Електричний струм у металах утворюється. Фізичні властивості металів

Усі метали у твердому та рідкому стані є провідниками електричного струму. Спеціально поставлені досліди показали, що при проходженні електричного струму маса металевих провідників залишається постійною, не змінюється їх хімічний склад. На цій підставі можна було припустити, що у створенні електричного струму в металах беруть участь лише електрони. Припущення про електронну природу електричного струму в металах підтверджено дослідами радянських фізиків Л. І. Мандельштама та Н. Д. Папалексі та американських фізиків Т. Стюарта та Р. Толмена. У цих дослідах було виявлено, що при різкій зупинці котушки, що швидко обертається, у проводі котушки виникає електричний струм, створюваний негативно зарядженими частинками - електронами.

За відсутності електричного поля вільні електрони переміщуються у кристалі металу хаотично. Під дією електричного поля вільні електрони, крім хаотичного руху, набувають упорядкованого руху в одному напрямку, і в провіднику виникає електричний струм. Вільні електрони стикаються з іонами кристалічних ґрат, віддаючи їм при кожному зіткненні кінетичну енергію, набуту при вільному пробігу під дією електричного поля. В результаті впорядкований рух електронів у металі можна розглядати як рівномірний рух із деякою постійною швидкістю V.

Так як кінетична енергія електронів, що купується під дією електричного поля, передається при зіткненні іонами кристалічних ґрат, то при проходженні постійного струму провідник нагрівається.

Залежність питомого електричного опору металів від температури.

Питомий опір металів під час нагрівання збільшується приблизно за лінійним законом (рис. 152):

де р - питомий електричний опір металу при температурі t, ро - його питомий опір при О °С, а - температурний коефіцієнт опору, особливий для кожного металу,

З наближенням температури до абсолютного нуля питомий опір монокристалів стає дуже малим. Цей факт свідчить про те, що в ідеальних кристалічних гратах металу електрони переміщуються під дією електричного поля, не взаємодіючи з іонами решітки. Довжина їх вільного пробігу при цьому може досягати значень близько 1 см, тобто в 107-108 разів перевищує міжатомні відстані в кристалі. Електрони взаємодіють лише з іонами, що не перебувають у вузлах кристалічної решітки.

При підвищенні температури зростає кількість дефектів у кристалічній решітці через теплові коливання іонів, - це призводить до зростання питомого опору кристала.

У тому, що електричний опір металів обумовлено взаємодіями електронів провідності з різними дефектами решітки, переконує і той факт, що питомий опір кристалів металів залежить від наявності в них домішок. Наприклад, введення 1% домішки марганцю збільшує питомий опір міді втричі.

Надпровідність.

У 1911 р. нідерландський вчений Гейке Камерлінг-Онієс (1853-1926) виявив, що при зниженні температури ртуті до 4,1 К її питомий опір стрибком зменшується до нуля (рис. 153). Явище зменшення питомого опору до нуля за нормальної температури, що відрізняється від абсолютного нуля, називається надпровідністю. Матеріали, що виявляють здатність переходити при деяких температурах, відмінних від абсолютного нуля, надпровідний стан, називаються надпровідниками.

Проходження струму у надпровіднику відбувається без втрат енергії, тому одного разу збуджений у надпровідному кільці електричний струм може існувати необмежено довго без зміни.

Надпровідні матеріали вже використовують у електромагнітах. Ведуться дослідження, створені задля створення надпровідних ліній електропередачі.

Застосування явища надпровідності у широкій

практиці може стати реальністю найближчими роками завдяки відкриттю 1986 р. надпровідності керамік - сполук лантану, барію, міді та кисню. Надпровідність таких керамік зберігається до температури близько 100 К.

Швидкість упорядкованого руху електронів у провіднику.

Для визначення швидкості впорядкованого руху вільних електричних зарядів у провіднику потрібно знати концентрацію вільних носіїв заряду та силу струму. Якщо концентрація вільних електричних зарядів у провіднику за проміжок часу через поперечний переріз провідника при швидкості їх упорядкованого руху проходить електричний заряд рівний

Тема «Електричний струм у металах»

Мета уроку: Продовжити вивчення природи електричного струму у металах, експериментальним шляхом вивчити дію електричного струму.

Завдання уроку:

Освітня –формування єдиних поглядів на природу електричного струму, формування вміння працювати з електричними схемами, збирати електричні кола.

Розвиваюча- формування вміння знаходити помилки та не допускати їх при застосуванні знань на практиці, а також логічно пояснювати нові явища, застосовувати свої знання у нестандартних ситуаціях.

Виховна –формування вміння зосереджувати увагу, вести діалог, аргументовано відстоювати свою думку.

Обладнання та матеріалиКабіна: джерела струму, електрична лампочка для кишенькового ліхтаря, електричний дзвінок, вимикачі, проводи, що підводять, розчин мідного купоросу, електромагніт, мідна та цинкова пластинки, модель кристалічної решітки, гальванометр.

ТЗН: комп'ютерна презентація, мультимедійний проектор

Демонстрації:

1) Складання найпростіших електричних кіл.

2) Виділення міді при електролізі мідного купоросу

3) Дія котушки зі струмом, як електромагніта.

План уроку.

