Электрический ток и его использование

Сейчас можно с уверенностью сказать, что самым главным достижением человечества является открытие электрического тока и его использование.

Электрическая энергия имеет огромное значение, как в жизни каждого отдельно взятого человека, так и в развитии современного общества в целом.

На сегодняшний день сложно представить нашу жизнь без электричества. Ведь именно оно освещает наше жильё и улицы, приводит в движение трамваи, троллейбусы и поезда.

Да, и все бытовые приборы, которыми мы пользуемся дома, работают при помощи электрической энергии.

Работа современных средств связи, без которых мы не представляем свою жизнь — телефона, радио, телевидения, интернета — также основана на использовании электрической энергии.

Электроэнергия поселилась во всех сферах деятельности человека. Без электричества не могут обойтись ни промышленность, ни сельское хозяйство, ни даже наука.

Без него невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной и космической техники.

Но, важно понимать, что электрическая энергия, которую мы используем, не существует в природе в готовом для потребления виде. Её нельзя добыть, как полезное ископаемое – нефть или уголь.

Так откуда же она берётся?

Чтобы любая энергия стала полезной человеку, он должен был научиться с ней обращаться, это значит, должен был научиться преобразовывать одни виды энергии в другие.

Человечество справилось с этой нелёгкой задачей. Люди стали получать электрическую энергию, которая так необходима для производственных и бытовых нужд, из других видов энергии: механической, тепловой, световой, химической.

Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходят на электростанциях. Устройство, которое преобразует какую-либо энергию в электрическую, называют источником.

Основную часть электрической энергии люди получают преобразованием механической энергии при помощи специальных электромеханических машин.

Эти машины называются – электрогенераторы. В электрогенераторе механическая энергия турбины преобразуется в электрическую энергию. Турбина – это такое вращающееся колесо специальной конструкции. Так, например, на гидроэлектростанциях турбина вращается за счёт энергии падающей воды.

На тепловых электростанциях турбина вращается с помощью энергии движения пара.

А на ветряных электростанциях – за счёт энергии ветра.

На космических станциях источником электрической энергии являются фотоэлементы. Именно они преобразуют солнечную энергию в электрическую.

Помимо стационарных источников существуют переносные источники электрической энергии. Это гальванические элементы, различные аккумуляторы, а также батареи из них.

В переносных источниках электрическая энергия получается за счёт химического процесса взаимодействия разнородных металлов с особым веществом – электролитом. Существуют ещё и малогабаритные механические генераторы, которые работают за счёт мускульной силы рук или ног человека. Примером малогабаритного механического генератора может послужить генератор для велосипедной фары.

Давайте попробуем разобраться, как же происходит процесс передачи электрической энергии.

Вообще, первые сведения об электричестве появились много столетий назад и относились они тогда к электрическим зарядам, которые получались посредством трения. Ещё в Древней Греции было установлено, что если янтарь натереть шерстяной тканью, то он приобретёт способность притягивать лёгкие предметы.

Кстати, по-гречески слово «янтарь» звучит как «электрон». От этого слова и произошёл термин «электричество». Затем люди выяснили, что точно такими же свойствами обладают и многие другие вещества. Тогда такие вещества были названы наэлектризованными. Сейчас же мы говорим, что на телах в таком состоянии имеются

электрические заряды, а сами же тела называем заряженными.

Итак, электрическая энергия передаётся при помощи потока мельчайших заряженных частиц.

Эти заряженные частицы всегда возникают при тесном контакте различных веществ. В некоторых телах электрические заряды могут свободно перемещаться между различными частями, в других же это невозможно. В первом случае вещества называют проводниками, во втором – диэлектриками или изоляторами.

Проводниками являются все металлы, растворы солей, кислот, включая обычную питьевую воду.

Примерами изоляторов могут служить стекло, резина, различные пластмассы.

Следует знать, что деление веществ на проводники и диэлектрики весьма условно. Так как все вещества в большей или меньшей степени проводят электричество.  

В природе различают два вида электрических зарядов. Условно их называют положительными и отрицательными.

Вокруг каждого из этих зарядов существует электрическое поле, за счёт которого одноимённые заряды отталкиваются друг от друга, а разноимённые притягиваются друг к другу. В случае взаимодействия различных веществ разноимённые заряды будут стремиться перейти из одного вещества в другое. Перемещение этих заряженных частиц и будет представлять собой электрический ток.

