Электрический ток. Источники тока. 8-й класс
Цели урока:
Ввести понятие электрический ток. Выяснить физическую природу и условия его существования. Рассмотреть принцип действия источников и их устройство. Обеспечить возможность выполнения экспериментов с учетом уровня развития каждого учащегося. Продолжить формировать мировоззрения обучающихся на основе новых физических понятий Воспитывать аккуратность в обращении с бытовыми источниками тока.Тип урока:
Урок изучения и первичного закрепления новых знаний
Используемое оборудование:
Компьютер Мультимедийный проектор Компьютерная презентация в программе Power Point Интерактивная доска Электрические приборы: источник тока, 2 лампочки, ключ, амперметр, вольтметр, соединительные провода с наконечниками.Ход урока.
Повторим и вспомним
- что такое электрическое поле?
- чем объясняется электризация тел?
Мы узнаем
- что такое электрический ток
-условия существования электрического тока
-какие преобразования энергии происходят в источниках тока
1. Исследование электрического тока
-Электрический ток течёт по проводам к нашим домам,»заставляет зажигаться лампочки, нагревает воду в электрическом чайнике и т. д.
2.Слово «ток» - «течение»,а электрический ток - движение зарядов. Какой заряд может перемещаться по проводамот электрической станции? Вы уже знаете, что в телах имеются электроны. Их движением объясняются различные электрические явления. Электрическим зарядом могут обладать и более крупные частицы вещества - ионны, которые находятся в растворах солей и кислот. Не всякое движение заряженных частиц есть электрический ток. Движение должно быть упорядоченным.
- Чтобы получить электрический ток а проводнике, надо создать в нём электрическое поле.
Под действием этого поля заряженные частицы, которые могут свободно перемещаться в этом проводнике придут в упорядоченное движение в направлении действия на них электрических сил. Возникает электрический ток.
Таким образом для существования электрического тока должны быть выполнены 2 условия----
1. Наличие свободных заряженных частиц.
2. Наличие электрического поля.
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, надо постоянно поставлять электрические заряды к одному концу проводника и удалять их от другого конца.
Такую работу выполняют источники электрического тока.
В источнике тока происходит разделение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Эти разделённые частицы накапливаются на полюсах источника тока. При этом один из полюсов заряжается положительно, другой – отрицательно. Между полюсами источника тока образуется электрическое поле. Если присоединить их проводником, то поле возникнет в проводнике. Под действием этого поля свободные электроны в проводнике начнут двигаться. Возникнет электрический ток.
ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ
В любом источнике тока совершается работа по разделению заряженных частиц.
При этом различные виды энергии (механической, химической, внутренней) превращается в электрическую.
Источники тока бывают разные, но во всех из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделённые частицы накапливаются на полюсах. У любого источника два полюса – положительный (+) и отрицательный (-).
В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-либо другой энергии в электрическую.
Что такое гальванический элемент
Справедливо начать наше путешествие с занятной случайности, которая случилась в 1786 году с итальянским анатомом Луиджи Гальвани:
Я разрезал и препарировал лягушку… и, имея в виду совершенно другое, поместил ее на стол, на котором находилась электрическая машина…, при полном разобщении от кондуктора последней и на довольно большом расстоянии от него. Когда один из моих помощников острием скальпеля случайно очень легко коснулся внутренних бедренных нервов этой лягушки, то немедленно все мышцы конечностей начали так сокращаться, что казались впавшими в сильнейшие тонические судороги Другой же из них, который помогал нам в опытах по электричеству, заметил, как ему казалось, что это удается тогда, когда из кондуктора машины извлекается искра… Удивленный новым явлением, он тотчас же обратил на него мое внимание, хотя я замышлял совсем другое и был поглощен своими мыслями. Тогда я зажегся невероятным усердием и страстным желанием исследовать это явление и вынести на свет то, что было в нем скрытого электричества.
Проведя серию опытов Гальвани предложил теорию "животного электричества". Он пришел к выводу что при замыкании нерва лягушки посредством медного крюка и железной дощечки образуется замкнутая цепь, по которой пробегает электрический заряд (электрическая жидкость или материя), что и вызывает сокращение мускулов.
Продолжив вслед за ним опыты Вольта показал, что ток вырабатывается не в теле животного, а при контакте двух металлов. Лягушка же не производит, а "регистрирует" протекающее электричество. 
Интересно, что в качестве индикатора Вольта использовал не только лапки лягушек, а и собственный язык.
Он клал на середину языка золотую или серебряную монету, а кончиком языка прикасался к оловянной или свинцовой пластинке. Как только два металла вступали в контакт с помощью проволоки, сразу же во рту ощущался кислый вкус. Когда он менял металлы местами, во рту чувствовалась горечь, характерная для щелочей.
Существование «контактного электричества» навело Вольта на мысль о возможности создания на этом принципе источника тока. Поскольку электродвижущая сила одной пары соединенных между собой пластинок из разных металлов очень мала, Вольта сделал батарею из нескольких соединенных последовательно пар. Он установил, что электродвижущая сила резко возрастает, если между разнородными металлами находится раствор какой-либо соли.
