Номер 2, страница 109 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

2. Что такое перегрузка цепи? Чем она опасна?

Решение

Что такое перегрузка цепи?

Перегрузка электрической цепи — это режим работы, при котором сила тока в цепи превышает номинальное (расчетное) значение, на которое рассчитаны ее элементы, в первую очередь проводники. Каждый провод имеет определенное сечение и рассчитан на безопасное пропускание тока определенной величины. Когда сила тока превышает этот предел, возникает перегрузка.

Основная причина перегрузки в бытовых условиях — это одновременное включение в одну розетку или одну линию нескольких мощных электроприборов (например, электрического чайника, микроволновой печи, обогревателя и стиральной машины). Мощность прибора $P$ связана с силой тока $I$ и напряжением $U$ соотношением $P = I \cdot U$. При параллельном соединении приборов их общая мощность суммируется, что ведет к увеличению общего тока в подводящих проводах ($I_{общ} = I_1 + I_2 + ... + I_n$). Если этот суммарный ток превысит допустимый для проводки, наступает перегрузка.

Ответ: Перегрузка цепи — это явление, при котором сила тока в электрической цепи превышает допустимое значение, на которое рассчитаны ее провода и компоненты, чаще всего из-за одновременного подключения слишком большого количества мощных потребителей.

Чем она опасна?

Главная опасность перегрузки заключается в тепловом действии тока. Согласно закону Джоуля-Ленца, количество теплоты $Q$, выделяемое в проводнике с током, прямо пропорционально квадрату силы тока $I$, сопротивлению проводника $R$ и времени протекания тока $t$:

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Из формулы видно, что количество выделяемого тепла очень сильно зависит от силы тока (квадратичная зависимость). Даже незначительное превышение номинального тока приводит к существенному увеличению тепловыделения. Это вызывает следующие опасные последствия:

• Нагрев и плавление изоляции. Провода в стенах и электроприборах покрыты изоляционным материалом (пластиком, резиной). При сильном нагреве изоляция размягчается, плавится и обугливается, что приводит к оголению проводов.
• Возникновение пожара. Раскаленные провода или расплавившаяся изоляция могут поджечь находящиеся рядом горючие материалы: деревянные конструкции, обои, мебель, занавески. Это самая серьезная опасность перегрузки.
• Повреждение электроприборов. Чрезмерный ток может вывести из строя чувствительные электронные компоненты в бытовой технике, подключенной к сети.
• Разрушение проводки. При длительной перегрузке сам металлический проводник может перегреться до такой степени, что потеряет свои свойства или даже расплавится, что потребует сложного и дорогостоящего ремонта электропроводки.

Для защиты от перегрузок используют автоматические выключатели и плавкие предохранители, которые размыкают цепь, когда ток в ней превышает безопасный уровень.

Ответ: Перегрузка опасна в первую очередь сильным нагревом проводов из-за теплового действия тока. Это может привести к расплавлению изоляции, короткому замыканию и, как следствие, к пожару. Также перегрузка может стать причиной выхода из строя электроприборов и повреждения самой проводки.