Номер 5, страница 229 - гдз по физике 8 класс учебник Пурышева, Важеевская

Глава 7. Электрический ток. Параграф 55. Расчёт сопротивления проводника. Реостаты. Вопросы для самопроверки - номер 5, страница 229.

Условие.

5. Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?

Решение.

5. Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?

Реостат – это прибор, предназначенный для регулирования силы тока и напряжения в электрической цепи путем изменения ее сопротивления. Сопротивление проводника зависит от его геометрических размеров и материала, из которого он изготовлен. Эта зависимость выражается формулой:

$R = \rho \frac{l}{S}$

где $\text{R}$ – сопротивление проводника, $\rho$ (ро) – удельное электрическое сопротивление материала, $\text{l}$ – длина проводника, а $\text{S}$ – площадь его поперечного сечения.

Основная задача при конструировании реостата – получить достаточно большое сопротивление при относительно компактных размерах прибора. Из формулы видно, что для увеличения сопротивления $\text{R}$ можно пойти тремя путями:

1. Увеличить длину проволоки $\text{l}$. Однако это приведет к увеличению габаритов реостата, что не всегда удобно и практично.
2. Уменьшить площадь поперечного сечения $\text{S}$. Слишком тонкая проволока будет непрочной и может легко перегреться и перегореть при прохождении тока, так как количество выделяемой теплоты пропорционально сопротивлению ($Q = I^2Rt$).
3. Использовать материал с большим удельным сопротивлением $\rho$. Это самый эффективный и рациональный способ. Применение материалов с высоким $\rho$ (например, сплавов нихрома, константана, манганина) позволяет создать реостат с большим диапазоном сопротивлений, используя проволоку умеренной длины и достаточной толщины. Такая проволока будет одновременно и компактной, и прочной, и способной выдерживать необходимые токовые нагрузки без перегрева.

Ответ: Проволоку с большим удельным сопротивлением используют для того, чтобы получить значительное сопротивление при компактных размерах реостата, не делая проволоку чрезмерно длинной или слишком тонкой. Это обеспечивает механическую прочность и термостойкость прибора.

6. Как работает лабораторный ползунковый реостат?

Лабораторный ползунковый реостат предназначен для плавного изменения сопротивления в электрической цепи, что позволяет регулировать силу тока или напряжение. Его работа основана на изменении длины участка проводника с высоким сопротивлением, по которому протекает электрический ток.

Конструктивно реостат состоит из следующих основных частей:

• Керамический или другой изолирующий каркас (цилиндр).
• Проволока с высоким удельным сопротивлением, плотно намотанная на этот каркас.
• Две клеммы на концах обмотки для подключения в цепь.
• Металлический стержень, расположенный параллельно обмотке.
• Ползунок с пружинящим контактом, который может скользить по стержню и одновременно касаться витков проволоки. Ползунок имеет свою собственную клемму для подключения.

Принцип действия заключается в следующем: реостат включают в цепь, используя одну из крайних клемм (на конце обмотки) и клемму ползунка. Ток, входя в реостат через крайнюю клемму, проходит по виткам проволоки до точки, где их касается контакт ползунка, и выходит через клемму ползунка. Таким образом, в электрическую цепь включается только часть обмотки реостата – от начальной клеммы до ползунка.

Перемещая ползунок вдоль стержня, мы изменяем длину $\text{l}$ участка проволоки, включенного в цепь. Поскольку сопротивление прямо пропорционально длине проводника ($R = \rho \frac{l}{S}$), передвижение ползунка приводит к плавному изменению сопротивления цепи. При увеличении длины активной части проволоки сопротивление растет, а при уменьшении – падает. Это, в свою очередь, согласно закону Ома ($I = U/R$), позволяет плавно регулировать силу тока в цепи.

Ответ: Работа ползункового реостата основана на изменении длины проводника, включенного в электрическую цепь. Передвигая ползунок, изменяют длину участка проволоки, по которому течет ток, что приводит к плавному изменению сопротивления и, как следствие, силы тока в цепи.