляторы стали неотъемлемой частью современной жизни благодаря их способности накапливать и отдавать электрическую энергию. Они применяются в самых разных областях:

• Транспорт: для запуска двигателей внутреннего сгорания в автомобилях (стартерные свинцово-кислотные аккумуляторы), а также в качестве основного источника энергии для электромобилей, гибридных автомобилей, электровелосипедов, электросамокатов и гироскутеров (в основном литий-ионные и литий-полимерные).
• Портативная электроника: питание смартфонов, ноутбуков, планшетов, цифровых фотоаппаратов, умных часов, фитнес-браслетов, беспроводных наушников и другой носимой электроники.
• Бытовая техника и инструменты: обеспечение работы беспроводных (аккумуляторных) пылесосов, дрелей, шуруповертов, пил, газонокосилок и другого садового и строительного инструмента.
• Системы бесперебойного и резервного питания: источники бесперебойного питания (ИБП или UPS) для защиты компьютеров, серверов и другой важной аппаратуры от сбоев в электросети; системы аварийного освещения в зданиях; резервное питание для базовых станций сотовой связи и медицинского оборудования.
• Энергетика и промышленность: в больших системах хранения энергии для накопления электричества от солнечных панелей и ветрогенераторов; питание складской техники (электропогрузчики, штабелеры); в аэрокосмической отрасли (спутники, космические аппараты).

Ответ: Аккумуляторы применяются повсеместно: в транспорте (от автомобилей до электросамокатов), во всей портативной электронике (телефоны, ноутбуки), в беспроводных инструментах и бытовой технике, в системах резервного питания (ИБП) и в большой энергетике для хранения энергии из возобновляемых источников.

8. Каково устройство аккумулятора?

Каково устройство аккумулятора?

Аккумулятор — это химический источник электрического тока многоразового действия, основной функцией которого является накопление (аккумулирование) энергии за счёт обратимой химической реакции и последующая её отдача для питания различных устройств. Принцип действия аккумулятора основан на преобразовании химической энергии в электрическую при разряде и обратно — электрической в химическую при заряде.

Несмотря на разнообразие типов аккумуляторов (свинцово-кислотные, литий-ионные, никель-кадмиевые и др.), их базовое устройство включает в себя следующие ключевые компоненты:

• Положительный электрод (катод): электрод, на котором происходит реакция восстановления (присоединение электронов) во время разряда.
• Отрицательный электрод (анод): электрод, на котором происходит реакция окисления (отдача электронов) во время разряда.
• Электролит: вещество, проводящее ионы, но не проводящее электроны. Электролит обеспечивает ионный обмен между катодом и анодом. Он может быть жидким (раствор кислоты или щёлочи), гелеобразным или твёрдым.
• Сепаратор: пористая мембрана, которая физически разделяет положительный и отрицательный электроды, чтобы предотвратить короткое замыкание. При этом сепаратор должен быть проницаем для ионов электролита.
• Корпус: герметичная ёмкость, в которой размещаются все компоненты аккумулятора. Он защищает их от механических повреждений и воздействия окружающей среды.
• Токосъёмники (клеммы): внешние выводы (положительный «+» и отрицательный «−»), служащие для подключения аккумулятора к электрической цепи.

Во время разряда аккумулятора на аноде происходит химическая реакция, высвобождающая электроны. Эти электроны движутся по внешней цепи, создавая электрический ток, и приходят на катод. Одновременно ионы перемещаются через электролит и сепаратор, замыкая цепь внутри аккумулятора. На катоде происходит другая химическая реакция, которая потребляет пришедшие электроны.

При заряде от внешнего источника питания эти процессы обращаются: электроны движутся в обратном направлении, а химические вещества на электродах восстанавливаются до своего первоначального состояния, запасая энергию.

