Номер 504, страница 96 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Что произойдет, если сила тока в цепи станет больше предельного?
Если сила тока в электрической цепи превысит предельное значение, на которое рассчитан плавкий предохранитель, свинцовая проволока в нем начнет интенсивно нагреваться. Количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении тока, определяется законом Джоуля — Ленца: $Q = I^2 \cdot R \cdot t$. Поскольку количество выделяемой теплоты ($\text{Q}$) прямо пропорционально квадрату силы тока ($I^2$), при увеличении тока нагрев резко возрастает. Свинец — это металл с относительно низкой температурой плавления (около 327,5 °C). Избыточное тепло быстро нагреет проволоку до этой температуры, и она расплавится (перегорит). В результате этого электрическая цепь разомкнется, и ток перестанет течь, что защитит подключенные к цепи электроприборы и саму проводку от повреждения из-за перегрузки или короткого замыкания.

Ответ: При превышении предельной силы тока свинцовая проволока в предохранителе расплавится и разорвет электрическую цепь.

Почему перегорает предохранитель, а не проводка?
Предохранитель перегорает раньше, чем провода основной электропроводки, по двум ключевым причинам, которые делают его самым уязвимым элементом цепи:
1. Материал. Плавкая вставка предохранителя изготавливается специально из легкоплавкого металла, такого как свинец или его сплавы. Температура плавления свинца значительно ниже, чем у материалов проводки (меди или алюминия, у которых температура плавления выше 660 °C).
2. Сопротивление. Проволока в предохранителе делается очень тонкой, то есть имеет малое поперечное сечение ($\text{S}$). Электрическое сопротивление проводника вычисляется по формуле $R = \rho \frac{l}{S}$, где $\rho$ — удельное сопротивление, $\text{l}$ — длина. Из-за малой площади поперечного сечения сопротивление предохранителя намного выше, чем у толстых проводов основной цепи. Так как предохранитель и проводка соединены последовательно, через них течет один и тот же ток $\text{I}$. Согласно закону Джоуля — Ленца ($Q = I^2 \cdot R \cdot t$), в элементе с большим сопротивлением ($\text{R}$) выделится большее количество теплоты.
Таким образом, сочетание высокого сопротивления и низкой температуры плавления приводит к тому, что при критическом увеличении силы тока именно предохранитель нагревается быстрее всего и плавится первым, размыкая цепь и защищая более дорогую и сложную в замене проводку от перегрева и возгорания.

Ответ: Предохранитель перегорает, а не проводка, потому что он изготовлен из более легкоплавкого материала и имеет большее электрическое сопротивление (из-за меньшей толщины), что приводит к его быстрому нагреву и расплавлению при увеличении силы тока.