Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи необходимо опираться на физическое явление, называемое термоэлектрическим эффектом (эффектом Зеебека). Суть этого явления заключается в возникновении электрического тока (термотока) в замкнутой цепи, состоящей из двух разнородных проводников, если места их соединений (спаи) поддерживаются при разных температурах.

1. Анализ физического закона:
Сила тока $I$ в такой цепи прямо пропорциональна разности температур между «горячим» и «холодным» спаями: $I \sim \Delta T$, где $\Delta T = |T_1 - T_2|$. Чем больше разница температур между спаями $a$ и $b$, тем больше возникающая термоэлектродвижущая сила (ТДС) и, следовательно, тем больше сила тока в цепи.

2. Сравнение ситуаций:
В исходной ситуации (описанной в тексте к рисунку) один спай нагревали в пламени спиртовки, а другой находился при комнатной температуре. Примем комнатную температуру $T_{комн} \approx 20 \text{ °C}$.
• Если спай нагревали в нижней части пламени: $\Delta T_1 = 350 \text{ °C} - 20 \text{ °C} = 330 \text{ °C}$.
• Если спай нагревали в верхней части пламени: $\Delta T_2 = 900 \text{ °C} - 20 \text{ °C} = 880 \text{ °C}$.

В новой ситуации спай $a$ помещают в сухой лед ($T_a = -78,5 \text{ °C}$), а спай $b$ оставляют при комнатной температуре ($T_b \approx 20 \text{ °C}$).
Разность температур в этом случае составит: $\Delta T_{нов} = |20 \text{ °C} - (-78,5 \text{ °C})| = 98,5 \text{ °C}$.

3. Вывод:
Сравнивая полученные значения, мы видим, что разность температур в новом опыте ($98,5 \text{ °C}$) значительно меньше, чем в опыте со спиртовкой (где она составляла минимум $330 \text{ °C}$). Так как разность температур уменьшилась, сила электрического тока в цепи также уменьшится.

Ответ: Сила электрического тока уменьшится, так как уменьшится разность температур между спаями $a$ и $b$.

Источник: ФИПИ