Тепловые Явления

Name: Видеоразбор: Задание 18 ОГЭ по физике №00007082
Uploaded: 2025-02-22T19:08:54+03:00
Duration: 365 s
Description: При больших токах, когда детали раскаляются добела и свариваются, медные электроды почти не нагреваются. С чем это связано? Ответ поясните

Задание №18. Текстовая Качественная Задача

№2. Задание 18

ID: 00007082

В 1856 году английский физик лорд Кельвин впервые применил стыковую сварку.

Для осуществления процессов контактной точечной сварки первоначально использовались специальные клещи с угольными электродами, к которым подводился электрический ток. Затем две сложенные одна на другую стальные пластины зажимались клещами, а ток, подведённый к угольным электродам, проходя через металл, давал достаточное количество теплоты для образования сварной точки.

В 1886 году американский исследователь Элиу Томсон запатентовал принципиально новый способ электрической сварки, описываемый следующим образом: «Свариваемые предметы приводятся в соприкосновение местами, которые должны быть сварены, и через них пропускается ток громадной силы — до 200 000 А при низком напряжении — 1-2 В. Место соприкосновения представит току наибольшее сопротивление и потому сильно нагреется. Если в этот момент начать сжимать свариваемые части и проковывать место сварки, то после охлаждения предметы окажутся хорошо сваренными».

Схема такой сварки изображена на рисунке. Практически всё сопротивление цепи сосредоточено в месте контакта свариваемых деталей (материал деталей имеет большое удельное сопротивление, и дополнительно касание происходит в отдельных точках поверхности).

В конце XIX века стыковая контактная сварка применялась для соединения телеграфных проводов. В своих дальнейших исследованиях Э. Томсон стал комбинировать нагрев электрическим током с пластическими деформациями, возможными благодаря применению гидравлических систем сжатия. К началу XX века относятся сообщения применении контактной сварки для изготовления самолётных двигателей.

При больших токах, когда детали раскаляются добела и свариваются, медные электроды почти не нагреваются. С чем это связано? Ответ поясните

Источник: ФИПИ

Решение

По закону Джоуля–Ленца, количество теплоты, выделяемое в проводнике:

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

Ток $$I$$ во всех элементах последовательной цепи одинаков, время воздействия $$t$$ тоже одинаково. Следовательно, нагрев каждого элемента определяется только его сопротивлением $$R$$ .

Первая причина: медь имеет очень низкое удельное электрическое сопротивление, поэтому сопротивление медных электродов мало, и они выделяют минимальное количество тепла.

Вторая причина: материал стальных деталей имеет высокое сопротивление, а площадь их контакта ограничена (детали соприкасаются лишь в отдельных точках). Поэтому сопротивление в месте контакта максимально — именно там выделяется основная часть тепла, детали раскаляются и свариваются.

Ответ

1. Медь имеет малое удельное электрическое сопротивление. Сопротивление медных проводов мал по сравнению с электрическим сопротивлением места контакта свариваемых деталей.

2. Согласно закону Джоуля - Ленца, количество теплоты, выделяемое в проводнике с током, прямо пропорционально электрическому сопротивлению проводника.

Видеоразбор

Другие задания по теме «Тепловые Явления» (8)