Вообще, электрическим током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц под действием электрического поля.

Исторически за направление электрического тока было принято движение положительных зарядов, которые перемещаются от положительного полюса источника к отрицательному по проводнику, подключённому к полюсам.

Количество зарядов, прошедших за единицу времени через поперечное сечение проводника, называется силой тока.

Выражается эта зависимость следующей формулой:

, где  – сила тока,  – количество зарядов,  – время.

Единицу силы тока называют ампером, в честь французского учёного Андре Ампера.

Электропитание всех электрических устройств осуществляется постоянным и переменным током. Электрический ток, направление и значение которого не меняются со временем, называют постоянным. А электрический ток, направление и значение которого способны периодически изменяться, называют переменным.

Электропитание большинства электротехнических устройств осуществляется переменным током.

А теперь давайте рассмотрим особенности протекания электрического тока в различных средах и его применение.

Итак, при рассмотрении вопроса протекания электрического тока надо учитывать наличие различных носителей тока – элементарных зарядов – характерных для данного физического состояния вещества. Само по себе вещество может быть твёрдым, жидким или газообразным.

В металлических проводниках ток образуется за счёт движения электронов, имеющих отрицательный заряд. Вообще, все металлы являются проводниками тока. Применение тока в металлах используется для передачи электроэнергии на расстояние.

Из жидкостей электрический ток проводят только электролиты – растворы солей, кислот и щелочей. Прохождение постоянного электрического тока через жидкие среды сопровождается химическими реакциями. Это свойство широко применяют в аккумуляторах, в электрометаллургии для получения алюминия и бокситов, а также при электрохимической обработке материалов и очистке металлов от примесей.

Электрический ток в газовой среде вызывает свечение газа. На основе этого явления работают лампы дневного света, лазеры, прожекторы.

Устройства, которые преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии – свет, тепло, механическую и химическую энергию, – называют приёмниками или потребителями электрической энергии, а в электротехнике – нагрузкой.

Для того чтобы электрическое устройство (или нагрузка) работало, его нужно соединить с полюсами источника тока. На практике источник с нагрузкой часто соединяют с помощью дополнительных проводников, в быту и электротехнике их называют проводами.

То, о чём мы сейчас с вами говорили: источник электрической энергии, нагрузка и соединительные провода – всё вместе это называется электрической цепью.

Итоги урока

На этом уроке мы говорили об электрическом токе и его использовании. Рассмотрели различные источники электроэнергии. Разобрались, как происходит процесс передачи электрической энергии. А также рассмотрели особенности протекания электрического тока в различных средах и его применение.

Доклады на тему » Электрический ток

На сегодняшней встрече мы поведем разговор об электричестве, которое стало неотъемлемой частью современной цивилизации. Электроэнергетика вторглась во все сферы нашей жизни. А присутствие в каждом доме бытовых приборов, использующих электрический ток настолько естественная и неотъемлемая часть быта, что мы принимаем это как должное.

Итак, вниманию наших читателей предлагаются основные сведения об электрическом токе.

Что такое электрический ток

Под электрическим током понимают направленное движение заряженных частиц. Вещества, содержащие достаточное количество свободных зарядов, называют проводниками. А совокупность всех устройств, соединенных между собой помощью проводов называют электрической цепью.

В повседневной жизни мы используем электричество, проходящее по металлическим проводникам. Носителями заряда в них являются свободные электроны.

Обычно они хаотично мечутся между атомами, но электрическое поле вынуждает их двигаться в определенном направлении.

Как это происходит

Поток электронов в цепи можно сравнить с потоком воды, ниспадающей с высокого уровня на низкий. Роль уровня в электрических цепях играет потенциал.

Для Протекания тока в цепи на её концах должна поддерживаться постоянная разность потенциалов, т.е. напряжение.

Его принято обозначать буквой U и измерять в вольтах (B).

Благодаря приложенному напряжению в цепи устанавливается электрическое поле, которое и придаёт электронам направленное движение. Чем больше напряжение, тем сильнее электрическое поле, а значит и интенсивность потока направленно движущихся электронов.

Скорость распространения электрического тока равна скорости установления в цепи электрического поля, т. е. 300 000 км/с, однако скорость электронов едва достигает лишь нескольких мм в секунду.

