Цели: выяснить физическую природу электрического тока; закрепить знания учащихся об условиях возникновения и существования электрического тока. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.
Демонстрации: действие электрического тока в проводнике на магнитную стрелку; источники’ тока: гальванические элементы, аккумуляторы, термопара, фотоэлементы.
Ход урока
I . Организационный момент
II . Проверка знаний
С целью проверки знаний по изученной теме можно в течение первых 10 минут урока провести самостоятельную работу. Для самостоятельной работы можно предложить следующие задания:
Уровень 1
1. Существует ли электрическое поле вокруг электрона?
2. Как можно обнаружить электрическое поле вблизи заряженного тела?
Уровень 2
1. Существует ли электрическое поле возле палочки? Определите знак зарядов у шарика и листочков электроскопа ?
2. Как доказать, что электрическое поле материально?
Уровень 3
Можно ли объяснить электризацию тел перемещением атомов и молекул? Почему?
2. Если заряженной эбонитовой палочкой коснуться руки человека, то утратит ли палочка весь имеющийся на ней заряд? А если коснуться руки заряженной медной палочкой?
Уровень 4
1, Почему стрелка электроскопа отклоняется, если к нему поднести заряженный предмет, не прикасаясь к электроскопу?
2. Если к заряженному электроскопу поднести горящую спичку, он довольно быстро разряжается. Объясните этот опыт.
III . Изучение нового материала
План изложения нового материала:
1. Электрический ток.
2. Условия существования электрического тока.
3. Источники электрического тока.
1. Согласно электронной теории, в телах имеются свободные электроны, движением которых объясняются различные электрические явления. Эти электроны совершают хаотическое движение, подобное движению молекул газа.
Эксперимент 1
Заряжаем один электрометр, добиваясь максимального отклонения стрелки. Соединяем проводником с другим электрометром. Наблюдаем уменьшение показаний первого и увеличение показаний второго.
Объяснение. Под действием электрического поля электроны проводимости перемещаются по проводнику.
Далее уточняется характер движения электронов проводимости, которые, совершая орбитальное движение вокруг ядер (ионов), движутся еще и под действием электрического поля в направлении против поля.
Движение направленных электронов проводимости в металлических проводниках под действием поля называют электрическим током.
В других проводниках (электролитах, газах) под действием поля могут двигаться любые заряженные частицы ионы, электроны.
Почему ток был кратковременным? (Ослабело электрическое поле, при этом прекратилось движение заряженных частиц.)
2. Для существования электрического тока необходимы следующие условия:
а) наличие свободных электронов в проводнике;
б) наличие внешнего электрического*поля для проводника. Электрический ток прекращается, если электрическое поле, создающее
движение зарядов, исчезает.
Чтобы электрический ток в проводнике существовал длительное время, необходимо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.
3. Источники тока бывают различными, но во всяком из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Работа эта совершается так называемыми сторонними силами. Такие силы не могут иметь электрическое происхождение. В источниках тока в процессе работы по разделению заряженных частиц происходит превращение механической, внутренней или какой-нибудь другой энергии в электрическую.
Источники тока, у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов, получили название гальванических,
В электрофорной машине в электрическую энергию превращается механическая энергия.
Можно осуществить и превращение внутренней энергии в электрическую. Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, а затем нагреть место спая, то в проволоках возникнет электрический ток. Такой источник тока называется термоэлементом.
При освещении некоторых веществ световая энергия непосредственно превращается в электрическую энергию – это явление фотоэффекта. На нем основано устройство и действие фотоэлементов.
В источниках тока за счет сил неэлектрического происхождения происходит разделение заряженных частиц, в результате чего полюса источника оказываются заряженными разноименно.
Источники тока, у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов, получили название гальванических. Такое название было предложено итальянским ученым А. Вольта в 1796 г. в честь ученого Гальвани.
Затем рассматриваем принцип действия аккумулятора. Следует подчеркнуть, что аккумулятор нужно еще зарядить, то есть пропустить через него ток. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. Его «заряжают», пропуская через него ток. Только после этой процедуры он становится источником тока.
Эксперимент 2
К клеммам гальванометра демонстрационного амперметра присоединим медные провода. К концу одного из них прикрепите исследуемый провод или гвоздь. Воткните медный провод и гвоздь в картофелину – стрелка гальванометра отклонится. Почему?
( Ответ: раствор минеральных солей, содержащихся в картофеле, и разнородные проволоки образуют гальванический элемент.)
IV . Закрепление изученного
С целью закрепления материала учитель может в конце урока провести опрос-беседу по изученной теме:
Как можно получить электрический ток в металлическом проводнике?
– Что происходит в источниках тока?
– Что является положительным и отрицательным полюсами источника тока?
– Какие источники тока вы знаете?
– Возникает ли электрический ток при заземлении заряженного металлического шарика?
Движутся ли заряженные частицы в проводнике, когда по нему идет ток?
Если к шарам разноименно заряженных электроскопов одновременно прикоснуться металлическим стержнем, то в них возникает электрический ток. Чем эта установка принципиально отличается от устройств, которые принято называть источниками тока?
Домашнее задание
§ 35 учебника; вопросы и задания к параграфу.
