Алёша крепко скрутил оборванные концы спирали электроплитки, затем обмотал это место медной проволокой, а Артём ограничился только простым соединением концов обрыва спирали. У кого спираль в месте соединения может перегореть быстрее?
Спираль у Артёма может перегореть быстрее из−за плохого контакта (большого сопротивления) кусков спирали в месте скрутки.
Для рассмотрения данной задачи нужно обратиться к принципам электрического сопротивления и тепловыделения в проводнике.
Сопротивление проводника $ R $ определяется по закону Ома и зависит от длины $ l $ проводника, площади его поперечного сечения $ S $, а также от материала, из которого сделан проводник. Формула выглядит так:
$$ R = \rho \cdot \frac{l}{S} $$
где $ \rho $ — удельное сопротивление материала.
Удельное сопротивление $ \rho $ у различных материалов различное. Например, медь имеет значительно меньшую $ \rho $, чем нихром (материал, из которого обычно изготавливаются спирали электроплиток).
Когда электрический ток проходит через проводник, он выделяет тепло. Количество выделяемого тепла описывается законом Джоуля−Ленца:
$$ Q = I^2 \cdot R \cdot t $$
где $ Q $ — количество выделенного тепла, $ I $ — сила тока, $ R $ — сопротивление проводника, $ t $ — время прохождения тока.
Таким образом, чем больше сопротивление $ R $, тем больше тепла выделяется в проводнике.
Когда концы оборванной спирали соединяются, качество их соединения влияет на электрическое сопротивление в этом месте. Если концы спирали соединены недостаточно плотно, контакт между ними ухудшается, а сопротивление контактного соединения увеличивается. Высокое сопротивление приводит к большему тепловыделению в месте соединения. Это может привести к перегреву и быстрому разрушению соединения.
Если соединение обмотано медной проволокой (как в случае Алёши), медь значительно улучшает проводимость, потому что её удельное сопротивление гораздо ниже, чем у нихрома. Кроме того, качественная обмотка увеличивает площадь контакта, а значит, уменьшает сопротивление в месте соединения.
Если место соединения обладает высоким сопротивлением (например, как в случае простого соединения концов спирали у Артёма), оно может нагреваться сильнее, чем остальная часть спирали. В результате это место становится слабым звеном в цепи и быстрее изнашивается, что может привести к перегоранию.
Напротив, если соединение выполнено качественно и сопротивление снижено (как в случае с обмоткой медной проволокой у Алёши), место соединения будет нагреваться значительно меньше. Это уменьшает риск перегрева и разрушения.
На основании вышеизложенного можно сделать теоретический вывод, что спираль в месте соединения у Артёма, скорее всего, перегорит быстрее, чем у Алёши. Причиной этого является более высокое электрическое сопротивление в месте соединения у Артёма из−за низкого качества контакта.
Пожауйста, оцените решение