Актуалізація знань (10 хв).
Вивчення нового матеріалу «Електричний струм у металах» (10 хв)

"Дії електричного струму" (12 хв)

Закріплення (9 хв)
Домашнє завдання (2хв)
Підбиття підсумків (2 хв)

Хід уроку.

Здрастуйте хлопці!

Як наша прожила б планета,

Як люди жили б на ній

Без теплоти, магніту, світла

І електричних променів.

У цьому чотиривірші згадується про електричні промені. Як ви вважаєте, що це таке? (електричний струм)

1) Що називається електричним струмом?

2) Що необхідно, щоб у ланцюзі існував електричний струм?

3) Робота зі схемами: назвати запропоновані основні частини електричного кола

Запропоновано позначення: електрична лампа, ключ, амперметр, вольтметр, джерело струму, дзвінки ін.

4) А тепер перевіримо, як ви бачите порушення у складанні електричних кіл.

Перед вами два електричні кола, схеми яких представлені на екрані.

1. Які порушення ви помітили? Чому не горить справна лампа в першому ланцюзі при замиканні ключа? Відповідь.Електричний ланцюг має розрив. Щоб лампа загорілася, в ланцюзі повинен існувати електричний струм, а це можливо при замкнутому ланцюзі, що складається тільки з провідників електрики.

2) Чим провідники відрізняються від непровідників чи ізоляторів? Відповідь.Учні усувають розрив. Лампа спалахує.

2. Чому не дзвенить дзвінок у другому ланцюзі при замиканні ланцюга? Відповідь.Для отримання електричного струму у провіднику треба в ньому створити електричне поле. Під дією цього поля вільні заряджені частинки почнуть рухатися впорядковано, а це є електричний струм. Електричне поле у провідниках створюється та може довго підтримуватися джерелами електричного поля. Електричний ланцюг повинен мати джерело струму. Підключаємо ланцюг до джерела струму та дзвінок дзвенить. Для існування електричного струму необхідні такі умови: - наявність вільних електричних зарядів у провіднику; -Наявність зовнішнього електричного поля для провідника. Учень, приєднавши до ланцюга джерело струму, показує правильну відповідь.

2.Вивчення новогоматеріалу «Електричний струм у металах» - 10 хв . Слайд №1 Тема нашого уроку: «Електричний струм у металах. Дії електричного струму» Хлопці знають, як можна уникнути дії електричного струму при випадковому дотику до електроприладу, який опинився під напругою? Відповідь.Для цього необхідно заземлення, оскільки земля є провідником і завдяки своїм величезним розмірам може утримувати великий заряд. Вчитель.З яких матеріалів виконується заземлення? Відповідь.Заземлення виконують із металу. Вчитель.Чому віддають перевагу саме металам? На це питання ми відповімо після вивчення нової теми "Електричний струм у металах". Запишіть тему уроку у зошит.

Найвідоміше з ранніх визначень металу було дано у середині XVIII століття М.В. Ломоносовим: “Металлом називається світле тіло, яке можна кувати. Таких тіл лише шість: золото, срібло, мідь, олово, залізо та свинець”. Через два з половиною століття багато що стало відомо про метали. До металів належить понад 75% всіх елементів таблиці Д. І. Менделєєва.

Сьогодні ми познайомимося із важливою властивістю металів – електропровідністю. Згадаймо будову металів. Демонстраціямоделі кристалічних ґрат, на екрані проектується зображення моделі будови металів.

Модель металу - кристалічна решітка, у вузлах якої частинки здійснюють хаотичний коливальний рух.

Під впливом електричного поля рухаються вільні електрони. Заключним підтвердженням цього факту став досвід, проведений 1913 року фізиками нашої країни Л. І. Мандельштамом і М. Д. Папалексі, і навіть американськими фізиками Б. Стюартом і Р. Толменом. Подивіться малюнок на екрані

Ми не можемо бачити електрони, що рухаються в металевому провіднику. Про наявність струму в ланцюзі ми можемо судити з різних явищ, що викликає електричний струм. Такі явища називають діями струму. Деякі з цих дій легко спостерігати на досвіді.

Теплова дія струму.

Хімічна дія струму. Хімічна дія електричного струму вперше була відкрита у 1800 р. Досвід. Проведемо досвід із розчином мідного купоросу. Два вугільні електроди, опускаємо в дисцильовану воду замикаємо ланцюг. Спостерігаємо, що лампочка не спалахує. Беремо розчин мідного купоросу та приєднуємо до джерела струму. Ел лампочка спалахує. Висновок. Хімічне дія струму у тому, що у деяких розчинах кислот (солів, лугів) під час проходження крізь них електричного струму спостерігається виділення речовин. Речовини, що містяться у розчині, відкладаються на електродах, опущених у цей розчин. При пропусканні струму через розчин мідного купоросу (CuSO 4) на негативно зарядженому електроді виділиться чиста мідь (Сu). Це використовують для одержання чистих металів. Шляхом електролізу одержують алюміній, хімічні чисті метали, виробляють нікелювання, хромування, золочення. Для захисту металів від корозії їх поверхню часто покривають металами, що важко окислюються, тобто виробляють нікелювання або хромування. Цей процес називається гальваностегією. Які способи захисту металів від корозії ви знаєте?

