C334D1 — Постоянный электрический ток. Действия электрического тока. Сила тока. Напряжение: ответ и решение

Общее условие

Термоэлементы

Рассмотрим цепь, составленную из проводников, изготовленных из разных металлов (см. рисунок 1). Если места спаев металлов находятся при одной температуре, то тока в цепи не наблюдается. Положение станет совершенно иным, если нагреть какой-нибудь из спаев, например спай a.
В этом случае гальванометр покажет наличие в цепи электрического тока, протекающего всё время, пока существует разность температур между спаями a и b.

Рисунок из условия ФИПИ

Рисунок 1. Цепь, состоящая из железного и двух медных проводников
и гальванометра

Значение силы тока, протекающего в цепи, приблизительно пропорционально разности температур спаев. Направление тока зависит от того, какой из спаев находится при более высокой температуре. Если спай a не нагревать, а охлаждать (поместить, например, в сухой лёд), то ток потечёт в обратном направлении.

Описанное явление было открыто в 1821 г. немецким физиком Зеебеком и получило название термоэлектричества; комбинация проводников из разных металлов, образующих замкнутую цепь, называется термоэлементом. Важная область применения металлических термоэлементов – их использование для измерения температуры.

Задание №1. Дайте развернутый ответ.

Решение задания OGEPHYSC334D1

Ответ: Показание гальванометра станет равным нулю.

В исходном опыте один спай термоэлемента нагрет, а другой находится при комнатной температуре. Наличие разности температур создаёт термоэлектрический ток, который обнаруживает гальванометр.
После помещения обоих спаев a и b в сухой лёд нужно рассматривать установившееся состояние, когда оба спая приобрели температуру этого льда. Тогда T_a = T_b = −78,5 °C, а разность температур ΔT = T_a − T_b равна нулю.
В приближённой зависимости, указанной в тексте,
I = KΔT,
коэффициент K относится к данной цепи. Подставляя ΔT = 0, получаем I = 0. Поэтому стрелка гальванометра возвращается к нулю, а его показание уменьшается до нулевого.
Проверка: для появления тока важно различие температур спаев, а не их отличие от нуля градусов Цельсия. Два одинаково холодных спая не создают разности температур, как и два одинаково тёплых. При охлаждении лишь одного спая направление тока могло бы измениться, но здесь охлаждаются оба.
Во время переходного процесса температуры спаев могут выравниваться не одновременно; задача относится к результату после установления общей температуры. Ответ: показание гальванометра станет равным нулю.

Постоянный электрический ток. Действия электрического тока. Сила тока. Напряжение: схема решения задания OGEPHYSC334D1 — Обозначения: Исходный рисунок ФИПИ и пояснения к решению.

Помочь улучшить сайт

Напишите пожелание к сайту или решению либо сообщите о найденной неточности в задании OGEPHYSC334D1.

Сообщение увидит только команда сайта: на странице оно не публикуется.

КЭС:	3 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Тип ответа:	Развернутый ответ

Задание OGEPHYSC334D1: Постоянный электрический ток. Действия электрического тока. Сила тока. Напряжение

Общее условие

Решение задания OGEPHYSC334D1

Помочь улучшить сайт

Комментарии к решению