Номер 3, страница 181 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин

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

2. В чём причина короткого замыкания?
Короткое замыкание — это соединение двух точек электрической цепи с разными потенциалами (например, фазного и нулевого проводов) проводником, сопротивление которого очень мало по сравнению с сопротивлением остальной части цепи. Основные причины короткого замыкания:
- Повреждение изоляции: износ, старение, механическое или термическое повреждение изоляции проводов, из-за чего они соприкасаются друг с другом.
- Неправильный монтаж: ошибки при сборке или ремонте электрических схем и приборов.
- Попадание посторонних предметов: металлические предметы или вода могут случайно соединить части цепи, которые не должны быть соединены.
- Перенапряжение в сети: резкий скачок напряжения, например, из-за удара молнии, может пробить изоляцию и вызвать короткое замыкание.
- Выход из строя компонентов: внутренние поломки в электроприборах также могут привести к короткому замыканию.

Ответ: Причиной короткого замыкания является создание непредусмотренного пути для тока с очень низким сопротивлением, чаще всего из-за повреждения изоляции проводов или неправильного монтажа.

3. Чем объяснить, что при коротком замыкании сила тока в цепи может достигнуть огромного значения?
Резкое увеличение силы тока при коротком замыкании 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, лампочки или электроприбора), а r — внутреннее сопротивление источника тока.
В нормальном режиме работы сопротивление нагрузки R имеет значительную величину, которая ограничивает силу тока. При коротком замыкании нагрузка фактически отключается, и ток течёт по пути с очень малым сопротивлением. В этом случае внешнее сопротивление R стремится к нулю ($R \to 0$).
Тогда сила тока короткого замыкания $I_{кз}$ становится равной: $I_{кз} \approx \frac{\mathcal{E}}{r}$.
Поскольку внутреннее сопротивление источника тока r (например, аккумулятора или трансформатора на подстанции) обычно очень мало, сила тока $I_{кз}$ достигает огромных значений, во много раз превышающих номинальный рабочий ток. Это приводит к выделению большого количества тепла, что может вызвать пожар или повреждение оборудования.

Ответ: Сила тока при коротком замыкании становится очень большой, так как согласно закону Ома для полной цепи ($I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$), сопротивление внешней цепи R резко уменьшается почти до нуля, и ток ограничивается только очень малым внутренним сопротивлением источника r.

4. Каково назначение предохранителей, включаемых в цепь?
Основное назначение предохранителей — защита электрической цепи и подключённых к ней приборов от повреждений, вызванных чрезмерно большим током (перегрузкой или коротким замыканием). Предохранитель — это защитное устройство одноразового действия.
Он состоит из корпуса и плавкой вставки — проводника из легкоплавкого материала, рассчитанного на определённый номинальный ток. Предохранитель включается в цепь последовательно с защищаемым участком. Когда сила тока в цепи превышает допустимое значение, плавкая вставка нагревается (согласно закону Джоуля-Ленца $Q = I^2 \cdot R \cdot t$) и расплавляется. В результате цепь размыкается, и подача тока прекращается. Это предотвращает:
- Перегрев и возгорание проводки.
- Выход из строя дорогостоящих электроприборов.
- Повреждение источника питания.

Ответ: Назначение предохранителей — автоматически размыкать электрическую цепь при протекании тока, превышающего безопасное значение, тем самым защищая цепь, электроприборы и предотвращая пожар.