Номер 1, страница 181 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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

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

Сила тока в электрической цепи описывается законом Ома. Для участка цепи он имеет вид $I = \frac{U}{R}$, где I — сила тока, U — напряжение на участке, а R — сопротивление этого участка. Для полной цепи формула выглядит как $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$, где $\mathcal{E}$ — электродвижущая сила (ЭДС) источника, R — сопротивление внешней цепи (нагрузки), а r — внутреннее сопротивление источника тока.

Из обеих формул следует, что сила тока I обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи. Следовательно, основная причина значительного увеличения силы тока — это значительное уменьшение сопротивления цепи.

Это может произойти в двух основных случаях. Во-первых, при подключении в цепь потребителей с очень низким сопротивлением (например, при параллельном включении большого числа приборов). Во-вторых, и это наиболее частая причина резкого скачка тока, — при возникновении короткого замыкания, когда сопротивление внешней цепи R становится близким к нулю. Хотя сила тока также прямо пропорциональна напряжению U (или ЭДС $\mathcal{E}$), в стандартных электрических сетях напряжение поддерживается на постоянном уровне, поэтому его изменение редко является причиной аномального роста тока.

Ответ: Значительное увеличение силы тока в цепи может произойти по причине резкого уменьшения общего сопротивления цепи, что чаще всего случается при коротком замыкании.

2. В чём причина короткого замыкания?

Короткое замыкание (КЗ) — это нештатное электрическое соединение точек цепи, имеющих разные потенциалы (например, фазного и нулевого провода в бытовой сети), через очень малое, близкое к нулю, сопротивление.

Причиной короткого замыкания является создание такого непредусмотренного пути для тока, который "обходит" основную нагрузку (потребитель). Согласно закону Ома для полной цепи $I = \frac{\mathcal{E}}{R+r}$, если сопротивление внешней цепи R стремится к нулю ($R \to 0$), то сила тока резко возрастает до предельного значения, называемого током короткого замыкания: $I_{кз} \approx \frac{\mathcal{E}}{r}$. Эта величина ограничена только малым внутренним сопротивлением источника тока r и сопротивлением проводов, поэтому она может достигать очень больших значений.

К возникновению короткого замыкания на практике приводят следующие факторы: а)Нарушение изоляции проводов. Это самая распространенная причина. Изоляция может быть повреждена механически (перетирание, порез), в результате старения и растрескивания, из-за перегрева или воздействия агрессивных химических веществ. В результате оголенные проводники соприкасаются друг с другом. б)Попадание посторонних проводящих предметов или влаги. Вода, проводящая пыль или металлические объекты могут создать проводящий "мостик" между токоведущими частями. в)Неправильные действия при монтаже или ремонте. Человеческий фактор, например, ошибочное соединение проводов. г)Перенапряжение в сети. Резкий скачок напряжения может вызвать пробой изоляции, которая не рассчитана на такие условия.

Ответ: Причина короткого замыкания заключается в возникновении непредусмотренного соединения проводников с разными потенциалами через очень малое сопротивление, что чаще всего происходит из-за повреждения изоляции проводов.