Назвав металлы проводниками I рода, а растворы солей – проводниками II рода, Вольта сформулировал следующий закон: система должна содержать по крайней мере два проводника I рода и разделяющий их проводник II рода. Новый источник тока он назвал гальваническим, в честь своего выдающегося предшественника.
В 1799 г. ученый построил вольтов столб, который состоял из кружков серебра, меди и картона, пропитанного раствором калиевой щелочи. Затем Вольта заменил серебряные кружки цинковыми, а картон – сукном. В результате получилась удобная компактная батарея.
Вольта обнаружил, что при сочетании меди и цинка получаются «сильные» элементы, а из меди и серебра – «слабые». Исследовав многие проводники, он расположил их в ряд, известный впоследствии как ряд Вольта (сейчас его называют рядом напряжений). Чем дальше отстоят друг от друга металлы в этом ряду, тем сильнее будет разряд собранного из них источника тока.
Хотя для создания гальванического элемента в принципе подходит любая самопроизвольная окислительно-восстановительная реакция, разработка практически применимого химического элемента на основе какой-либо конкретной окислительно-восстановительной реакции требует большой изобретательности.
Первая электрическая батарея появилась в 1799 году. Её изобрел итальянский физик Алессандро Вольта (1745 - 1827) — итальянский физик, химик и физиолог, изобретатель источника постоянного электрического тока.
ПРИМЕРЫ
Демонстрации источников питания.
1. Демонстрация работы электрофорной машины
(механическая энергия переходит в электрическую).
Видео. Демонстрация работы генератора (механическая энергия переходит в электрическую).
2. Демонстрация работы термопары
(внутренняя энергия переходит в электрическую).
3. Демонстрация работы фотоэлемента
(энергия света переходит в электрическую).
4. Демонстрация работы бытовая электрическая батарейка—гальванический элемент
(химическая энергия переходит в электрическую)
Из источников тока, используемых энергию химических реакций, наиболее распространены гальванический элемент и аккумуляторы.
В нём происходят химические реакции. Внутренняя энергия, выделяющаяся при этих реакциях, превращается в электрическую.
Аналогичные превращения происходят в аккумуляторах.
Гальванические элементы как правило одноразовые, аккумуляторы можно использовать многократно
Собираем "вольтов столб"
Давайте соберем домашний "вольтов столб". Для этого нам понадобится медь, алюминий, бумага, вода, соль, изолента и измерительный прибор. Медь в доме встречается в виде монет, проволоки, пластинок, фольги. Алюминий - в виде все той же проволоки или фольги. Вместо алюминия так же подойдет цинк - оцинкованные гвозди и канцелярские скрепки.
Итак, чередуйте найденные металлы следующим образом - медь, прокладка из смоченной в растворе соли бумаги, алюминий или цинк, снова медь и так далее. 
Когда соберете все элементы добавте контакты из медной проволоки. Закрепите конструкцию изолентой. Батарейка готова. Измеряем напряжение в 0,5 Вольт. Конечно, это не много, но всегда можно увеличить количество элементов в батарее. На практике вырастет и сопротивление, но это тема для другого рассказа.
Фруктовые батарейки
Можно получить и большее напряжение используя лимон.
Снова понадобится что-нибудь медное и цинковое. Монетки, куски проволоки, гвозди и скрепки. Хорошо если в доме найдутся крокодильчики и проводки.
Проткнем лимон ножем и поместим в него металлические детали. Батарейка работает.
На этот раз мы получаем почти 1 Вольт.
Этого все еще не достаточно для того чтоб зажечь лампочку. Возможно, вы добьетесь большего успеха соединив параллельно несколько лимонов, но нам пришлось смухлевать подключив к нашей конструкции обычную пальчиковую батарейку. И тогда наконец-то, наша лампочка зажглась.
Соединенные друг с другом источник тока, провода и потребители энергии образуют электрическую цепь. Об электрических цепях мы поговорим на следующем уроке.
Закрепление изученного.
Итоги урока.
Домашнее задание Сообщение обучающегося “Действие электрического тока на организм человека”.
1. Заряд какого вещества, натертого о шерсть приняли за отрицательный?
2. Вокруг всех электрических зарядов существует…
3. Прибор для измерения заряда.
4. В каких единицах измеряется заряд?
5. Положительная частица, входящая в заряд ядра.
6. В центре атома находится…
7. Атом, потерявший или присоединивший электрон.
8. Частица, входящая в состав ядра и не имеющая заряда.
9. По вертикали должно получиться название частицы с наименьшим отрицательным зарядом.
Литература
1. поурочные разработки по физике к учебным комплектам . 8 класс. М.: «ВАКО», 2004, 336с.
2. Громов : Учеб. Для 9 кл. общеобразоват. Учреждений/ , . – 3-е изд. – М.: Просвещение, 2002. – 160 с.
3. Кирик -8. методические материалы. М.: Илекса, 2003.- 288с.
4. конспекты и дифференцированные задачи по физике: 7, 8, 9 кл.: Кн. Для учителя / , .- М. : Просвещение, 2003.- 127 с.
5 . Физика [электронный ресурс]. Мультимедийное приложение к учебнику и «Физика 9 класс» - М.: «Просвещение – МЕДИА», 2003.
1.Конец формы
.
