Номер 5, страница 70 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Как устроен реостат?

Реостат — это электрический прибор, который является разновидностью переменного резистора. Его основная задача — изменять сопротивление в электрической цепи. Конструктивно реостат состоит из следующих основных частей:
1. Резистивный элемент. Это основной рабочий элемент, который создает сопротивление. Чаще всего он выполнен в виде проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением (например, нихром, фехраль, константан), которая равномерно намотана на изолирующий каркас, изготовленный из керамики или другого жаростойкого диэлектрика.
2. Подвижный контакт (ползунок). Это токопроводящий элемент, который может перемещаться вдоль резистивного элемента, обеспечивая с ним надежный электрический контакт. Перемещая ползунок, изменяют длину участка проволоки, через который протекает ток.
3. Клеммы (выводы). Реостат обычно имеет три клеммы для подключения к электрической цепи: две из них подключены к концам резистивного элемента, а третья соединена с подвижным контактом.

Принцип работы реостата основан на фундаментальной зависимости электрического сопротивления проводника от его геометрических размеров, в частности, от длины. Эта зависимость выражается формулой:
$R = \rho \frac{l}{S}$
где $\text{R}$ – сопротивление, $\rho$ – удельное сопротивление материала проводника, $\text{l}$ – его длина, а $\text{S}$ – площадь поперечного сечения.
Когда ток проходит через часть обмотки реостата (от одной из крайних клемм до ползунка), его сопротивление прямо пропорционально длине $\text{l}$ этой части. Перемещая ползунок, мы изменяем длину $\text{l}$ задействованного участка проволоки, что приводит к плавному изменению сопротивления, включаемого в цепь.

Ответ: Реостат состоит из резистивного элемента (чаще всего проволоки с высоким сопротивлением на диэлектрическом каркасе) и подвижного контакта (ползунка). При перемещении ползунка изменяется длина участка резистивного элемента, включенного в цепь, что приводит к плавному изменению его электрического сопротивления. Для подключения в цепь реостат оснащен специальными клеммами.

Для чего он используется?

Реостат используется для плавной регулировки силы тока и (или) напряжения в электрической цепи. Его основная функция — управление параметрами электрического тока.
1. Регулировка силы тока. Для этого реостат включают в цепь последовательно с нагрузкой (например, с лампочкой). Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока $\text{I}$ обратно пропорциональна сопротивлению $\text{R}$ при постоянном напряжении $\text{U}$:
$I = \frac{U}{R}$
Изменяя сопротивление реостата, можно плавно изменять общее сопротивление цепи и, следовательно, регулировать силу тока, протекающего через нагрузку. Например, увеличивая сопротивление реостата, мы уменьшаем ток и, как следствие, яркость лампы.
2. Регулировка напряжения. Если использовать все три вывода, реостат можно включить по схеме потенциометра (делителя напряжения). В этом случае напряжение источника питания подается на крайние выводы реостата, а регулируемое напряжение снимается между одним из крайних выводов и центральным выводом (ползунком). Перемещая ползунок, можно изменять выходное напряжение в пределах от нуля до напряжения источника.

Примеры практического применения реостатов:
- В учебных лабораториях для проведения опытов по электричеству.
- В качестве регуляторов яркости освещения (диммеров).
- Для регулировки скорости вращения вала электродвигателей постоянного тока.
- В качестве пусковых реостатов для ограничения больших пусковых токов электродвигателей.
- Как регуляторы громкости в звуковоспроизводящей аппаратуре (в потенциометрическом включении).

Ответ: Реостат используется для плавного изменения силы тока или напряжения в электрической цепи. Это позволяет управлять работой различных потребителей электроэнергии: изменять яркость свечения ламп, регулировать скорость вращения электродвигателей, настраивать громкость звука в аудиоаппаратуре, а также устанавливать требуемые электрические режимы в экспериментальных установках.