3. Спираль нагревательного прибора - рефлектора при помощи шнура и вилки соединяется с розеткой. Шнур состоит из проводов, подводящих ток к спирали, покрытых изоляцией. Спираль и провода соединены последовательно. Как распределяется подаваемое от сети напряжение между проводами и спиралью? Почему спираль раскаляется, а провода почти не нагреваются? Какими особенностями устройства спирали и проводов достигается эта разница?

В нагревательном приборе (например, рефлекторе) напряжение, подаваемое от сети, распределяется между спиралью и проводами в соответствии с их сопротивлениями. Поскольку спираль и провода соединены последовательно, ток, протекающий через них, одинаков, но падение напряжения на каждом элементе пропорционально его сопротивлению. Спираль раскаляется, а провода почти не нагреваются из-за существенной разницы в их сопротивлениях. Спираль изготавливается из материала с высоким удельным сопротивлением (например, нихрома или фехраля) и имеет большую длину, что обеспечивает высокое общее сопротивление. Провода же изготавливаются из материала с низким удельным сопротивлением (например, меди) и имеют меньшую длину, что обеспечивает низкое сопротивление. В соответствии с законом Джоуля-Ленца ($$Q = I^2 \cdot R \cdot t$$), количество теплоты, выделяемое проводником, пропорционально его сопротивлению. Поскольку сопротивление спирали значительно больше сопротивления проводов, то при протекании одинакового тока через оба элемента, спираль выделяет гораздо больше тепла и раскаляется, в то время как провода практически не нагреваются. Также, для уменьшения нагрева проводов, их делают достаточно толстыми, чтобы уменьшить их сопротивление.