Номер 1, страница 91 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

1. Что ограничивает значение силы тока в проводнике?

Значение силы тока в проводнике ограничивается несколькими ключевыми факторами, которые действуют совместно. Основным фактором является электрическое сопротивление.

Электрическое сопротивление ($R$)

Это основная физическая величина, характеризующая свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Чем выше сопротивление, тем меньше сила тока при одном и том же приложенном напряжении. Эта зависимость описывается законом Ома для участка цепи:

$I = \frac{U}{R}$

где $I$ – сила тока, $U$ – напряжение на концах проводника, а $R$ – его сопротивление. Из формулы видно, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Само сопротивление проводника зависит от нескольких параметров: от материала проводника, который характеризуется удельным электрическим сопротивлением ($\rho$); от длины проводника ($l$) (чем длиннее, тем больше сопротивление); от площади поперечного сечения ($S$) (чем толще, тем меньше сопротивление); и от температуры (у большинства металлов сопротивление растет с температурой).

Зависимость сопротивления от этих геометрических и физических факторов выражается формулой:

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

Параметры источника тока

Сила тока в полной цепи зависит не только от сопротивления самого проводника (внешней цепи), но и от характеристик источника тока. К ним относятся электродвижущая сила (ЭДС, $\mathcal{E}$), которой прямо пропорциональна сила тока, и внутреннее сопротивление источника ($r$), которое также вносит вклад в общее сопротивление цепи и ограничивает ток.

Эта зависимость описывается законом Ома для полной цепи:

$I = \frac{\mathcal{E}}{R + r}$

где $R$ — сопротивление внешней цепи, а $r$ — внутреннее сопротивление источника. Даже если внешнее сопротивление очень мало (случай короткого замыкания, $R \to 0$), сила тока будет ограничена именно внутренним сопротивлением источника: $I_{кз} = \frac{\mathcal{E}}{r}$.

Тепловое действие тока

При протекании тока по проводнику в нем выделяется теплота в соответствии с законом Джоуля-Ленца. Мощность выделяемого тепла равна:

$P = I^2 R$

Если сила тока будет слишком большой, проводник начнет сильно нагреваться. Это может привести к его перегреву, плавлению изоляции и самого проводника. Это является практическим пределом для силы тока в любой электрической цепи и используется в работе плавких предохранителей, которые размыкают цепь, когда ток превышает безопасное для проводника значение.

Ответ: Значение силы тока в проводнике в первую очередь ограничивается его электрическим сопротивлением, а также величиной приложенного напряжения (или ЭДС источника) и его внутренним сопротивлением, согласно закону Ома. Кроме того, существует практический предел силы тока, связанный с тепловым действием тока (закон Джоуля-Ленца), превышение которого приводит к перегреву и разрушению проводника.