В качестве примера рассмотрим устройство наиболее распространённого свинцово-кислотного аккумулятора:

• Катод (+) состоит из решёток, заполненных диоксидом свинца ($PbO_2$).
• Анод (−) состоит из решёток, заполненных губчатым свинцом ($Pb$).
• Электролитом служит водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$).

При разряде аккумулятора на обоих электродах протекают химические реакции, в результате которых образуется сульфат свинца ($PbSO_4$), а плотность электролита (концентрация серной кислоты) уменьшается. Суммарная реакция при разряде (стрелка вправо) и заряде (стрелка влево) выглядит так:

$Pb + PbO_2 + 2H_2SO_4 \rightleftarrows 2PbSO_4 + 2H_2O$

Ответ: Аккумулятор состоит из двух электродов (положительного – катода и отрицательного – анода), помещённых в электролит и разделённых сепаратором для предотвращения короткого замыкания. Вся эта система заключена в герметичный корпус с внешними выводами (клеммами). Работа аккумулятора основана на обратимых химических реакциях: при разряде химическая энергия преобразуется в электрическую, а при заряде от внешнего источника электрическая энергия преобразуется обратно в химическую, восстанавливая заряд.

9. Где применяют аккумуляторы?

8. Каково устройство аккумулятора?

Аккумулятор — это химический источник электрического тока многоразового действия, основной особенностью которого является обратимость внутренних химических процессов. Это позволяет многократно заряжать его, то есть накапливать энергию, и разряжать, отдавая ее потребителю.

В общем виде любой аккумулятор состоит из четырех основных частей. Во-первых, это два электрода: положительный (анод) и отрицательный (катод), изготовленные из разных токопроводящих материалов. Во-вторых, это электролит — вещество (жидкость или гель), которое проводит ток за счет движения ионов и заполняет пространство между электродами. В-третьих, это сепаратор — пористая перегородка, которая физически разделяет электроды для предотвращения короткого замыкания, но пропускает ионы электролита. Наконец, все компоненты заключены в прочный корпус.

Принцип работы основан на превращении химической энергии в электрическую при разряде и обратном процессе при заряде.

Например, в широко распространенном свинцово-кислотном аккумуляторе положительный электрод состоит из диоксида свинца ($PbO_2$), отрицательный — из губчатого свинца ($Pb$), а электролитом служит водный раствор серной кислоты ($H_2SO_4$). При разряде оба электрода превращаются в сульфат свинца ($PbSO_4$), а при заряде — восстанавливаются до исходного состояния.

Существуют и другие типы аккумуляторов, например, литий-ионные (Li-ion), никель-металлгидридные (Ni-MH) и никель-кадмиевые (Ni-Cd), которые отличаются используемыми материалами, но имеют тот же принцип устройства.

Ответ: Аккумулятор состоит из двух электродов (положительного и отрицательного), помещенных в электролит и разделенных сепаратором. Вся эта система заключена в герметичный корпус. Принцип действия основан на обратимых химических реакциях, позволяющих многократно накапливать (заряд) и отдавать (разряд) электрическую энергию.

9. Где применяют аккумуляторы?

Аккумуляторы, как перезаряжаемые источники питания, находят широчайшее применение в самых разных сферах человеческой деятельности, от бытовой техники до крупной промышленности.

Транспорт: Аккумуляторы являются неотъемлемой частью современных транспортных средств. В автомобилях с двигателем внутреннего сгорания они используются для запуска двигателя и питания бортовой электроники (стартерные аккумуляторы). В электромобилях и гибридах мощные аккумуляторные батареи служат основным источником энергии для движения. Также они применяются в электровелосипедах, электросамокатах, мотоциклах, на водном и железнодорожном транспорте, в авиации.

Портативная электроника: Практически все мобильные устройства работают от аккумуляторов. Это смартфоны, ноутбуки, планшеты, цифровые камеры, беспроводные наушники, портативные колонки, электронные книги, умные часы и фитнес-браслеты.

