Номер 2, страница 203 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 50. Действия электрического тока. Вопросы для самопроверки - номер 2, страница 203.

Условие.

2. Как проявляется тепловое действие тока?

Решение.

1. Какие явления подтверждают существование электрического заряда?

Существование электрического заряда — фундаментального свойства материи — подтверждается множеством наблюдаемых явлений и экспериментов:

1. Электризация тел. При трении или тесном контакте некоторых тел (например, стекла о шелк или эбонита о шерсть) они приобретают способность притягивать или отталкивать другие тела. Это явление объясняется переходом электрических зарядов от одного тела к другому. Существование двух видов взаимодействия (притяжения и отталкивания) привело к введению понятий положительного и отрицательного зарядов.

2. Электролиз. Прохождение электрического тока через водные растворы или расплавы солей, кислот и щелочей приводит к химическим превращениям и выделению веществ на электродах. Это доказывает, что носителями тока в этих средах являются ионы — заряженные атомы или молекулы, что подтверждает связь электрического заряда с частицами вещества.

3. Дискретность заряда (опыт Милликена). В начале XX века американский физик Роберт Милликен в своих опытах с заряженными каплями масла продемонстрировал, что электрический заряд любого тела всегда кратен некоторому минимальному, элементарному заряду $\text{e}$. Этот заряд, равный по модулю заряду электрона ($e \approx 1,602 \cdot 10^{-19}$ Кл), является фундаментальной константой. Таким образом, заряд квантуется: $q = n \cdot e$, где $\text{n}$ — целое число. Это стало прямым доказательством существования элементарных носителей заряда.

4. Открытие электрона. В 1897 году Дж. Дж. Томсон, изучая катодные лучи, доказал, что они представляют собой поток отрицательно заряженных частиц, которые он назвал электронами. Эти частицы обладали определенным отношением заряда к массе и являлись составной частью любого атома, что подтвердило существование материальных носителей электрического заряда.

Ответ: Существование электрического заряда подтверждают такие явления, как электризация тел при трении, электролиз, а также фундаментальные эксперименты, доказавшие дискретность (квантование) заряда (опыт Милликена) и существование элементарных частиц-носителей заряда, таких как электрон (опыты Томсона).

2. Как проявляется тепловое действие тока?

Тепловое действие тока — это явление выделения теплоты в проводнике, по которому протекает электрический ток. Оно проявляется в нагреве этого проводника.

Механизм явления: Электрический ток в металлическом проводнике — это упорядоченное движение свободных электронов. Двигаясь под действием электрического поля, электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки металла. В результате этих столкновений электроны передают часть своей кинетической энергии ионам, заставляя их колебаться интенсивнее. Усиление колебаний ионов решетки и есть нагревание вещества, то есть увеличение его внутренней энергии.

Количество теплоты ($\text{Q}$), выделяемое в проводнике, определяется законом Джоуля-Ленца:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

где $\text{I}$ — сила тока в проводнике, $\text{R}$ — его сопротивление, $\text{t}$ — время протекания тока.

Примеры проявления и применения:

1. Электронагревательные приборы: Электрические чайники, плиты, утюги, обогреватели, бойлеры, паяльники. В них используются нагревательные элементы из материалов с высоким удельным сопротивлением (например, нихром), чтобы при прохождении тока выделялось большое количество теплоты.

2. Осветительные приборы: В лампах накаливания ток раскаляет тонкую вольфрамовую нить до очень высокой температуры, из-за чего она начинает ярко светиться.

3. Защитные устройства: Плавкие предохранители используют тепловое действие тока для защиты цепей от перегрузок. Если ток превышает номинальное значение, проволочка предохранителя нагревается, плавится и разрывает цепь.

4. Нежелательный эффект: Нагрев проводов в линиях электропередач, обмотках электродвигателей и трансформаторов является вредным явлением, так как приводит к потерям энергии и может вызвать перегрев и повреждение оборудования.

Ответ: Тепловое действие тока проявляется в нагревании проводника при прохождении по нему тока. Этот эффект лежит в основе работы электронагревательных приборов и ламп накаливания, используется в плавких предохранителях и является причиной потерь энергии в электрических сетях. Количественно он описывается законом Джоуля-Ленца.