ітайський філософ Конфуцій якось сказав «Добре володіти природним обдаруванням, але вправи, друзі, дають нам більше, ніж природне обдарування». Російське прислів'я говорить: «Вчитися завжди знадобиться» .1) Чому не можна торкатися неізольованих електричних проводів голими руками? (Волога на руках завжди містить розчин різних солей і є електролітом. Тому вона створює хороший контакт між проводами та шкірою.)

Завантажити:

Попередній перегляд:

Урок з фізики у 8 класі.

Тема «Електричний струм у металах»

Мета уроку : Продовжити вивчення природи електричного струму у металах, експериментальним шляхом вивчити дію електричного струму.

Завдання уроку:

Освітня –формування єдиних поглядів на природу електричного струму, формування вміння працювати з електричними схемами, збирати електричні кола.

Розвиваюча - формування вміння знаходити помилки та не допускати їх при застосуванні знань на практиці, а також логічно пояснювати нові явища, застосовувати свої знання у нестандартних ситуаціях.

Виховна –формування вміння зосереджувати увагу, вести діалог, аргументовано відстоювати свою думку.

Обладнання та матеріалиКабіна: джерела струму, електрична лампочка для кишенькового ліхтаря, електричний дзвінок, вимикачі, проводи, що підводять, розчин мідного купоросу, електромагніт, мідна та цинкова пластинки, модель кристалічної решітки, гальванометр.

ТЗН : комп'ютерна презентація, мультимедійний проектор

Демонстрації:

1) Складання найпростіших електричних кіл.

2) Виділення міді при електролізі мідного купоросу

3) Дія котушки зі струмом, як електромагніта.

План уроку.

Актуалізація знань (10 хв).
Вивчення нового матеріалу «Електричний струм у металах» (10 хв)

"Дії електричного струму" (12 хв)

Закріплення (9 хв)
Домашнє завдання (2хв)
Підбиття підсумків (2 хв)

Хід уроку.

Оголошення теми, цілей уроку.

1) Актуалізація знань –10 хв.

Здрастуйте хлопці!

Як наша прожила б планета,

Як люди жили б на ній

Без теплоти, магніту, світла

І електричних променів.

У цьому чотиривірші згадується про електричні промені. Як ви вважаєте, що це таке? (електричний струм)

Запитання:

Що називається електричним струмом?
Що необхідно, щоб у ланцюзі існував електричний струм?

3) Робота зі схемами: назвати запропоновані основні частини електричного кола

Запропоновано позначення: електрична лампа, ключ, амперметр, вольтметр, джерело струму, дзвінки ін.

4) А тепер перевіримо, як ви бачите порушення у складанні електричних кіл.

Перед вами два електричні кола, схеми яких представлені на екрані.

1. Які порушення ви помітили? Чому не горить справна лампа в першому ланцюзі при замиканні ключа?Відповідь. Електричний ланцюг має розрив. Щоб лампа загорілася, в ланцюзі повинен існувати електричний струм, а це можливо при замкнутому ланцюзі, що складається тільки з провідників електрики.

2) Чим провідники відрізняються від непровідників чи ізоляторів?Відповідь. Учні усувають розрив. Лампа спалахує.

2. Чому не дзвенить дзвінок у другому ланцюзі при замиканні ланцюга?Відповідь. Для отримання електричного струму у провіднику треба в ньому створити електричне поле. Під дією цього поля вільні заряджені частинки почнуть рухатися впорядковано, а це є електричний струм. Електричне поле у провідниках створюється та може довго підтримуватися джерелами електричного поля. Електричний ланцюг повинен мати джерело струму. Підключаємо ланцюг до джерела струму та дзвінок дзвенить. Для існування електричного струму необхідні такі умови: - наявність вільних електричних зарядів у провіднику; -Наявність зовнішнього електричного поля для провідника. Учень, приєднавши до ланцюга джерело струму, показує правильну відповідь.

2.Вивчення новогоматеріалу «Електричний струм у металах» - 10 хв. Слайд №1 Тема нашого уроку: «Електричний струм у металах. Дії електричного струму» Хлопці знають, як можна уникнути дії електричного струму при випадковому дотику до електроприладу, який опинився під напругою?Відповідь. Для цього необхідно заземлення, оскільки земля є провідником і завдяки своїм величезним розмірам може утримувати великий заряд.Вчитель. З яких матеріалів виконується заземлення?Відповідь. Заземлення виконують із металу.Вчитель. Чому віддають перевагу саме металам? На це питання ми відповімо після вивчення нової теми "Електричний струм у металах". Запишіть тему уроку у зошит.

Сьогодні ми познайомимося із важливою властивістю металів – електропровідністю. Згадаймо будову металів.Демонстрація моделі кристалічних ґрат, на екрані проектується зображення моделі будови металів.

Модель металу - кристалічна решітка, у вузлах якої частинки здійснюють хаотичний коливальний рух.

