Номер 4, страница 178 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

4. В каком случае работа тока превышает количество теплоты, выделенное на резисторе?

4. В каком случае работа тока превышает количество теплоты, выделенное на резисторе?

Работа электрического тока $A$ на любом участке цепи представляет собой меру преобразования электрической энергии в другие виды энергии. Она вычисляется по формуле $A = UIt$, где $U$ — напряжение на участке, $I$ — сила тока, а $t$ — время его прохождения.

Количество теплоты $Q$, которое выделяется в проводнике при прохождении по нему тока, определяется законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2Rt$, где $R$ — сопротивление проводника.

Согласно закону сохранения энергии, полная работа тока $A$ на участке цепи расходуется на выделение теплоты $Q$ и на совершение какой-либо другой работы $A_{др}$ (например, механической или химической):

$A = Q + A_{др}$

Из этого соотношения видно, что работа тока $A$ может быть равна или больше количества выделенной теплоты $Q$.

1. Случай, когда $A = Q$. Если участок цепи представляет собой обычный неподвижный резистор (проводник), то никакой другой работы, кроме выделения тепла, не совершается ($A_{др} = 0$). В этом случае вся работа тока идет на нагрев проводника, и работа тока равна количеству выделенной теплоты: $A = Q$.

2. Случай, когда $A > Q$. Это происходит, когда на участке цепи совершается дополнительная работа ($A_{др} > 0$), то есть когда электрическая энергия преобразуется не только в тепловую, но и в другие виды энергии. Классическим примером является электродвигатель. В электродвигателе ток, проходя по обмоткам, не только нагревает их (выделяется теплота $Q$), но и совершает механическую работу $A_{мех}$ по вращению ротора. В этом случае полная работа тока $A = Q + A_{мех}$, и, следовательно, $A > Q$. Другими примерами являются процессы зарядки аккумулятора или электролиза, где электрическая энергия преобразуется в химическую.

Ответ: Работа тока превышает количество теплоты, выделенное на участке цепи, в том случае, если на этом участке электрическая энергия преобразуется не только в тепловую, но и в другие виды энергии. Например, в механическую (в электродвигателе) или в химическую (при зарядке аккумулятора).