Дата уроку : 27.05.2020
Тема уроку : Підсумкова контрольна робота.
https://naurok.com.ua/test/start/524971
Чекаю на фотозвіт!!!
Дата уроку : 25.05.2020
Тема уроку : Повторення вивченого матеріалу за рік.
Домашнє завдання: поторити вивчений матеріал , підготуватись до річної контрольної роботи!
Дата уроку : 20.05.2020
Тема уроку : Навчальний проект з теми :"Електричні явища. Електричний струм."
Домашнє звадання : написати проект на дану тему , окрім Барінової К. та Резвиха Е.
Дата уроку : 18.05.2020
Тема уроку : Навчальний проект з теми :"Електричні явища. Електричний струм."
Домашнє звадання : написати проект на дану тему.
Дата уроку : 13.05.2020
Тема уроку : Дистанційна контрольна робота .
Дана контрольна робота має тестову форму , отже потрібно перейти за посиланням : https://onlinetestpad.com/ua/testview/64359-potuzhn%D1%96st-robota-elektrichnogo-strumu-strum-v-r%D1%96znikh-seredovishhakh
Дата уроку : 06.05.2020
Тема уроку : Види самостійних газових розрядів.
Залежно від властивостей і стану газу, характеру і розташування електродів, а також від прикладеної до електродів напруги виникають різні види самостійного розряду.
Тліючий розряд (рис.9.4). Тліючий розряд спостерігається в газах при низькому тиску (в декілька десятків міліметрів ртутного стовпа і менше). Якщо розглянути трубку з тліючим розрядом, то можна побачити, що основними частинами тліючого розряду є катодний темний простір, різко віддалене від нього негативне, або тліюче свічення, яке поступово переходить в область фарадєєвського темного простору. Ці три області утворюють катодну частину розряду, за якою слідує основна світиться частина розряду, що визначає його оптичні властивості і звана позитивним стовпом.
Основну роль в підтримці тліючого розряду виконують перші дві області його катодної частини. Характерною особливістю цього типу розряду є різке падіння потенціалу поблизу катода, яке пов’язане з великою концентрацією позитивних іонів на межі I і II областей, обумовленою порівняно малою швидкістю руху іонів до катоду. У катодному темному просторі відбувається сильне прискорення електронів і позитивних іонів, що вибивають електрони з катода. У області тліючого свічення електрони створюють інтенсивну ударну іонізацію молекул газу і втрачають свою енергію. Тут утворюються позитивні іони, необхідні для підтримки розряду. Напруженість електричного поля в цій області мала. Тліюче свічення в основному викликається рекомбінацією іонів і електронів. Протяжність катодного темного простору визначається властивостями газу і матеріалу катода.
У області позитивного стовпа концентрація електронів і іонів приблизно однакова і досить велика, що викликає високу електропровідність позитивного стовпа і незначне падіння в ньому потенціалу. Свічення позитивного стовпа визначається свіченням збуджених молекул газу. Поблизу анода знов спостерігається порівняно різка зміна потенціалу, пов’язана з процесом генерації позитивних іонів. У ряді випадків позитивний стовп розпадається на окремі ділянки, що світяться, розділені темними проміжками.
Позитивний стовп не виконує істотної ролі в підтримці тліючого розряду, тому при зменшенні відстані між електродами трубки довжина позитивного стовпа скорочується і він може зникнути зовсім. Інакше йде справа з довжиною катодного темного простору, яка при зближенні електродів не змінюється. Якщо електроди зближувати настільки, що відстань між ними стане менше довжини катодного темного простору, то тліючий розряд в газі припиниться. Досліди показують, що за інших рівних умов довжина катодного темного простору обернено пропорційна тиску газу. Отже, при достатньо низькому тиску електрони, що вибиваються з катода позитивними іонами, проходять через газ майже без зіткнень з його молекулами, утворюючи електронні, або катодні промені.
Тліючий розряд використовується в газосвітних трубках, лампах денного світла, стабілізаторах напруги, для отримання електронних і іонних пучків. Якщо в катоді зробити щілину, то крізь неї в простір за катодом проходять вузькі іонні пучки − канальне проміння. Широко використовується явище катодного розпилювання, тобто руйнування поверхні катода під дією іонів, що об нього вдаряються. Ультрамікроскопічні осколки матеріалу катода летять у всі сторони прямолінійними траєкторіями і покривають тонким шаром поверхню тіл (особливо діелектриків), поміщених в трубку. У такий спосіб виготовляють дзеркала для ряду приладів, наносять тонкий шар металу на селенові фотоелементи.
Коронний розряд (рис.9.5). Коронний розряд виникає при нормальному тиску в газі, що знаходиться в сильно неоднорідному електричному полі (наприклад, біля вістрів або дротів ліній високої напруги). При коронному розряді іонізація газу і його свічення відбуваються лише поблизу коронуючих електродів. У разі коронування катода (негативна корона) електрони, що викликають ударну іонізацію молекул газу, вибиваються з катода при бомбардуванні його позитивними іонами. Якщо коронує анод (позитивна корона), то народження електронів відбувається унаслідок фотоіонізації газу поблизу анода. Корона – шкідливе явище, що супроводжується витоком струму і втратою електричної енергії. Для зменшення коронування збільшують радіус кривизни провідників, а їх поверхню роблять можливо гладшою. При достатньо високій напрузі між електродами коронний розряд переходить в іскровій.
При підвищеній напрузі коронний розряд на вістрях набуває вигляд витоку з вістря і руху в часі світлих ліній. Ці лінії, що мають ряд зламів і вигинів, утворюють подібність кисті, унаслідок чого такий розряд називають кистьовим.
