Номер 2, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

2. Какими способами можно регулировать тепловые действия в электрона-гревательных приборах?

Тепловое действие электрического тока описывается законом Джоуля-Ленца. Количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике при прохождении тока, определяется формулой: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$, где $I$ – сила тока, $R$ – сопротивление, $t$ – время. Мощность нагрева $P$ равна $P = U \cdot I = I^2 \cdot R = \frac{U^2}{R}$, где $U$ – напряжение. Исходя из этих формул, регулировать тепловую мощность можно, изменяя один из трех параметров: сопротивление $R$, напряжение $U$ (а следовательно и ток $I$), или время работы $t$. На практике это реализуется следующими основными способами.

Изменение сопротивления нагревательного элемента. Этот способ заключается в ступенчатом изменении сопротивления нагревательной цепи. В таких приборах, как электрические плиты или некоторые обогреватели, устанавливают несколько нагревательных элементов (спиралей) или один элемент, разделенный на секции. С помощью многопозиционного переключателя можно изменять схему их соединения. При параллельном соединении общее сопротивление $R$ уменьшается, что ведет к росту мощности $P = U^2/R$ и сильному нагреву. При последовательном соединении сопротивление, наоборот, увеличивается, а мощность падает. Это позволяет получать несколько фиксированных уровней мощности.

Ответ: Тепловое действие регулируют ступенчатым изменением мощности путем переключения секций нагревательного элемента для изменения его общего сопротивления.

Изменение напряжения на нагревательном элементе. Этот метод позволяет плавно регулировать мощность. Реализуется он несколькими путями. Наиболее современным и эффективным является использование электронных регуляторов (на симисторах или тиристорах). Они изменяют действующее значение напряжения на нагрузке, пропуская ток только в течение части каждого полупериода сетевого напряжения, что обеспечивает плавную и почти без потерь регулировку мощности. Реже используются автотрансформаторы (ЛАТР), которые также плавно меняют напряжение, но являются более громоздкими. Устаревшим и неэффективным способом является применение реостата, включенного последовательно с нагревателем, так как на нем теряется значительная часть энергии.

Ответ: Тепловое действие регулируют плавным изменением напряжения на нагревателе, чаще всего с помощью эффективных электронных симисторных регуляторов.

Изменение времени работы прибора. Это наиболее распространенный способ поддержания заданной температуры. Нагревательный элемент включается на полную мощность, а по достижении нужной температуры отключается. Когда температура падает ниже заданного порога, элемент снова включается. Этот циклический режим работы позволяет поддерживать среднюю температуру на постоянном уровне. Управление осуществляется с помощью термостата:

• Биметаллический термостат. При нагреве пластина из двух металлов с разным коэффициентом теплового расширения изгибается и размыкает контакты. При остывании она выпрямляется, замыкая цепь. Используется в утюгах, масляных радиаторах.

• Электронный термостат. Использует внешний датчик температуры (например, термистор) и электронную схему управления. Обеспечивает более высокую точность поддержания температуры. Применяется в климатической технике, системах "теплый пол".

Ответ: Тепловое действие регулируют путем периодического включения и выключения нагревателя с помощью термостата для поддержания заданной температуры.