Принято считать, что ток течёт от точки с большим потенциалом, т. е. от (+) к точке с меньшим потенциалом, т. е. к (−). Напряжение в цепи поддерживается источником тока, например батарейкой. Знак (+) на её конце означает, недостаток электронов, знак (−) их избыток, поскольку электроны — носители именно отрицательного заряда. Как только цепь с источником тока становиться замкнутой, электроны устремляются от места, где их избыток, к положительному полюсу источника тока. Их путь пролегает через провода, потребители, измерительные приборы и другие элементы цепи.

Обратите внимание, направление тока противоположно направлению движения электронов.

Просто направление тока по договоренности учёных определили до того как была установлена природа тока в металлах.

Некоторые величины, характеризующие электрический ток

Сила тока. Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 сек, называют силой тока. Для её обозначения используют букву I, измеряют в амперах (A).

Сопротивление. Следующая величина, о которой необходимо знать — это сопротивление. Оно возникает из-за столкновений направленно движущихся электронов с ионами кристаллической решетки. В результате таких столкновений электроны передают ионам часть своей кинетической энергии. В результате чего проводник нагревается, а сила тока уменьшается. Сопротивление обозначается буквой R и измеряется в омах (Ом).

Сопротивление металлического проводника тем больше, чем длиннее проводник и меньше площадь его поперечного сечения. При одинаковой длине и диаметре провода наименьшим сопротивлением обладают проводники из серебра, меди, золота и алюминия. По вполне понятным причинам на практике используют провода из алюминия и меди.

Мощность. Выполняя расчёты для электрических цепей, иногда требуется определить потребляемую мощность (P).

Для этого следует силу тока, протекающую по цепи умножить на напряжение.

P=IU

Единицей измерения мощности служит ватт (Вт).

Постоянный и переменный ток

Ток, даваемый разнообразными батарейками и аккумуляторами, является постоянным. Это означает, что силу тока в такой цепи можно изменять лишь по величине, меняя различными способами её сопротивление, а его направление при этом сохраняется неизменным.

Но большинство электробытовых приборов потребляют переменный ток, т. е. ток величина и направление которого непрерывно изменяются по определенному закону.

Он вырабатывается на электростанциях, а затем через линии высоковольтных передач попадает в наши дома и на предприятия.

В большинстве стран частота изменения направления тока равна 50 Гц, т. е происходит 50 раз в секунду. При этом каждый раз сила тока постепенно нарастает, достигает максимума, затем убывает до 0. Затем этот процесс повторяется, но уже при противоположном направлении тока.

В США все приборы работают на частоте 60 Гц. Интересная ситуация сложилась в Японии. Там на одной трети страны используют переменный ток с частотой в 60 Гц, а на остальной части — 50 Гц.

Осторожно — электричество

Поражения электрическим током можно получить при использовании электробытовых приборов и от ударов молнии, поскольку человеческий организм хороший проводник тока. Нередко электротравмы получают, наступив на лежащий на земле провод или отодвинув руками отвисшие электрические провода.

Напряжение свыше 36 В считается опасным для человека. Если через тело человека пройдет ток всего лишь в 0,05 А, он может вызвать непроизвольное сокращение мышц, которое не позволит человеку самостоятельно оторваться от источника поражения. Ток в 0,1 А смертелен.

Ещё опаснее переменный ток, поскольку оказывает более сильное воздействие на человека. Этот наш друг и помощник в ряде случаев превращается в беспощадного врага, вызывая нарушение дыхания и работу сердца, вплоть до его полной остановки. Он оставляет страшные метки на теле в виде сильнейших ожогов.

Как помочь пострадавшему? Прежде всего, отключить источник поражения. А затем уже позаботиться об оказании первой медицинской помощи.

Наше знакомство с электричеством подходит к концу. Добавим лишь несколько слов о морских обитателях, обладающих «электрическим оружием». Это некоторые виды рыб, морской угорь и скат. Самым опасным из них является морской угорь.

Не стоит подплывать к нему на расстояние менее 3 метров. Удар его не смертелен, но сознание можно потерять.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна

---

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте. А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

---

Вы можете оставить комментарий к докладу.

Электрический ток и его использование

Электрический ток и его использование.

ЦЕЛЬ: Ознакомить учащихся с источником получения электрической энергии, областью применения и правилами безопасной работы с электрооборудованием.