Заряджена грозова хмара індукує на поверхні Землі під собою електричні заряди протилежного знаку. Особливо великий заряд накопичується на вістрях. Тому перед грозою або під час грози нерідко на вістрях і гострих кутах високо піднятих предметів спалахують схожі на пензлики конуси світла (рис.9.6). З давніх часів це свічення називають вогнями святого Ельма.
Особливо часто свідками цього явища стають альпіністи. Іноді не тільки металеві предмети, але і кінчики волосся на голові прикрашаються маленькими пензликами, що світяться.
На коронний розряд доводиться зважати, маючи справу з високою напругою. За наявності виступаючих частин або дуже тонких дротів може початися коронний розряд. Це приводить до витоку електроенергії. Чим вище напруга високовольтної лінії, тим товщими повинні бути дроти.
Іскровий розряд (рис. 9.7, а,б). Іскровий розряд має вид яскравих зигзагоподібних ниток-каналів, що розгалужуються, які пронизують розрядний проміжок і зникають, змінившись новими. Дослідження показали, що канали іскрового розряду починають рости іноді від позитивного електроду, іноді від негативного, а іноді і від якої-небудь точки між електродами. Це пояснюється тим, що іонізація ударом у разі іскрового розряду відбувається не в усьому об’ємі газу, а окремими каналами, що проходять в тих місцях, в яких концентрація іонів випадково виявилася найбільшою. Іскровий розряд супроводжується виділенням великої кількості теплоти, яскравим свіченням газу, тріском або громом. Всі ці явища викликаються електронною і іонною лавиною, яка виникає в іскрових каналах і приводить до величезного збільшення тиску, ~107−108 Па, і підвищенню температури до 10 5 0С.
Характерним прикладом іскрового розряду є блискавка. Головний канал блискавки має діаметр від 10 до 25 см., а довжина блискавки може досягати декількох кілометрів.
Блискавка є гігантською електричною іскрою. Електрична природа блискавки була вперше доведена відомими дослідами Франкліна з повітряним змієм і численними дослідженнями Ломоносова і Ріхмана. Ломоносов створив першу теорію виникнення електричних розрядів в атмосфері і цим поклав початок науки про атмосферну електрику. Блискавки виникають або між хмарами, або між хмарою і землею. Сила струму в блискавці величезна (від 10 до 1000 кА), а напруга між хмарою і землею перед виникненням блискавки досягає 108 до 109 В. Тривалість окремого розряду порядка мікросекунд. Тому загальний заряд, що переноситься окремою блискавкою, звичайно невеликий (0,1−10 Кл). Число розрядів блискавки може досягати декількох десятків, а загальна тривалість ~1 c.
Окрім звичних блискавок, спостерігаються так звані кулевидні блискавки (рис.9.7,в). Вони мають вид куль, що світяться, діаметром 10-20 см, які або поволі рухаються, або прикріпляються до нерухомих предметів. Кулевидні блискавки звичайно зароджуються при ударі дуже сильних блискавок і через декілька секунд зникають з сильним вибухом.
При малій довжині розрядного проміжку іскровий розряд викликає специфічне руйнування анода, зване ерозією. Це явище було використане в електроіскровому методі різання, свердління і інших видах точної обробки металу.
Іскровий проміжок застосовується як запобіжник від перенапруження в електричних лініях передач (наприклад, в телефонних лініях). Якщо поблизу лінії проходить сильний короткочасний струм, то в дротах цієї лінії індукуються струми, які можуть зруйнувати установку і небезпечні для життя людей. Щоб уникнути цього використовуються спеціальні запобіжники, що складаються з двох зігнутих електродів, один з яких приєднаний до лінії, а інший заземлений. Якщо потенціал лінії щодо землі сильно зростає, то між електродами виникає іскровий розряд.
Електрична іскра застосовується також для вимірювання великих різниць потенціалів за допомогою кульового розрядника, електродами якого служать дві металеві кулі з полірованою поверхнею. Кулі розсовують, і на них подається вимірювана різниця потенціалів. Потім кулі зближують до тих пір, поки між ними не проскочить іскра. Знаючи діаметр куль, відстань між ними, тиск, температуру і вогкість повітря, знаходять різницю потенціалів між кулями за спеціальними таблицями. Цим методом можна вимірювати з точністю до декількох відсотків різницю потенціалів у десятка тисяч вольт.
Дуговий розряд (рис.9.8). Дуговий розряд був відкритий В. В. Петровим у 1802 році. Цей розряд є однією з форм газового розряду, що здійснюється при великій густині струму і порівняльно невеликій напрузі між електродами (у декілька десятків вольт). Основною причиною дугового розряду є інтенсивний випуск термоелектронів розжареним катодом. Ці електрони прискорюються електричним полем і виробляють ударну іонізацію молекул газу, завдяки чому електричний опір газового проміжку між електродами порівняно малий. Якщо зменшити опір зовнішнього ланцюга, збільшити силу струму дугового розряду, то провідність газового проміжку так сильно зросте, що напруга між електродами зменшується. Тому дуговий розряд має спадну вольтамперну характеристику. При атмосферному тиску температура катода досягає 3000 0С. Електрони, бомбардуючи анод, створюють в ньому поглиблення (кратер) і нагрівають його. Температура кратера близько 4000 0С, а при великому тиску повітря досягає 6000−7000 0С. Температура газу в каналі дугового розряду досягає 5000−6000 0С, тому в ньому відбувається інтенсивна термоіонізація.
У ряді випадків дуговий розряд спостерігається і при порівняно низькій температурі катода (наприклад, в ртутній дуговій лампі).