Метали у твердому стані мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку, утворюючи просторові (кристалічні) грати. Як вам вже відомо, у будь-якому металі частина валентних електронів залишає свої місця в атомі, внаслідок чого атом перетворюється на позитивний іон. У вузлах кристалічної решітки металу розташовані позитивні іони, а просторі між ними рухаються вільні електрони (електронний газ), тобто. не пов'язані з ядрами атомів.
Негативний заряд усіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх іонів грати. Тому в звичайних умовах метал електрично нейтральний.
Які ж електричні заряди рухаються під дією електричного поля у металевих провідниках?Під впливом електричного поля рухаються вільні електрони. Заключним підтвердженням цього факту став досвід, проведений 1913 року фізиками нашої країни Л. І. Мандельштамом і М. Д. Папалексі, і навіть американськими фізиками Б. Стюартом і Р. Толменом. Подивіться малюнок на екрані

Вчені приводили в дуже швидке обертання багатовиткову котушку навколо її осі. Потім при різкому гальмуванні котушки кінці її замикалися на гальванометр і прилад реєстрував короткочасний електричний струм. Причина виникнення, викликана рухом по інерції вільних заряджених частинок між вузлами кристалічних грат металу. Так як з досвіду відомий напрямок початкової швидкості і напрямок струму, то можна знайти знак заряду носіїв: він виявляється негативним. Отже, вільні носії зарядів у металі – вільні електрони. По відхилення стрілки гальванометра можна судити про величину електричного заряду, що протікає в ланцюзі. Досвід підтвердив теорію. Тріумф класичної теорії електрики відбувся.Електричний струм у металевих провідниках є упорядкованим рухом вільних електронів, під дією електричного поля
Якщо у провіднику немає електричного поля, то електрони рухаються хаотично, аналогічно до того, як рухаються молекули газів або рідин. У кожний момент часу швидкості різних електронів відрізняються за модулями та напрямками. Якщо ж у провіднику створено електричне поле, то електрони, зберігаючи свій хаотичний рух, починають зміщуватись у бік позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і впорядковане їхнє перенесення - дрейф. Швидкість упорядкованого руху електронів у провіднику під впливом електричного поля - кілька міліметрів на секунду, інколи ж і ще менше. Але як тільки у провіднику виникає електричне поле, воно з величезною швидкістю, близькою до швидкості світла у вакуумі (300 000 км/с), поширюється по всій довжині провідника.
Одночасно з поширенням електричного поля всі електрони починають рухатися в одному напрямку по всій довжині провідника. Так, наприклад, при замиканні ланцюга електричної лампи впорядкований рух приходять і електрони, що є в спіралі лампи.
Зрозуміти це допоможе порівняння електричного струму з течією води у водопроводі, а розповсюдження електричного поля – з поширенням тиску води. При підйомі води до водонапірної башти дуже швидко по всій водопровідній системі поширюється тиск (напір) води. Коли ми відкриваємо кран, вода вже перебуває під тиском і починає текти. Але з крана тече та вода, що була у ньому, а вода з вежі дійде до крана набагато пізніше, т.к. рух води відбувається із меншою швидкістю, ніж поширення тиску.
Коли говорять про швидкість розповсюдження електричного струму у провіднику, то мають на увазі швидкість розповсюдження по провіднику електричного поля.
Електричний сигнал, посланий, наприклад, проводами з Москви до Владивостока (s=8000 км), приходить туди приблизно через 0,03с. А тепер можна переходити до пізнання зовнішнього світу. Закінчили електричний струм у металах. Переходимо до наступного блоку «Дії електричного струму»

Вивчення нового матеріалу «Дії електричного струму»Ми не можемо бачити електрони, що рухаються в металевому провіднику. Про наявність струму в ланцюзі ми можемо судити з різних явищ, що викликає електричний струм. Такі явища називають діями струму. Деякі з цих дій легко спостерігати на досвіді.

Теплова дія струму.Програмний диск Уроки фізики 8 клас. Віртуальна школа Кирила та Мефодія

Хімічна дія струму.Хімічна дія електричного струму вперше була відкрита у 1800 р.Досвід. Проведемо досвід із розчином мідного купоросу. Два вугільні електроди, опускаємо в дисцильовану воду замикаємо ланцюг. Спостерігаємо, що лампочка не спалахує. Беремо розчин мідного купоросу та приєднуємо до джерела струму. Ел лампочка спалахує.Висновок. Хімічнедія струму у тому, що у деяких розчинах кислот (солів, лугів) під час проходження крізь них електричного струму спостерігається виділення речовин. Речовини, що містяться у розчині, відкладаються на електродах, опущених у цей розчин. При пропусканні струму через розчин мідного купоросу (CuSО 4 ) На негативно зарядженому електроді виділиться чиста мідь (Сu). Це використовують для одержання чистих металів. Шляхом електролізу одержують алюміній, хімічні чисті метали, виробляють нікелювання, хромування, золочення. Для захисту металів від корозії їх поверхню часто покривають металами, що важко окислюються, тобто виробляють нікелювання або хромування. Цей процес називається гальваностегією. Які способи захисту металів від корозії ви знаєте?

Магнітна дія струму. Досвід.Котушку із залізним осердям включаємо в ланцюг і спостерігає тяжіння металевих предметів. Використання магнітної дії струму у гальванометрах. Гальванометр. Схематичне позначенняЗакріплення дослідженого матеріалу. Запитання з нової теми. Доітайський філософ Конфуцій якось сказав «Добре володіти природним обдаруванням, але вправи, друзі, дають нам більше, ніж природне обдарування». Російське прислів'я говорить: «Вчитися завжди знадобиться» .1) Чому не можна торкатися неізольованих електричних проводів голими руками? (Волога на руках завжди містить розчин різних солей і є електролітом. Тому вона створює хороший контакт між проводами та шкірою.)