• Преимущества электрической энергии перед другими видами энергии: электроэнергия относительно просто добывается,

• легко преобразуется в другие виды энергии (механическую, тепловую, химическую, световую),

• можно передавать на большие расстояния.

Электрический ток – направленное движение электрических зарядов.

Сила тока (I) Количество зарядов (q), протекающих через поперечное сечение проводника за единицу времени (t)

I=q/t

Сила тока измеряется в амперах (А) – в честь французского ученого Андре Ампер

Электроэнергия передается при помощи потока мельчайших заряженных частиц – электрического тока.

• Проводники – вещества, пропускающие электрический ток.

• Изоляторы – вещества, не пропускающие электрический ток.

Устройства в которых происходит преобразование электрической энергии в другие виды энергии – свет, тепло, механическую и химическую энергию, — называются приемниками или потребителями электрической энергии, а в электротехнике – нагрузкой.

–Посмотрите вокруг и скажите, что работает на электричестве?

— Перечислите электрические приборы, которые работают у вас дома? (уч-ся

перечисляют)

-От каких источников электрической энергии эти приборы работают? (батарея

гальванических элементов, аккумуляторы, генераторы на электростанции)

-Какие ты знаешь электростанции?(ГЭС,ТЭЦ,АЭС и т.д)

-С помощью чего передается электрический ток на большое расстояние? (проводов)

-Внимательно рассмотрите провод и скажите как он сделан.(Внутри провода – металл,

снаружи – пластмасса)

-Почему металлические провода нужно изолировать? (электроток имеет высокое

напряжение, которое опасно для жизни)

-Почему электромонтер во время работы пользуется резиновыми перчатками и

инструментами, ручки которых изолированы пластмассой?

-Почему мокрыми руками нельзя включать электроприборы?

-Почему не в коем случае нельзя браться за оголенные провода?

Во всех этих случаях может «ударить» током. Удар электротока опасен для жизни

человека

Зачитываем технику безопасности. Учащиеся расписываются в журнале по «Технике

безопасности»

Продолжаем наше путешествие

3. Изложение нового материала

2 – страница нашего журнала « Мудр тот, кто обладает знанием»

-Что нужно сделать, чтобы электрическая лампочка включилась?

(Включить электровыключатель)

Источник тока и потребитель электроэнергии соединены между собой проводниками,

образуют электроцепь. Следовательно, чтобы провести ток нужно электроцепь соединить,

а чтобы прекратить подачу тока, цепь нужно разъединить.

Запись в тетрадь

Соединение и разъединение цепи осуществляется с помощью выключателя.

Самая простая электроцепь состоит из 4 элементов.

Источник тока.

Выключатель.

Потребителя.

Проводника.

Показ рисунка простого соединения.

Электроцепи, которые используются в быту намного сложнее изображенной на рисунке.

Выполнить рисунки таких цепей сложно. Вот почему в электротехнике принято

изображать с помощью условных обозначений. С помощью условных знаков изображение

электроцепи, называется электросхемой

Игра с условными обозначениями. Показываю рисунок-схему, батарейка, выключатель,

проводник, потребитель.

Учащиеся находят у себя схему (см. Приложение № 1)

4. Лабораторно – практическая работа схема и рисунки см. Приложение №2)

Задание №1 Чем отличаются друг от друга рисунки?

Рисунки

1. Простого соединения

2. Последовательного соединения

3. Параллельного соединения (ответы детей)

Задание №2 Найдите соответствие рисунка и схемы

1. Простого соединения

2. Последовательного соединения

3. Параллельного соединения

Схемы

а) Последовательного

б) Простого

в). Параллельного

Зарисуйте и подпишите схемы

Задание №3 Подумай и реши

Работа с инструкционной картой

1 Рассмотрите схему электроцепи и определите элементы, из которых она состоит.(

2 Включите электроцепь поочередно

А) последовательное соединение

Б) параллельное соединение

3. Вывернуть одну лампочку:

А) последовательного (вывод)

Б) параллельного (вывод)

4. Запись в тетрадь.

Соединение электроцепи Один потребитель вышел

последовательное Электроцепь разрывается и

параллельное Электроцепь не

5. Практическая работа.

3 –я страница нашего журнала « Чем больше науки, тем умнее руки»

1.Вводной инструктаж:

Повторить правила ТБ

2.Изготовление изделия с простой электрической цепью – «электровикторины»

(инструкционная карта см.Приложение№ 3)

6. Закрепление знаний и умений

— Из каких элементов состоит электрическая цепь?