У 1876 році П. Н. Яблочков вперше використав електричну дугу як джерело світла. У «свічці Яблочкова» вугілля було розташоване паралельно і розділене зігнутим прошарком, а їх кінці сполучені провідним «запальним містком». Коли струм вмикався, запальний місток згорав і між вугіллям утворювалася електрична дуга. У міру згорання вугілля ізолюючий прошарок випаровувався.
Дуговий розряд застосовується як джерело світла і в наші дні, наприклад в прожекторах і проекційних апаратах.
Висока температура дугового розряду дозволяє використовувати його для пристрою дугової печі. В даний час дугові печі, живлені струмом дуже великої сили, застосовуються у ряді областей промисловості: для виплавки сталі, чавуну, феросплавів, бронзи, отримання карбіду кальцію, окислу азоту і т.д.
У 1882 році М. Бенардосом дуговий розряд вперше був використаний для різання і зварювання металу. Розряд між нерухомим вугільним електродом і металом нагріває місце з’єднання двох металевих листів (або пластин) і зварює їх. Цей же метод Бенардос застосував для різання металевих пластин і отримання в них отворів. У 1888 році М. Славянов удосконалив цей метод зварювання, замінивши вугільний електрод металевим.
Дуговий розряд знайшов застосування в ртутному випрямлячі, що перетворює змінний електричний струм в струм постійного напряму.
Source: https://fizmat.7mile.net/elektrichniy-strum-u-gazah/vydy-rozriadiv-tliiuchyi-duhovyi-iskrovyi-koronnyi.html
Дата уроку : 04.05.2020
Тема уроку : Електричний струм у газах.
Іонізація газів
За звичайних умов (не занадто високі температури; тиски, близькі до атмосферного) гази складаються з нейтральних атомів і молекул і не містять вільних зарядів (електронів та іонів). Тому струм вони не проводять, іншими словами, є ізоляторами. Наприклад, якщо в сухе атмосферне повітря помістити заряджений електрометр із доброю ізоляцією, то його заряд довго залишається незмінним.
Щоб газ почав проводити електричний струм, потрібно створити в ньому вільні носії заряду, тобто заряджені частинки. Цей процес називається іонізацією газу. При цьому в газі відбувається розщеплення нейтральних атомів і молекул на іони і вільні електрони.
Іонізувати газ можна двома шляхами:
1) заряджені частинки вносяться в газ ззовні або створюються дією якого-небудь зовнішнього фактора;
2) заряджені частинки створюються в газі дією електричного поля.
У залежності від способу іонізації електропровідність газів (розряд у газах) називається несамостійною (1) і самостійною (2).
Під дією іонізатора з електронної оболонки атома або молекули виривається один або кілька електронів. Атом (або молекула) перетворюється на позитивний іон (катіон), і утворюються вільні електрони. Вони, у свою чергу, приєднуються до нейтральних молекул і атомів, перетворюючи їх на негативні іони (аніони). Таким чином, в іонізованому газі Містяться катіони, аніони і вільні електрони.
Часто катіони та аніони являють собою не з'єднані іонізовані молекули, а групи молекул, що «прилипли» до негативного або позитивного іона. Тому їхня маса набагато більша, ніж маса окремого атома або молекули.
Для опису іонної провідності не можна використовувати ані закони Фарадея, ані закон Ома.
Закони Фарадея для газів утрачають зміст у силу того, що в розчинах електролітів частинки являють собою або певні атоми, або певні групи атомів, а в газах конгломерати частинок можуть бути якими завгодно.
Закон Ома для газів виконується тільки при малих напругах. Тоді, як і у випадку провідників, що підкоряються законові Ома, залежність сили струму від напруги (тобто вольтамперна характеристика) для них матиме вигляд:
Зі збільшенням напруги вольтамперна характеристика для газів набуває складнішого вигляду:
Проаналізуємо цю криву.
На ділянці ОА (малі напруги) графік показує, що сила струму пропорційна напрузі. На цьому проміжку відбувається збільшення кількості іонів, що проходять за одиницю часу через перетин розряду, а отже, збільшується і сила струму, оскільки швидкість заряджених частинок зростає з посиленням поля. Але незалежно від швидкості руху, кількість частинок, що проходить через розряд за одиницю часу, не може бути більшою за кількість частинок, що утвориться в газі під впливом іонізатора. Ця величина і визначає значення струму насичення. Наведемо приклад розрахунку струму насичення (Iнас). Нехай іонізатор створює за 1 секунду 2 мільйони пар іонів, кожен із яких має заряд 1,5·10-19 Кл. Тоді величина струму насичення дорівнюватиме найбільшому зарядові, що проходить через газ за 1 секунду:
Як бачимо, величина струму насичення залежить від іонізуючої здатності іонізатора, а не від напруги.
Трапляються випадки, коли струму насичення немає. Це відбувається, якщо іонізуюча здатність іонізатора настільки велика, що навіть при великих напругах електричне поле не встигає відводити всі утворені іони. Подібну картину ми можемо спостерігати в розчинах електролітів, коли швидкість утворення іонів у результаті електричної дисоціації дуже велика.
Іонізаторами газів можуть виступати різні зовнішні впливи. Наприклад, у результаті сильного нагрівання швидкість молекул зростає, і їхні зіткнення стають настільки сильними, що вони розбиваються на іони. Таким чином, іонізатором виступає сильне нагрівання. Крім того, іонізувати газ може короткохвильове електромагнітне випромінювання (УФ, рентгенівське, у-випромінювання), корпускулярне випромінювання (потоки електронів, протонів, а-частинок) тощо.
Для того щоб вибити з молекули або атома один електрон, треба витратити певну енергію, необхідну для здійснення роботи іонізації — роботи проти сил взаємодії між електроном, що виривається, та іншими частинками атома або молекули. Вона називається енергією іонізації. Зазвичай її значення коливається для різних атомів у межах від 4 до 25 еВ. Величина роботи іонізації залежить від хімічної природи газу й енергетичного стану електрона, що виривається, в атомі або молекулі.