Домашнє завдання. П. 34,35 л. №1260, 1261. Підготувати повідомлення про метали «Алюміній», «Золото», «Залізо»

Давайте розглянемо які елементи можна з'єднувати проводами, щоб вийшов електричний ланцюг: гальванічний елемент, батарея елементів, лампочка, дзвінок, опір, вимикач (або ключ), амперметр і вольтметр.

Креслення, на якому зображені способи з'єднання елементів у ланцюг, називають схемою. Ось так виглядає схема електричного ліхтарика.

А ось так виглядає схема, що складається з джерела, одного дзвінка та двох (або більше) кнопок, за якими можна незалежно включити дзвінок, наприклад, у лікарні (або у літаку), коли потрібно викликати хворому на медичну сестру.

Згадаймо будову металів: у вузлах кристалічних ґрат знаходяться позитивні іони, а електрони вільно переміщаються між цими вузлами, створюючи «електронний газ», що займає весь об'єм металевого провідника. Тому електричний струм у металах є упорядкованим рухом електронів. Без електричного поля електрони рухаються безладно, хаотично, з досить великими швидкостями.

Але коли подається електричне поле від джерела, а швидкість його поширення становить 300000км/с, всі електрони у всьому обсязі металевого провідника починають упорядкований рух з невеликою швидкістю, яка становить декількох мм/с.

Для існування електричного струму необхідно: наявність вільних заряджених частинок, електричного поля (джерела), споживача та провідників електричного струму.

Електричний струм при проходженні через навантаження, має різні дії. Які ж ми можемо спостерігати?

Теплова дія. Для спостереження за цією дією проведемо досвід.

На двох ізольованих стійках помістимо довгий провід. У декількох місцях прикріпимо пензлики папірців, що легко звисають. Провід приєднаємо до регульованого джерела (типу ЛАТР, щоб можна було поступово підвищувати напругу). Включаємо установку, повільно збільшуємо напругу, при певному значенні провід починає нагріватися, і папірці спалахують. Звернемо увагу на те, що під час досвіду провід сильніше провисає. Це відбувається через те, що він нагрівся, а при нагріванні всі тіла розширюються, а дріт подовжується.

Механічну дію. Підключимо невеликий вентилятор. Чому лопаті крутяться? Тому що при проходженні електричного струму через двигун рамки у магнітному полі обертаються (механічне переміщення) та обертають лопаті вентилятора.

Магнітна дія. Розглянемо досвід Ерстеда, який він провів у 1820 році. На установці з першого досвіду під час включення струму піднесемо магнітну стрілку на стійці. Стрілка відхилиться від звичайного напрямку в магнітному полі Землі і повернеться перпендикулярно провіднику, фіксуючи наявність сильнішого магнітного поля біля провідника, яким тече струм. При вимиканні струму бачимо, що стрілочка відхиляється і знову показує напрямок на «північ».

Хімічна дія. Як навантаження тепер включимо в електричний ланцюг два вугільні електроди, вставлені в скляну склянку, в якій налитий розчин мідного купоросу.

Попередньо необхідно зачистити електроди наждачним папером для видалення будь-яких домішок. Включаємо ланцюг у регульоване джерело ... і через деякий час вимикаємо і бачимо, що на негативному електроді (катоді) виділився тонкий шар міді.

Є ще фізіологічнедія електричного струму: дія на живі організми. Вперше при препаруванні лапок жаби Луїджі Гальвані виявив скорочення м'язів лапки. Тобто при проходженні струму через організм всі м'язи скорочуються, намагаючись захистити організм від неприємних наслідків.

Напрямок електричного струму було вигадано американським банкіром Бенджаміном Франкліном, який у вільний час займався електрикою.

Він вважав, що гроші із великої позитивної купи перетікають у маленькі негативні кишені клієнтів. Тому запропонував: струм іде від позитивного полюса до негативного.

Це було прийнято у всьому світі.

Лише набагато пізніше, після відкриття Томсоном електрона, зрозуміли, що фізичний (справжній) напрямок струму від «мінуса» до «плюсу». Струм іде від місць на джерелі, де накопичилася надмірна кількість електронів, у місця, де електронів не вистачає.

Але вже були придумані правила: правило буравчика, правило лівої руки, правило правої руки, правило Ампера та інші напрямки струму від «плюсу» до «мінуса». І було вирішено нічого не змінювати, а так і вважати, що струм йде від плюсу до мінуса.

Таким чином, ми розглянули, що являє собою струм у металах, якими діями має струм і в чому відмінність загальноприйнятого напряму струму від «плюсу» до «мінуса» від справжнього фізичного спрямування.

Відкритий урок з фізики у 8 класі.

Тема «Електричний струм у металах. Дії електричного струму.

Завдання уроку:

Виховна –виховувати почуття любові до своєї Батьківщини, прищеплювати любов до художньої літератури, формування вміння зосереджувати увагу, вести діалог, аргументовано відстоювати свою думку.

Обладнання та матеріалиКабіна: джерела струму, електрична лампочка для кишенькового ліхтаря, електричний дзвінок, вимикачі, що підводять дроти, розчин мідного купоросу, електромагніт, мідна та цинкова пластинки, модель кристалічної решітки, гальванометр.

