Задание №19 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

На рисунке изображена электрическая цепь, состоящая из гальванометра и двух проводников из разных металлов, соединённых между собой в точках a и b (образующих термопару). Изначально один из спаев (например, a) находится в сосуде с горячей водой, а другой (b) — в сосуде с водой при комнатной температуре.

1. Физическое явление. В данной задаче рассматривается явление возникновения термоэлектрического тока (эффект Зеебека). Если два проводника из разных материалов соединить в замкнутую цепь и поддерживать их контакты (спаи) при разных температурах, то в цепи возникнет электрический ток. Величина этого тока (и соответствующая ему термоэДС) прямо пропорциональна разности температур между горячим и холодным спаями: $I \sim \Delta T$, где $\Delta T = T_{горячего} - T_{холодного}$.

2. Анализ изменения условий.
— В начальном состоянии разность температур $\Delta T_1$ определяется разностью между температурой горячей воды (около $100 \text{ °C}$) и комнатной температурой (около $20 \text{ °C}$).
— По условию задачи оба спая (a и b) переместили в сухой лёд. Температура сухого льда (твёрдого углекислого газа) составляет примерно $-78,5 \text{ °C}$.
— Поскольку оба спая теперь находятся в одной и той же среде (в сухом льду), их температуры выровняются и станут одинаковыми: $T_a = T_b$.

3. Вывод. Так как разность температур между спаями станет равной нулю ($\Delta T_2 = 0$), термоэлектродвижущая сила в цепи исчезнет. Следовательно, электрический ток в цепи прекратится.

Заключение. Показания гальванометра уменьшатся до нуля.

Ответ: Показания гальванометра станут равными нулю, так как при помещении обоих спаев в сухой лёд исчезает разность температур между ними, и термоэлектрический ток перестаёт течь по цепи.

Источник: ФИПИ