Процес іонізації має кількісну характеристику — інтенсивність іонізації. Вона вимірюється числом пар іонів, протилежних за знаком, що виникають в одиниці об'єму газу за одиницю часу.
У газах одночасно з процесом іонізації протікає конкурентний процес — рекомбінація. Він полягає в тому, що позитивні і негативні іони (або позитивні іони й електрони) при зіткненні з'єднуються між собою. При цьому утворюються нейтральні атоми або молекули. Процес рекомбінації відбувається тим інтенсивніше, чим більше іонів виникає в процесі іонізації. Якщо припинити дію іонізатора, то незабаром кількість іонів у газі зменшуватиметься і зрештою іони зникнуть практично повністю.
При рекомбінації частинок вивільняється певна енергія, що дорівнює енергії, витраченій на іонізацію. Частково вона випромінюється у вигляді світла, тому рекомбінація іонів супроводжується свіченням (свічення рекомбінації).
Електропровідність газів ніколи не дорівнює нулю, тобто вільні заряди в газі є завжди. Іонізаторами в цьому випадку є випромінювання радіоактивних речовин, що є на поверхні Землі, і космічне випромінювання. Інтенсивність іонізації під впливом цих факторів невелика. Але навіть така незначна електропровідність призводить до серйозних наслідків, наприклад витоку зарядів наелектризованих тіл навіть при добрій їх ізоляції.
Домашнє завдання : переглянути відео , опрацювати параграф 39 , написати та вивчити конспект
Дата уроку : 29.04.2020
Тема уроку : Застосування електролізу.
Домашнє завдання : переглянути відео, опрацювати параграф 38, зробити конспект, вичити основні терміни та виконати вправу 38 (1).
Дата уроку : 27.04.2020
Тема уроку :Електричний струм у металах та рідинах.
1. Електронна провідність металів
Класична електронна теорія так пояснює розходження властивостей провідників і діелектриків: в одних тілах наявні вільні носії зарядів, що можуть переміщатися в різних напрямках, а в інших тілах носії електричних зарядів зв'язані і можуть лише трохи зміщуватися в той чи інший бік.
З-поміж твердих тіл зустрічаються тіла однакові за хімічним складом, але різні за електричними властивостями (наприклад, алмаз і графіт). Електричні властивості залежать, мабуть, від типу зв'язку атомів у твердих тілах. За фізичною природою зарядів — носіїв електричного струму в даному середовищі електропровідність поділяється на такі види: електронну, іонну та змішану.
Між атомами в кристалах існує ковалентний зв'язок, за якого електрони слабко утримуються іонами кристалічних решіток. Ці так звані вільні електрони провідності можуть створювати струм у металах.
Природа носіїв зарядів у металах доведена класичними дослідами Рікке, Мандельштамма-Папалексі та Толмена-Стюарта.
Досвід Рікке дозволяє зробити висновок, що струм у металах здійснюється не іонами, а електронами. У цьому досліді з трьох послідовно з'єднаних металевих циліндрів (мідного, алюмінієвого й мідного) однакового радіуса й довжини було утворене коло. Через нього протягом року пропускали струм. Загалом через циліндри пройшов заряд 3,5·106 Кл. Ніяких слідів міді чи алюмінію при цьому не виявилося. Отже, електропровідність металів обумовлена переміщенням таких заряджених частинок, що, будучи загальними для всіх металів, не пов'язані з відмінностями їхніх фізичних і хімічних властивостей. Такими частинками є електрони.
Прямі свідчення електронної природи струму в металі дали досліди Мандельштама-Папалексі (1913) і Толмена-Стюарта (1916).
У цих дослідах було встановлене відношення заряду електрона до його маси:
, що відповідає виявленому раніше з інших дослідів.
2. З'ясуємо, чому виникає електричний опір у металах
За відсутності електричного поля вільні електрони рухаються безладно. Поводження електронів при цьому нагадує поводження молекул у газі. Тому структуру металу можна уявити як іонний кістяк, поміщений в електронний газ.
- Концентрація електронів провідності для більшості металів значна (1028-1029 м–3). Цим пояснюється гарна провідність металів.
У зовнішньому електричному полі рух електронів уже не буде цілком хаотичним: вони одержують додаткову швидкість спрямованого руху в напрямку позитивного полюса джерела струму. Електрони починають спрямовано переміщатися між іонами, що знаходяться у вузлах кристалічних решіток, і виникає електричний струм.
Під час руху електрони зіштовхуються з іонами кристалічних решіток. Ці зіткнення гальмують спрямований рух електронів. Так спрощено можна пояснити причину електричного опору провідників. Під час зіткнення електрони передають іонам енергію, накопичену в електричному полі, що призводить до нагрівання провідника. Так звучить пояснення закону Джоуля-Ленца.
3. Переконаймося в тому, що опір металів залежить від температури.
Оскільки зі збільшенням температури зростає швидкість коливального руху йонів у кристалічних решітках металу, то ймовірність зіткнень електронів з іонами різко зростає. Можна припустити, що в разі підвищення температури опір металів збільшується. Як показують досліди, опір Rпровідника лінійно залежить від його температури: 
, де R0— опір за 0 °C, t— температура, 
— температурний коефіцієнт опору.
, де R0— опір за 0 °C, t— температура, — температурний коефіцієнт опору.
4. Знайомимося з явищем надпровідності
1911 року голландський учений Г. Камерлінг-Оннес експериментально досліджував опір ртуті за низької температури. Під час охолодження ртуті рідким гелієм до температури 4,1 К (близько −269 °C) її опір падав до нуля. Це явище одержало назву надпровідності.