ТЗН: комп'ютерна презентація, диск із програмним забезпеченням «Кирилл і Мефодій» Фізика8 клас, мультимедійний проектор.

Демонстрації:

1) Складання найпростіших електричних кіл.

2) Виділення міді при електроліз CuSO4.

3) Дія котушки зі струмом, як електромагніта.

4) Отримання джерела струму використовуючи лимон та мідну та цинкову пластинку.

План уроку.

Актуалізація опорних знань – 10 хв.

Вивчення нового матеріалу «Електричний струм у металах» – 10 хв.

Закріплення -3 хв

Хвилина відпочинку -1 хв

Вивчення нового матеріалу "Дії електричного струму". 12 хв

Закріплення –5 хв.

Домашнє завдання -2хв.

Підсумки уроку -2 хв.

Хід уроку.

1) Актуалізація опорних знань –10 хв.

Здрастуйте хлопці наш урок, я хочу почати з такого чотиривірша:

Як наша прожила б планета,

Як люди жили б на ній

Без теплоти, магніту, світла

І електричних променів.

Хлопці, знання науки завжди, допомагає людині у житті, а незнання призводить часом до трагічних наслідків. Зробіть із цих слів собі правильні висновки.

У моєму чотиривірші згадується про електричні промені. Як ви вважаєте, що це таке? (електричний струм)

Що називається електричним струмом?

Еталон відповіді. Упорядкований спрямований рух частинок.

Що необхідно, щоб у ланцюзі існував електричний струм?

е. відповіді. Джерело струму, провідники, споживач струму і всі ці елементи повинні бути замкнуті.

3) Робота зі схемами.

А тепер перевіримо, як ви бачите порушення у складанні електричних кіл.

Перед вами дві ел. ланцюги, схеми яких на екрані.

1. Чому не горить справна лампа в першому ланцюзі під час замикання ключа? (Мал. 1)

Відповідь учнів.

Еталон відповіді.Електричний ланцюг має розрив. Щоб лампа загорілася, в ланцюзі повинен існувати електричний струм, а це можливо при замкнутому ланцюзі, що складається тільки з провідників електрики.

Вчитель.А чим провідники відрізняються від непровідників чи ізоляторів?

Відповідь учнів.

Еталон відповіді.Провідники – такі тіла, якими електричні заряди можуть переходити від зарядженого тіла до незарядженого. А в ізоляторах такі переходи неможливі, і лампа спалахує.

Запрошується учень, який дав правильну відповідь і він, усунувши розрив, демонструє правильну відповідь. Лампа спалахує.

2. Чому не дзвенить дзвінок у другому ланцюзі при замиканні ланцюга? (Мал. 2)

Відповідь учнів.

Еталон відповіді.Для отримання електричного струму у провіднику треба в ньому створити електричне поле. Під дією цього поля вільні заряджені частинки почнуть рухатися впорядковано, а це є електричний струм. Електричне поле у провідниках створюється та може довго підтримуватися джерелами електричного поля. Електричний ланцюг повинен мати джерело струму. Підключаємо ланцюг до джерела струму та дзвінок дзвенить.

Запрошується учень, який дав правильну відповідь і він, приєднавши до ланцюга джерело струму, демонструє правильну відповідь.

Зашифроване слово.

Діти, а зараз прочитаємо зашифроване слово, але для цього вам потрібно згадати умовні позначення, які застосовуються на схемах для електроприладів. Поставте літери навпроти відповідних приладів і почавши зі стрілки, прочитайте слово.

Слайд №4 Відповідь: «Рузаївка»

Слайд №5 «Ординоносна Рузаївка – залізнична брама Мордовії»

Слайд №6 Завдання: З якою метою на стиках рейок електрофікованих залізниць роблять товсті мідні перемички чи зварюють рейки?

Відповідь. Рейки проводять електричний струм і, отже, щоб ланцюг не було розімкнуто, роблять мідні перемички або зварюють рейки.

2.Вивчення новогоматеріалу «Електричний струм у металах» - 10 хв .

Слайд №1 Тема нашого уроку: «Електричний струм у металах. Дії електричного струму»

Хлопці знають, як можна уникнути дії електричного струму при випадковому дотику до електроприладу, який опинився під напругою?

Еталон відповіді.Для цього необхідно заземлення, оскільки земля є провідником і завдяки своїм величезним розмірам може утримувати великий заряд.

Вчитель.З яких матеріалів виконується заземлення?

Відповідь учнів.

Еталон відповіді.Заземлення виконують із металу.

Вчитель.Чому віддають перевагу саме цим речовинам, ми відповімо після вивчення нової теми “Електричний струм у металах”. Запишіть тему уроку у зошит.

Отже, наша розмова піде про метали. Найвідоміше з ранніх визначень металу було дано у середині XVIII століття М.В. Ломоносовим: “Металлом називається світле тіло, яке можна кувати. Таких тіл лише шість: золото, срібло, мідь, олово, залізо та свинець”. Через два з половиною століття багато що стало відомо про метали. До металів належить понад 75% всіх елементів таблиці Д. І. Менделєєва, і підібрати абсолютно точне визначення для металів - майже безнадійне завдання.

Тому сьогодні, у випадку можна скористатися визначенням М.В.Ломоносова перший російський вчений – дослідник світового значення., додавши до першим двом властивостям, їм запропонованим, ще три. Ви дізнаєтесь про всі властивості металів. Почнемо знайомство з одним із них – електропровідністю.

