Ответьте на вопросы, страница 164 - гдз по физике 9 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему ток в электрической сети вашей квартиры называют переменным током?

2. Почему на розетках для подключения электроприборов не указаны знаки «плюс» и «минус», как у источника постоянного тока?

1. Почему ток в электрической сети вашей квартиры называют переменным током?

Ток в электрической сети квартиры называют переменным, потому что его характеристики — сила тока и напряжение — периодически изменяются во времени, причём не только по величине, но и по направлению. В отличие от постоянного тока, который течёт в одном направлении от «плюса» к «минусу», переменный ток постоянно меняет своё направление.

В бытовых сетях России и большинства стран Европы используется синусоидальный переменный ток. Это означает, что мгновенные значения силы тока $I(t)$ и напряжения $U(t)$ изменяются по закону синуса (или косинуса):
$I(t) = I_{max} \cdot \sin(\omega t + \phi_1)$
$U(t) = U_{max} \cdot \sin(\omega t + \phi_2)$
где $I_{max}$ и $U_{max}$ — амплитудные (максимальные) значения силы тока и напряжения, $\omega$ — циклическая частота ($ \omega = 2\pi f $), $f$ — линейная частота, $t$ — время.

Стандартная частота переменного тока в бытовой сети составляет 50 Герц (Гц). Это значит, что за одну секунду ток совершает 50 полных колебаний, меняя своё направление на противоположное 100 раз (дважды за один период).
Основная причина использования переменного тока в системах электроснабжения заключается в том, что его напряжение можно легко и с малыми потерями изменять с помощью трансформаторов. Это позволяет эффективно передавать электроэнергию на большие расстояния при высоком напряжении (для уменьшения потерь), а затем понижать его до безопасного и удобного для бытового использования уровня (например, 220 В).

Ответ: Ток в бытовой электросети называют переменным, так как его величина и направление периодически изменяются с течением времени по синусоидальному закону с частотой 50 Гц.

2. Почему на розетках для подключения электроприборов не указаны знаки «плюс» и «минус», как у источника постоянного тока?

На розетках для переменного тока не указывают знаки «плюс» и «минус» потому, что у переменного тока, в отличие от постоянного, нет постоянной полярности. Как было объяснено в предыдущем пункте, направление тока и, следовательно, полярность напряжения на контактах розетки постоянно меняются.

При частоте 50 Гц полярность на контактах розетки меняется на противоположную 100 раз в секунду. Контакт, который в данный момент был условно «положительным», через половину периода (через $T/2 = 1/(2f) = 1/100$ секунды) становится условно «отрицательным», и наоборот. Поэтому маркировка «+» и «−» была бы бессмысленной, так как она не отражает физической сути происходящих процессов.

Вместо понятий «плюс» и «минус» в сетях переменного тока используются другие термины для обозначения проводов:
Фаза (L) — провод, находящийся под высоким переменным напряжением относительно земли и нейтрали.
Ноль или нейтраль (N) — рабочий провод, который обычно соединён с землёй на подстанции. Напряжение между ним и землёй в идеале равно нулю.
Заземление (PE) — защитный провод, соединённый с заземляющим контуром здания. Он служит для защиты человека от поражения электрическим током в случае неисправности прибора.

Для большинства бытовых приборов, подключаемых двухполюсной вилкой, не имеет значения, какой из контактов вилки будет соединён с фазным, а какой — с нулевым проводом розетки, так как они рассчитаны на работу с переменным током.

Ответ: Знаки «плюс» и «минус» не указываются на розетках, так как в сети переменного тока полярность контактов постоянно меняется с высокой частотой (100 раз в секунду при 50 Гц), и поэтому фиксированные обозначения полярности не имеют смысла.