Властивість надпровідності виявлена в багатьох металів (свинець, алюміній та ін.) і значній кількості сплавів. 1986 — 1987 рр. були відкриті високотемпературні надпровідники. Їхній опір перетворюється на нуль за температури 100 К.
Явище надпровідності широко використовується в науці й техніці. Наприклад, надпровідні матеріали застосовують для одержання сильних магнітних полів. Якщо обмотку електромагніту виготовити з надпровідного провідника, то сила струму в обмотці досягає великих значень і, відповідно, електромагніт створює сильне магнітне поле.
Практичне застосування надпровідності безупинно розширюється. Особливо великі надії покладаються на використання високотемпературних надпровідників.
1. Знайомимося з електролітами
Чи проводять рідини електричний струм? Розглянемо дослід. У посудину з дистильованою водою опустимо два електроди. Зберемо коло із джерела струму, ключа, лампочки та чутливого амперметра. Якщо замкнути коло, то стрілка амперметра не відхилиться. Це означає, що дистильована вода не містить вільних носіїв заряду й у колі немає струму.
У такий же спосіб можна переконатися, що суха кам'яна сіль так само є діелектриком.
А тепер «об'єднаємо» ці два діелектрики: насиплемо у посудину з водою дві — три ложки кам'яної солі. Ми побачимо, що лампочка загориться, причому в міру розчинення солі розжарення лампи збільшується.
Цей дослід доводить, що підсолена вода є провідником, причому носії заряду з'являються під час розчинення солі у воді.
За допомогою подібних дослідів можна визначити, що практично усі водні розчини солей, кислот і лугів є провідниками електричного струму.
- Електролітами називаються речовини, розчини яких проводять електричний струм. Чим же обумовлюється провідність електролітів?
2. Електричний струм в електролітах
Молекули солей, кислот і лугів утворені позитивними й негативними йонами, що утримуються силами електростатичного притягування. Наприклад, у молекулах кам'яної солі NaClпозитивно заряджений іон натрію Na+притягується до негативного йонахлору Cl−. У водяному розчині молекули води послаблюють зв'язок між іонами:
При зіткненнях, обумовлених тепловим рухом, молекула розпадається на позитивні й негативні йони, що стають носіями заряду в електроліті.
Таким чином, носіями заряду в електролітах є йони, тобто електроліти мають іонну провідність.
- Розпад молекул на йони називають електролітичною дисоціацією.
Зі збільшенням температури ступінь дисоціації зростає, а, отже, збільшується концентрація позитивно і негативно заряджених іонів. У розчині може відбуватися також процес, що називається рекомбінацією.
- Рекомбінація — процес з'єднання йонів у нейтральні молекули. Між процесами електролітичної дисоціації й рекомбінації йонів за незмінних умов установлюється динамічна рівновага, за якої число молекул, що розпадаються на йони за одиницю часу, дорівнює числу пар іонів, що за цей час з'єднуються в нейтральні молекули.
Іони в електролітах рухаються хаотично доти, поки в рідину не опускаються електроди. Тоді на хаотичний рух іонів накладається їхній упорядкований рух до відповідних електродів, і в рідині виникає електричний струм.
За йонної провідності проходження струму пов'язане з переносом речовини. На електродах відбувається виділення речовин, що входять до складу електролітів.
- Процес виділення речовини на електродах при проходженні електричного струму через електроліт називають електролізом. На аноді негативно заряджені йонивіддають свої зайві електрони (у хімії цей процес називається окисною реакцією), а на катоді позитивні йони одержують електрони, яких не вистачає (відновна реакція).
3. Закон Фарадея
Кожний іон, що в процесі електролізу нейтралізується на електроді й виділяється на ньому у вигляді нейтрального атома, має визначену масу. Але водночас він переносить через електроліт визначений заряд. Тому і маса речовини, що виділилася, і кількість електрики, що пройшла, пропорційні числу йонів, що підходять до даного електроду.
Кількісно закон електролізу був установлений дослідним шляхом Майклом Фарадеєм у першій половині ХІХ сторіччя. Фарадей виявив, що
- маса речовини, яка виділилась на електроді при проходженні електричного струму, пропорційна заряду, що пройшов через електроліт.
.
Оскільки 
, де I — сила струму, t — час проходження струму, то 
.
, де I — сила струму, t — час проходження струму, то .
Сталу kназивають електрохімічним еквівалентом речовини. Зміст цього коефіцієнта можна з'ясувати з виразу:
.
- Електрохімічний еквівалент чисельно дорівнює масі речовини в кг, що виділяється при проходженні 1 Кл
електрики.
Як бачимо, електрохімічні еквіваленти неоднакові не тільки для різних речовин, але й для тієї самої речовини в різних сполуках, у яких вона має різну валентність (наприклад, CuCl і CuSO4).
Source: https://fizmat.7mile.net/fizika-8/elektrichnij-strum-u-ridinakh.html
Source: https://fizmat.7mile.net/fizika-8/elektrichnij-strum-u-ridinakh.html
Source: https://fizmat.7mile.net/fizika-8/elektrichnij-strum-u-metalakh.html
Дата уроку : 22.04.2020
Тема уроку : Розв"язування задач.
Дата уроку : 15.04.2020
Тема уроку : Теплова дія струму . Закон Джоуля - Ленца. Електричні нагрівалні пристрої . Запобіжники.
Опрацювати параграфи 34, 35 , зробити конспект з малюками , формулами та визначеннями , переглянути відео.