Згадаймо будову металів. Модель металу - кристалічна решітка, у вузлах якої частинки здійснюють хаотичний коливальний рух. (Подано модель кристалічної решітки, а на екрані проектується зображення моделі будови металів).

Метали у твердому стані мають кристалічну будову. Частинки в кристалах розташовані в певному порядку, утворюючи просторові (кристалічні) грати. Як вам вже відомо, у будь-якому металі частина валентних електронів залишає свої місця в атомі, внаслідок чого атом перетворюється на позитивний іон. У вузлах кристалічної грати металу розташовані позитивні іони, а просторі між ними рухаються вільні електрони (електронний газ), тобто. не пов'язані з ядрами атомів.
Негативний заряд усіх вільних електронів за абсолютним значенням дорівнює позитивному заряду всіх іонів грати. Тому в звичайних умовах метал електрично нейтральний.
Які ж електричні заряди рухаються під дією електричного поля у металевих провідниках? Ми можемо припустити, що під впливом електричного поля рухаються вільні електрони. Але це наше припущення потребує доказу.
У 1899 р. К. Рікке на трамвайній підстанції в Штутгарті включив у головний провід, що живить трамвайні лінії, послідовно один одному торцями три тісно притиснутих циліндра; два крайні були мідними, а середній - алюмінієвим.

Через ці циліндри понад рік проходив електричний струм. Зробивши ретельний аналіз місця, де циліндри контактували, До. Рікке не виявив у міді атомів алюмінію, а алюмінію - атомів міді, т. е. дифузія не відбулася. Таким чином, він експериментально довів, що при проходженні провідником електричного струму іони не переміщуються. Отже, переміщуються лише вільні електрони, а вони у всіх речовин однакові.

Заключним підтвердженням цього факту став досвід, проведений 1913 року фізиками нашої країни Л. І. Мандельштамом і М. Д. Папалексі, і навіть американськими фізиками Б. Стюартом і Р. Толменом. Подивіться малюнок на екрані. Слайд №

електричний струм у металевих провідниках є впорядкованим рухом вільних електронів, під дією електричного поля
Якщо у провіднику немає електричного поля, то електрони рухаються хаотично, аналогічно до того, як рухаються молекули газів або рідин. У кожний момент часу швидкості різних електронів відрізняються за модулями та напрямками. Якщо ж у провіднику створено електричне поле, то електрони, зберігаючи свій хаотичний рух, починають зміщуватись у бік позитивного полюса джерела. Разом з безладним рухом електронів виникає і впорядковане їхнє перенесення - дрейф.

Швидкість упорядкованого руху електронів у провіднику під впливом електричного поля - кілька міліметрів на секунду, інколи ж і ще менше. Але як тільки у провіднику виникає електричне поле, воно з величезною швидкістю, близькою до швидкості світла у вакуумі (300 000 км/с), поширюється по всій довжині провідника.
Одночасно з поширенням електричного поля всі електрони починають рухатися в одному напрямку по всій довжині провідника. Так, наприклад, при замиканні ланцюга електричної лампи впорядкований рух приходять і електрони, що є в спіралі лампи.
Зрозуміти це допоможе порівняння електричного струму з течією води у водопроводі, а розповсюдження електричного поля – з поширенням тиску води. При підйомі води до водонапірної башти дуже швидко по всій водопровідній системі поширюється тиск (напір) води. Коли ми відкриваємо кран, вода вже перебуває під тиском і починає текти. Але з крана тече та вода, що була у ньому, а вода з вежі дійде до крана набагато пізніше, т.к. рух води відбувається з меншою швидкістю, ніж поширення тиску.
Коли говорять про швидкість розповсюдження електричного струму у провіднику, то мають на увазі швидкість розповсюдження по провіднику електричного поля.
Електричний сигнал, посланий, наприклад, проводами з Москви до Владивостока (s=8000 км), приходить туди приблизно через 0,03с.

Хвилина відпочинку.

Хлопці, одного разу великого мислителя Сократа запитали, що, на його думку, найлегше в житті? Він відповів, що найлегше – повчати інших, а найважче – пізнати самого себе.

На уроках фізики ми говоримо про пізнання природи. Але сьогодні давайте лянемо «в себе». Як ми сприймаємо навколишній світ? Як художники чи як мислителі?

Встаньте, підніміть руки догори, потягніться.

Переплетіть пальці рук.

Подивіться який палець лівої чи правої руки виявився у вас вгорі? Результат запишіть "Л" або "П"

Схрестіть руки на грудях. («Поза Наполеона») Яка рука зверху?

Поаплодуйте. Яка рука зверху?

Підведемо підсумки.

Враховуючи, що результат «ЛЛЛ» відповідає художньому типу особистості, а «ППП» – типу мислення.

Який тип мислення переважає у вашого класу?

Декілька «художників», кілька «мислителів», а більшість хлопців – гармонійно розвинені особистості, яким властиво, як логічне, так і образне мислення.

А тепер можна переходити до пізнання зовнішнього світу. Закінчили е

Електричний струм у металах. Переходимо до наступного блоку «Дії електричного струму»

Вивчення нового матеріалу "Дії електричного струму."

