Номер 3, страница 109 - гдз по физике 8 класс учебник Исаченкова, Громыко

3. Почему проволоку плавкого предохранителя делают из свинца?

Почему проволоку плавкого предохранителя делают из свинца?

Плавкий предохранитель — это защитное устройство в электрической цепи, предназначенное для её разрыва в случае превышения силы тока сверх допустимого значения. Его основной элемент — это тонкая проволока, которая плавится (перегорает), прекращая подачу тока. Выбор свинца в качестве материала для этой проволоки обусловлен его специфическими физическими свойствами, которые идеально подходят для этой задачи.

Принцип работы предохранителя основан на тепловом действии тока, которое описывается законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$ где $Q$ — количество теплоты, выделяемое в проводнике, $I$ — сила тока, $R$ — сопротивление проводника, $t$ — время прохождения тока.

Для эффективной работы предохранителя материал его проволоки должен обладать двумя ключевыми характеристиками:

1. Низкая температура плавления. Свинец имеет относительно низкую температуру плавления — около 327,5 °C. Это значительно ниже, чем у меди (около 1084 °C), из которой обычно изготавливают провода. Благодаря этому свойству, при возникновении перегрузки в сети свинцовая вставка расплавится и разорвет цепь раньше, чем успеют перегреться и повредиться сами провода или подключенные к ним электроприборы.
2. Высокое удельное сопротивление. Удельное сопротивление свинца (${\rho_{Pb} \approx 0,22 \frac{Ом \cdot мм^2}{м}}$) примерно в 13 раз выше, чем у меди (${\rho_{Cu} \approx 0,017 \frac{Ом \cdot мм^2}{м}}$). Согласно закону Джоуля-Ленца, при одинаковой силе тока и сечении проводника, в свинцовой проволоке будет выделяться значительно больше тепла ($Q \sim R$). Это обеспечивает быстрый и концентрированный нагрев именно плавкой вставки, а не остальной части цепи, что гарантирует её своевременное срабатывание.

Таким образом, комбинация низкой температуры плавления и высокого удельного сопротивления делает свинец (и его сплавы, например, с оловом) оптимальным материалом для создания "слабого звена" в электрической цепи, которое надежно защищает её от опасных перегрузок.

Ответ: Проволоку плавкого предохранителя делают из свинца, так как он обладает двумя важными свойствами: низкой температурой плавления и высоким удельным сопротивлением по сравнению с медными проводами. Это позволяет предохранителю быстро нагреваться и плавиться при превышении силы тока, разрывая электрическую цепь и защищая её от повреждений и возгорания.