Закон Джоуля—Ленца. Електричний струм нагріває провідник. Це явище вам добре відоме. Пояснюється воно тим, що заряджені частинки, переміщуючись під впливом електричного поля, взаємодіють з атомами речовини провідника та передають їм свою енергію. Унаслідок роботи електричного струму внутрішня енергія провідника збільшується. Теплову дію електричного струму експериментально досліджували англійський учений Джеймс Джоуль та російський фізик Емілій Ленц і незалежно один від одного у 1842 р. дійшли однакового висновку, який згодом отримав назву закон Джоуля—Ленца.
Закон Джоуля—Ленца: кількість теплоти Q , що виділяється в провіднику, який має опір R, у результаті проходження по ньому струму силою І протягом часу t визначається добутком квадрата сили струму, опору провідника й часу проходження струму:
Q = I2Rt.
Цей закон був встановлений експериментально. Ми, знаючи формулу роботи електричного струму А = UIt, виведемо формулу закону Джоуля—Ленца математично. Якщо на ділянці кола, якою проходить струм, не виконується механічна робота і не відбуваються хімічні реакції, то результатом роботи електричного струму буде тільки нагрівання провідників. Нагрітий провідник внаслідок теплообміну віддає отриману енергію в навколишнє середовище. Згідно із законом збереження енергії, кількість виділеної теплоти дорівнює роботі струму: Q = А. Оскільки А = UIt, а U = IR, то маємо: Q = UIt = IRIt = I2Rt.
Зверніть увагу! Скориставшись законом Ома I =
, математично можна отримати й такі формули закону Джоуля—Ленца: Q = 
і Q = UIt.
, математично можна отримати й такі формули закону Джоуля—Ленца: Q = і Q = UIt.
Проте у випадку, якщо в колі виконується механічна робота або відбуваються хімічні реакції, ці формули використовувати не можна.
Електронагрівальні прилади. Теплова дія струму використовується в різних електронагрівальних приладах. Електронагрівальні прилади — це технічні засоби, що призначені для перетворення електричної енергії в теплову. Наразі в побуті широко використовують електричні праски, плити, чайники, електричні каміни, рефлектори тощо (мал. 177). У промисловості теплова дія струму використовується для плавлення спеціальних видів сталі та інших металів. У сільському господарстві за допомогою електричного струму обігрівають теплиці, інкубатори, сушать зерно тощо.
Основною частиною нагрівального електричного приладу є нагрівальний елемент. Нагрівальний елемент — це провідник із великим питомим опором, що здатний не руйнуватись при нагріванні до високої температури (1000-1200 °С). Найчастіше для виготовлення нагрівальних елементів застосовують сплав нікелю, заліза, хрому і марганцю, відомий під назвою «ніхром». Великий опір, що його має ніхром, дає змогу виготовляти з нього дуже зручні, малі за розмірами нагрівальні елементи. У нагрівальному елементі провідник у вигляді дроту, стрічки чи спіралі намотують на каркас або прикріплюють до арматури із жаростійкого матеріалу: слюди або кераміки.
Цілком зрозуміло, що кожний, хто користується цими приладами, повинен знати їх будову, правила користування та поточного ремонту. Електронагрівальний прилад може нормально працювати лише за певної робочої (номінальної) напруги й розрахований на певну величину струму, тобто має певну потужність. Усі ці величини — робоча напруга, струм і потужність — є основними паспортними даними будь-якого електронагрівального приладу. Вони зазначені в паспорті, який додається до приладу, та відображені на табличці, закріпленій на приладі.
Мікрохвильова піч також є знайомим для багатьох нагрівальним побутовим приладом, проте на відміну від електричних плит і духових шаф нагрівального елемента в ній немає. Не вдаючись до детального пояснення фізичних процесів, які відбуваються, принцип дії мікрохвильової печі можна пояснити так. Нагрівання їжі відбувається завдяки дії електромагнітних хвиль на молекули води, що містяться в продуктах.
Мал. 177 Електронагрівальні побутові прилади
Молекули води починають обертатись, виникає «міжмолекулярне тертя», в результаті чого виділяється теплота.
Освітлювальні лампи. Ще одним пристроєм, де використовується ефект нагрівання провідника під час проходження в ньому електричного струму, є лампа розжарювання.
Основною частиною лампи розжарювання є тонкий вольфрамовий провідник. Вольфрам є тугоплавким металом із температурою плавлення 3387 °С.
У лампі розжарювання вольфрамова нитка нагрівається до 3000 °C і починає яскраво світитися.
Нитку розжарювання вміщують у скляну колбу, з якої за допомогою насоса відкачують повітря. Це роблять з метою запобігання перегоранню нитки розжарювання внаслідок окиснення вольфраму.
У звичайному повітрі за таких температур вольфрам миттєво перетворився б на оксид.
Проте відкачування повітря призводить до випаровування вольфраму з поверхні нитки розжарювання, унаслідок чого вона з часом стає тоншою й перегорає. З метою запобігання швидкому випаровуванню вольфраму, лампи наповнюють газами, які не взаємодіють з вольфрамом, наприклад, азотом або інертними газами — такими як криптон чи аргон. Таким чином, молекули газу перешкоджають швидкому руйнуванню нитки розжарювання. Газонаповнену лампу зображено на мал. 178, а.
Перевагою лампи розжарювання є випромінювання постійного (не мерехтливого) світіння. Проте лампи розжарювання мають ряд суттєвих недоліків. Серед них — велике енергоспоживання, відносно невеликий термін роботи та мала ефективність.
Так, усього 5 % спожитої електричної енергії перетворюється у світло, а решта 95 % — у теплоту.
