В цепь источника тока включены последовательно три проволоки одинакового сечения и длины: медная, стальная и никелиновая. Какая из этих проволок будет нагреваться больше всего? Пожалуйста, обоснуйте свой ответ.

Физика 8 класс Электрический ток и его действие физика 8 класс электрический ток сопротивление проволоки медная проволока стальная проволока никелиновая проволока нагревание последовательное соединение обоснование закон Ома температура проводимость материалы Новый

Когда мы говорим о том, какая из проволок будет нагреваться больше всего, нам нужно рассмотреть, как электрический ток проходит через каждую из них. Для этого мы используем закон Джоуля-Ленца, который говорит, что количество тепла (Q), выделяющееся в проводнике, пропорционально квадрату тока (I), сопротивлению (R) и времени (t):

Q = I²Rt

Сопротивление проволоки рассчитывается по формуле:

R = ρL/s

где:

• ρ — удельное сопротивление материала проволоки;
• L — длина проволоки;
• s — площадь поперечного сечения проволоки.

В нашем случае все проволоки имеют одинаковую длину и сечение, поэтому мы можем сравнивать только их удельные сопротивления. Удельные сопротивления для интересующих нас материалов следующие:

• ρ меди = 1,7 * 10⁻² Ом * мм²/м;
• ρ стали = 12 * 10⁻² Ом * мм²/м;
• ρ никелина = 42 * 10⁻² Ом * мм²/м.

Теперь сравним эти значения:

• У меди самое низкое удельное сопротивление (1,7 * 10⁻²),
• у стали — среднее (12 * 10⁻²),
• а у никелина — самое высокое (42 * 10⁻²).

Так как удельное сопротивление никелина больше всего, это означает, что он будет иметь наибольшее сопротивление в цепи. Следовательно, по формуле Q = I²Rt, если R увеличивается, и при постоянном токе I, количество выделяемого тепла Q также будет увеличиваться.

Таким образом, никелиновая проволока будет нагреваться больше всего из-за своего наибольшего удельного сопротивления. Следовательно, при равном токе в цепи, именно никелин будет выделять больше тепла по сравнению с медной и стальной проволоками.