Теплова дія струму. (Слайд №,) Програмний диск Уроки фізики 8 клас Вертуальна школа Кирила та Мефодія. Урок 08 (пункт 7,9)

Хімічна дія струму. Хімічна дія ел. струму вперше було відкрито 1800 р.

Досвід. Проведемо досвід із розчином мідного купоросу. Два вугільні електроди, опускаємо в дисцильовану воду замикаємо ланцюг. Спостерігаємо, що Ел. лампочка не спалахує. Беремо розчин мідного купоросу та приєднуємо до джерела струму. Ел лампочка спалахує.

Висновок. Хімічне дія струму у тому, що у деяких розчинах кислот (солів, лугів) під час проходження крізь них електричного струму спостерігається виділення речовин. Речовини, що містяться у розчині, відкладаються на електродах, опущених у цей розчин. При пропущенні струму через розчин мідного купоросу (CuSo4) на негативно зарядженому електроді виділяється чиста мідь (Сu). Це використовують для одержання чистих металів.

Шляхом електролізу одержують алюміній (це єдиний промисловий спосіб його одержання), хімічні чисті метали, виробляють нікілювання, хромування, золочення.

Для запобігання металів від ккорозії їх поверхню часто покривають металами, що важко окислюються, т. Е. Виробляють нікелювання або хромування. Цей процес називається гальваностегією.

Магнітна дія струму.

Досвід. Котушку із залізним осердям включаємо в ланцюг і спостерігає тяжіння металевих предметів.

Використання магнітної дії струму у гальванометрах.

Слайд №

Гальванометр. Схематичне позначення

Закріплення дослідженого матеріалу.

Доітайський філософ Конфуцій якось сказав, ніби для нас з вами

«Добре мати природний обдарування, але вправи, друзі, дають нам більше, ніж природне обдарування».

Російське прислів'я говорить: «Вчитися завжди знадобиться».

Чому не можна торкатися неізольованих електричних дротів голими руками?

(Волога на руках завжди містить розчин різних солей і є електролітом. Тому вона створює хороший контакт між проводами та шкірою.)

Хлопці я вам зачитаю уривок із розповіді К.Г.Паустовського «Подарунок»

«Лісничий – мужик хитрий, він, коли у Москві жив, то, кажуть, на електричному струмі їжу собі готував. Може це бути чи ні?

-Може, відповів Рувім.

Може, може! – передражнив його дітлах. -А Ти цей електричний струм бачив? Як же ти його бачив, коли він видимості не має, як повітря?»

? Як би ви пояснили дідові, що таке електричний струм? І як з його допомогою можна готувати їжу?

Завдання додому. Параграф. 34,35Л. №1260, 1261. Вигадати вірш, або загадку про ел. ток, або малюнок.

Електричний ланцюг сукупність пристроїв, призначених для протікання електричного струму, електромагнітні процеси в яких можуть бути описані за допомогою понять струм і напруга електричного струму напруга

Усі пристрої та об'єкти, що входять до складу електричного кола, можуть бути поділені на три групи: 1) Джерела електричної енергії (живлення). Загальною властивістю всіх джерел живлення є перетворення будь-якого виду енергії на електричну. Джерела, у яких відбувається перетворення неелектричної енергії на електричну, називаються первинними джерелами. Вторинні джерела – це такі джерела, які мають і на вході, і на виході – електрична енергія (наприклад, випрямляючі пристрої). 2) споживачі електричної енергії. Загальною властивістю всіх споживачів є перетворення електроенергії на інші види енергії (наприклад, нагрівальний прилад). Іноді споживачі називають навантаженням. 3) Допоміжні елементи ланцюга: з'єднувальні дроти, комутаційна апаратура, апаратура захисту, вимірювальні прилади тощо, без яких реальний ланцюг не працює.

Електричний струм у металевих провідниках - це впорядкований рух вільних електронів під дією електричного поля, що створюється джерелом струму. Найбільш переконливий доказ електронної природи струму в металах було отримано в дослідах з інерцією електронів (досвід Толмена та Стьюарта): Котушка з великою кількістю витків тонкого дроту приводилася у швидке обертання навколо осі. Кінці котушки за допомогою гнучких проводів були приєднані до чутливого балістичного гальванометра. Розкручена котушка різко гальмувалась, і в ланцюзі виникав короткочасний струм, зумовлений інерцією носіїв заряду. Повний заряд, що протікає ланцюгом, вимірювався гальванометром.

Електроліт – речовина, розплав або розчин, що проводить електричний струм внаслідок дисоціації на іони. Прикладами електролітів можуть бути розчини кислот, солей і основ. Електроліти провідники другого роду, речовини, які в розчині (або розплаві) складаються повністю або частково з іонів і володіють внаслідок цього іонною провідністю. дорівнює одиниці (тобто дисоціюють повністю) і залежить від концентрації розчину. Сюди відносяться переважна більшість солей, лугів, також деякі кислоти (HCl, HBr, HI, HNO 3). Слабкі електроліти ступінь дисоціації менше одиниці (тобто дисоціюють не повністю) та зменшується зі зростанням концентрації. До них відносять воду, ряд кислот, основи p-, d-, і f-елементів. Водуp-елементів Між цими двома групами чіткої межі немає, одна і та ж речовина може в одному розчиннику виявляти властивості сильного електроліту, а в іншому слабкого.