У 1976 р. американець Ед Харріс продемонстрував принципово нову лампу, яка згодом отримала назву енергозберігаючої газорозрядної лампи (мал. 178, б). У ній електричний струм проходить не по металевому провіднику, а через суміш газів, які внаслідок цього випромінюють світло. Газорозрядна лампа отримала назву енергозберігаючої тому, що, споживаючи потужність 20 Вт, вона дає такий самий світловий потік, як лампа розжарювання, що споживає 100 Вт. Термін роботи сучасних енергозберігаючих ламп становить близько 10 000 год, і 70 % спожитої ними електричної енергії перетворюється у світло.
Мал. 178. Лампи: а — розжарювання; б — газорозрядні енергозберігаючі; в — світлодіодні
Проте і на зміну газорозрядним лампам приходять нові — LED лампи (мал. 178, в, с. 219). LED лампа (від англ. light-emitting diode — діод, що випромінює світло) — це напівпровідниковий пристрій, що випромінює світло, коли через нього проходить електричний струм, їх ще називають світлодіодними лампами.
Перевагами таких ламп є те, що близько 90 % спожитої електричної енергії перетворюється у світлову; можна розробляти лампи, що випромінюють світло певного кольору. Колір світла, яке випромінює світлодіод, залежить від хімічного складу напівпровідника, що використаний у ньому.
Світлодіоди застосовують в індикаторах, у інформаційних табло, світлофорах, ліхтариках, гірляндах тощо.
Запобіжники. Як відомо, побутові прилади, що споживають електричну енергію, у квартирах з’єднані паралельно. Тому, якщо ввімкнути відразу кілька потужних побутових приладів, загальний опір кола суттєво зменшиться, відповідно сила струму в колі значно зросте. Значне збільшення сили струму відбувається і в разі короткого замикання — з’єднання кінців ділянки кола провідником, що має малий опір порівняно з опором цієї ділянки. Коротке замикання може виникнути й через порушення ізоляції проводів.
Щоб уникнути пожежі через коротке замикання або перевантаження електричного кола, а також щоб не вийшли з ладу споживачі електричної енергії під час небезпечного збільшення сили струму, використовують запобіжники — пристрої, що розмикають коло в разі понаднормового збільшення сили струму.
Розрізняють одноразові запобіжники та автоматичні (багаторазові) вимикачі. Одноразовими є плавкі запобіжники (мал. 179, а). Корпус запобіжника виготовляють з електроізоляційного матеріалу (скла, кераміки). Головною деталлю запобіжника є плавка вставка (дріт, смужка металу), яку обирають з таким розрахунком щоб вона розплавилася раніше, ніж сила струму досягне неприпустимих значень.
Мал. 179. Запобіжники а — одноразові; б, в — автоматичні (багаторазові)
Виводи плавкої вставки сполучені з клемами, за допомогою яких запобіжник вмикається в електричне коло послідовно зі споживачем або ділянкою кола, яка захищається. Для цього використовують спеціальні клемні утримувачі.
Робочим елементом багатьох автоматичних вимикачів є біметалева пластина, що складається з двох різних металів, скріплених між собою (мал. 179, б, в). Один кінець стрічки, як правило, нерухомо закріплений у корпусі пристрою, а другий — переміщається залежно від температури пластини. За нагрівання пластини кожний із двох металів деформується по-різному, пластина вигинається, розмикаючи тим самим електричне коло. На відміну від плавкого запобіжника, після охолодження біметалевої пластини автоматичний вимикач можна ввімкнути знову.
Підбиваємо підсумки
Кількість теплоти, що виділяється в провіднику під час проходження електричного струму, чисельно дорівнює роботі струму: Q = А.
Кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом, визначається добутком квадрата сили струму, опору провідника та часу проходження струму:
Q = I2Rt.
Цей закон отримав назву закону Джоуля—Ленца.
Основна частина будь-якого електронагрівального приладу — це нагрівальний елемент. Нагрівальний елемент являє собою провідник з великим питомим опором, який може витримувати великі температури.
Дата уроку : 13.04.2020
Тема уроку : Розв"язування задач.
Дата уроку : 08.04.2020
Тема уроку : Робота і потужність електричного струму.
Переглянемо відео :
Записати конспект:
1. Робота електричного струму
Як відомо, робота характеризує зміну енергії або перетворення одного виду енергії на інший.
Робота електричного струму також характеризує процес перетворення енергії одного виду (енергії електричного поля) в енергію іншого виду (внутрішню енергію тіл, у механічну й інші види енергії).
При введенні поняття роботи електричного струму можна скористатися дослідами, що безпосередньо демонструють механічну роботу електричного струму (підйом вантажу електродвигуном). Для демонстрації збирають установку з електродвигуна, послідовно з яким вмикають реостат і демонстраційний амперметр.
Учні на досліді бачать, що електричний струм виконує роботу, отже, електрична енергія перетворюється на механічну.
Щоб установити, від чого залежить робота електричного струму, скористаємося установкою з лампою накалювання. Змінюючи опір реостата, демонструємо різне світіння лампи. Помічаємо значення сили струму й напругу в цих випадках. Очевидно, чим яскравіше світиться лампа, тим більше виділяється в ній енергії і, отже, тим більшу роботу виконує електричний струм. Звертаємо увагу, що саме цьому випадку відповідають і великі значення сили струму й напруги.
2. Обчислення роботи електричного струму
Дослід дає можливість якісно установити:
- Робота електричного струму A пропорційна силі струму I, напрузі Uі часу t. 
.
.
Формула роботи може бути отримана і з відомого учням визначення напруги: 
.
.
З цієї формули одержуємо: 
.
.
За одиницю роботи електричного струму в СІ прийнятий джоуль.
- Один джоуль дорівнює роботі, що виконується електричним струмом силою 1 А за напруги 1 В протягом 1 с.
1Дж = 1В·1А·1с.
3. Потужність електричного струму
З поняттям потужності учні вже зустрічалися при вивченні механіки. Тому спочатку можна повторити визначення потужності й одиниці її виміру.