Бытовая техника и электроинструменты: Множество бытовых приборов и инструментов стали беспроводными благодаря аккумуляторам: шуруповерты, дрели, пилы, газонокосилки, пылесосы, электрические зубные щетки и бритвы.

Системы резервного и автономного питания: Аккумуляторы используются в источниках бесперебойного питания (ИБП) для защиты компьютеров, серверов и другого важного оборудования от сбоев в электросети. Они обеспечивают работу систем аварийного освещения, сигнализации, связи, а также медицинского оборудования. В системах с возобновляемыми источниками энергии (солнечные панели, ветрогенераторы) аккумуляторы накапливают выработанную энергию для ее использования в безветренную или пасмурную погоду.

Промышленность и энергетика: Мощные аккумуляторные системы используются на промышленных предприятиях для питания различного оборудования (например, погрузчиков) и для стабилизации работы электросетей, сглаживая пиковые нагрузки.

Ответ: Аккумуляторы применяют в транспорте (автомобили, электромобили), портативной электронике (смартфоны, ноутбуки), бытовой технике и электроинструментах (пылесосы, шуруповерты), в системах резервного питания (ИБП, аварийное освещение) и в энергетике для накопления энергии от возобновляемых источников.

1. Касаясь рукой стержня электроскопа, его разрядили. Можно ли говорить о наличии электрического тока в стержне электроскопа при его разрядке?

1. Да, можно говорить о наличии электрического тока в стержне электроскопа при его разрядке. Рассмотрим почему.

Электрический ток по определению — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. В металлическом стержне электроскопа, который является проводником, носителями заряда являются свободные электроны.

Когда мы касаемся рукой заряженного электроскопа, мы создаем электрическую цепь, состоящую из электроскопа, нашего тела и Земли. Тело человека является проводником, а Земля обладает очень большой электроемкостью, поэтому ее потенциал условно принимают за ноль. Между заряженным стержнем электроскопа и Землей возникает разность потенциалов.

Именно эта разность потенциалов заставляет заряженные частицы двигаться упорядоченно, то есть создает кратковременный электрический ток. Этот ток существует до тех пор, пока заряд с электроскопа не перетечет и потенциалы электроскопа и Земли не выровняются.

Рассмотрим два возможных случая:

1. Если электроскоп был заряжен отрицательно, на нем был избыток электронов. При касании эти избыточные электроны перемещаются со стержня электроскопа через тело человека в Землю. Это направленное движение свободных электронов и есть электрический ток.

2. Если электроскоп был заряжен положительно, на нем был недостаток электронов (избыток положительных ионов в кристаллической решетке). При касании свободные электроны из Земли через тело человека переходят на стержень электроскопа, чтобы нейтрализовать его положительный заряд. Это также направленное движение электронов, которое по определению является электрическим током.

Таким образом, в любом случае процесс разрядки электроскопа сопровождается протеканием кратковременного электрического тока через его стержень.

Ответ: Да, можно. Разрядка электроскопа — это процесс упорядоченного движения заряженных частиц (электронов) через его стержень, что по определению является электрическим током. Этот ток кратковременный и прекращается, когда электроскоп становится электрически нейтральным.

2. Капля дождя в процессе падения на землю электризуется. Можно ли говорить о наличии электрического тока между облаком и землёй?

Решение

Электрический ток по определению — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. В условии задачи сказано, что капли дождя в процессе падения электризуются, то есть приобретают электрический заряд и становятся его носителями. Падение капель из облака на землю представляет собой направленное движение. Таким образом, поток заряженных дождевых капель, движущихся в одном направлении (от облака к земле), полностью соответствует определению электрического тока. Такой вид тока, связанный с переносом заряженного вещества, называется конвекционным током. Следовательно, можно говорить о наличии электрического тока между облаком и землёй.

Ответ: да, можно, так как падение множества электрически заряженных капель дождя представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц, что по определению и является электрическим током.