Номер 3, страница 203 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 50. Действия электрического тока. Вопросы для самопроверки - номер 3, страница 203.

Условие.

3. На каком опыте можно показать тепловое действие тока?

Решение.

Тепловое действие тока можно наглядно продемонстрировать с помощью простого опыта. Для этого потребуется собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, соединительных проводов и проводника с высоким электрическим сопротивлением, например, никелиновой или нихромовой проволоки.

Вариант 1: Качественная демонстрация
Оборудование: источник тока, ключ, соединительные провода, отрезок нихромовой проволоки, закрепленный на штативе, лист бумаги.
Ход опыта:
1. Собирается электрическая цепь из источника тока, ключа и нихромовой проволоки, соединенных последовательно.
2. На проволоку кладется небольшой кусочек бумаги.
3. Ключ замыкается. Через несколько секунд проволока раскаляется докрасна, и бумага на ней обугливается и воспламеняется.
Вывод: Прохождение электрического тока по проводнику вызвало его сильное нагревание.

Вариант 2: Количественная демонстрация
Оборудование: источник тока, ключ, амперметр, вольтметр, соединительные провода, калориметр с водой, термометр, спираль из проволоки с высоким сопротивлением, секундомер.
Ход опыта:
1. В калориметр наливают известное количество воды и измеряют ее начальную температуру.
2. В воду опускают нагревательную спираль и собирают цепь, включая в нее амперметр (последовательно) и вольтметр (параллельно спирали).
3. Замыкают цепь и одновременно включают секундомер. В течение всего опыта следят за показаниями амперметра и вольтметра.
4. Через определенное время (например, 5 минут) цепь размыкают, перемешивают воду в калориметре и измеряют ее конечную температуру.
Вывод: Повышение температуры воды прямо указывает на выделение тепла спиралью при прохождении через нее тока. Этот опыт также позволяет проверить справедливость закона Джоуля — Ленца.

Физическое объяснение явления
Электрический ток в металлах — это упорядоченное движение свободных электронов. Двигаясь в проводнике, электроны сталкиваются с ионами кристаллической решетки. При каждом таком столкновении электроны передают часть своей энергии ионам, увеличивая амплитуду их колебаний. Увеличение внутренней энергии проводника и воспринимается нами как его нагревание.

Количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется в проводнике при прохождении тока, описывается законом Джоуля — Ленца: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$ где $\text{I}$ — сила тока, $\text{R}$ — сопротивление проводника, $\text{t}$ — время прохождения тока.

Ответ: Тепловое действие тока можно показать на опыте с нагреванием проводника (например, нихромовой проволоки) при пропускании через него электрического тока. Это можно зафиксировать по визуальным изменениям (накаливание, воспламенение бумаги) или с помощью измерительных приборов (повышение температуры воды в калориметре, где находится проводник).