Фізичну величину, що характеризує швидкість виконання роботи, називають потужністю.
У споживачах електричної енергії струм виконує роботу, швидкість виконання якої залежить від виду споживача і напруги, що подається до нього.
- Потужність електричного струму — це фізична величина, що характеризує швидкість виконання електричним струмомроботи, і дорівнює відношенню роботи A до часу t, за який ця робота була виконана.
.
За одиницю потужності в СІ прийнятий ват (Вт):
1Вт=1В·1А.
4. Вимірювання роботи й потужності електричного струму
З формули для обчислення роботи сили струму випливає, що для вимірювання роботи достатньо виміряти силу струму в колі, напругу на ділянці кола, час протікання струму. Таким чином, для вимірювання роботи струму необхідні такі прилади: амперметр, вольтметр і секундомір.
На рисунку показана схема для вимірювання роботи струму:
Такі виміри ми називаємо непрямими. Але існують прилади прямого вимірювання роботи струму — лічильники електричної енергії, що встановлюються скрізь, де використовується електрична енергія: у квартирах, офісах, навчальних і виробничих установах.
Для вимірювання потужності електричного струму використовуються ватметри, що враховують напругу та силу струму. Виміряти потужність можна і за допомогою вольтметра й амперметра. Щоб обчислити шукану потужність, множать напругу на силу струму, знайдені за показниками приладів.
З формули A = P.t можна одержати широко застосовувані в побуті одиниці виміру електричної енергії — кіловат-годину:
Дата уроку : 06.04.2020
Тема уроку :Контрольна робота з теми "Електричний заряд. Електричне поле.Електричний струм"
Варіант 1
Початковий рівень (3 бали)
Позначте одну правильну, на вашу думку, відповідь.
1. Натерту графітом маленьку повітряну кульку, яка висить на шовковій нитці (див. рисунок), піднесли до позитивно зарядженої пластинки. Який заряд має кулька?
А Позитивний
Б Негативний
В Нейтральний
2. Як зміниться сила взаємодії між двома зарядами, якщо величина одного з зарядів зменшиться вдвічі?
А Збільшиться вдвічі
Б Зменшиться вдвічі
В Не зміниться
3. Електричним струмом називають:
А заряд, який проходить через поперечний переріз провідника
Б властивість провідників передавати накопичений заряд іншим провідникам
В впорядкований рух заряджених частинок
Середній рівень (2 бали)
4. Накресліть схему електричного кола, яке складається з гальванічного елемента, ключа і паралельно з’єднаних електричного дзвінка та резистора. Стрілками позначте напрям струму в колі.
Достатній рівень (4 бали )
5. Заряд тіла +6,4 ∙ 10-19 Кл. Якій кількості електронів відповідає цей заряд? Під час електризації тіло приєднало чи віддало електрони? Відповідь поясніть. (qе = -1,6 ∙ 10-19Кл.)
6. У нагрівальному елементі електочайника сила струму дорівнює 4 А за напруги 120 В. Знайдіть питомий опір матеріалу, з якого виготовлено обмотку, якщо довжина поперечного перерізу дроту дорівнює 0,24 мм2, а довжина — 18 м. Відповідь надайте у 
.
.
Високий рівень (3 бали)
7. Знайдіть силу струму та напругу в резисторі 2 (див. рисунок), якщо R1 = 20 Ом, R2 = 30 Ом, R3 = 60 Ом, а вольтметр показує 48 В. Відповідь поясніть.
Варіант 2
Початковий рівень (3 бали)
Позначте одну правильну, на вашу думку, відповідь.
1. Натерту графітом маленьку повітряну кульку, яка висить на шовковій нитці (див. рисунок), зарядили позитивно і піднесли до зарядженої пластинки. Який знак заряду має пластинка?
А Позитивний
Б Негативний
В Нейтральний
2. Як зміниться сила взаємодії між двома зарядами, якщо величина одного з зарядів збільшиться вдвічі?
А Збільшиться вдвічі
Б Зменшиться вдвічі
В Не зміниться
3. За напрямок електричного струму прийнято:
А рух заряджених частинок від полюса «-» до полюса «+»
Б напрям руху позитивно заряджених частинок або напрям, протилежний до напряму руху негативно заряджених частинок
В напрям руху негативно заряджених частинок або напрям, протилежний до напряму руху позитивно заряджених частинок
4. Накресліть схему електричного кола, яке складається з гальванічного елемента, ключа та послідовно з’єднаних електричної лампи та реостата. Стрілками позначте напрям струму в колі.
Достатній рівень (4 бали)
5. Заряд тіла + 9,6 ∙ 10-19 Кл. Якій кількості електронів відповідає цей заряд. Під час електризації тіло приєднало чи віддало електрони? Відповідь поясніть. (qе = -1,6 ∙ 10-19Кл.)
6. Скільки метрів нікелінового дроту площею поперечного перерізу 0,1 мм2 потрібно взяти для виготовлення спіралі електронагрівача, якщо за напруги 220 В сила струму в ньому дорівнює 4 А? Для нікеліну питомий опір становить 0,4 .
.
Високий рівень (3 бали)
7. Знайдіть силу струму та напругу у резисторі 3 (див. рисунок), якщо R1 = 12 Oм, R2 = 80м, R3 = 20 Ом. Покази вольтметра 4 В. Відповідь поясніть. Відповіді.
Дата уроку : 01.04.2020
Тема уроку : "Розв"язування задач. Підготовка до контрольної роботи "
Дата уроку : 30.03.2020
Тема уроку : "Розв"язування задач. Самостійна робота "
Пригадаємо формули при послідовному та паралельному з"єднанні .
Немає коментарів:
Дописати коментар