— Что представляет собой электрические схемы и зачем они нужны?

— Назовите соединения электроцепи.

7. Подведение итогов.

— Сегодня мы узнали много нового об электросхемах, научились читать условные

обозначения элементов электрической цепи и изготовили электровикторину. Я думаю, с

целью сегодняшнего урока мы справились.

8. Оценка знаний.

9. Домашнее задание.

• Что у вас дома является потребителем электрической энергии?

• Назовите примеры проводников электрической энергии.

• Назовите примеры изоляторов.

• Какое значение в нашей жизни имеет электричество?

Доклад — Электрический ток. Источники электрического тока.

Предисловие.

Что же такое электрический ток и что необходимо для его возникновения и существования в течение нужного нам времени?

Слово «ток» означает движение или течение чего-то. Электричес-ким током называется упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Чтобы получить электрический ток в провод-нике, надо создать в нем электрическое поле. Чтобы электричес-кий ток в проводнике существовал длительное время, необходи-мо все это время поддерживать в нем электрическое поле. Элек-трическое поле в проводниках создается и может длительное вре-мя поддерживаться источниками электрического тока . В настоя-щее время человечество использует четыре основные источника тока: статический, химический, механический и полупроводнико-вый(солнечные батареи), но во всяком из них совершается рабо-та по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Раздельные частицы накапливаются на полюсах источни-ка тока, — так называют места, к которым с помощью клемм или зажимов подсоединяют проводники. Один полюс источника тока заряжается положительно, другой — отрицательно. Если полюсы соединить проводником, то под действием поля свободные заря-женные частицы в проводнике будут двигаться, возникнет элек­трический ток.

Электрический ток.

Источники электрического тока.

До 1650 года — времени, когда в Европе пробудился боль-шой интерес к электричеству, — не было известно способа легко получать большие электрические заряды. С ростом числа ученых, заинтересовавшихся исследованиями электричества, можно было ожидать создания все более простых и эффективных способов получения электрических зарядов.

Отто фон Герике придумал первую электрическую машину. Он налил расплавленную серу внутрь полого стеклянного шара, а затем, когда сера затвердела, разбил стекло, не догадываясь о том, что сам стеклянный шар с неменьшим успехом мог бы пос-лужить его целям. Затем Герике укрепил серный шар так, как показано на рис.1, чтобы его можно было вращать рукояткой. Для получения заряда надо было одной рукой вращать шар, а другой — прижимать к нему кусок кожи. Трение поднимало потен-циал шара до величины, достаточной, чтобы получать искры длиной в несколько сантиметров.

Эта машина оказала боль-

шую помощь в эксперименталь-

ном изучении электричества, но

еще более трудные задачи «хра-

нения» и «запасания» электри-

ческих зарядов удалось решить

лишь благодаря последующему

прогрессу физики. Дело в том, что мощные заряды, которые

можно было создавать на телах с помощью электростатической

машины Герике, быстро исчезали. Вначале думали, что причиной этого является «испарение» зарядов. Для предотвращения

«испарения» зарядов было предложено заключить заряженные тела в закрытые сосуды, сделанные из изолирующего материала. Естественно, в качестве таких сосудов были выбраны стеклянные бутылки, а в качестве электризуемого материала — вода, поскольку ее было легко наливать в бутылки. Чтобы можно было зарядить воду, не открывая бутылку, сквозь пробку был пропущен гвоздь. Замысел был хорош, но по причинам, в то время непонятным, прибор работал не столь уж удачно. В результате интенсивных экспериментов вскоре же было открыто, что запа­сенный заряд и тем самым силу электрического удара можно резко увеличить, если бутылку изнутри и снаружи покрыть проводящим материалом, например тонкими листами фольги. Более того, если соединить гвоздь с помощью хорошего про­водника со слоем металла внутри бутылки, то оказалось, что можно вообще обойтись без воды. Это новое «хранилище» электричества было изобретено в 1745 году в голландском го­роде Лейдене и получило название лейденской банки (рис.2 ).

Первый кто от­крыл иную возможность полу-чения электричества, не-жели с помощью элек­три-зации трением, был италь-янский ученый Луиджи Гальвани (1737-1798). Он был по специальности биолог, но ра­ботал в лаборатории, где прово-дились опыты с электричеством. Галь­вани нблю-дал явление, которое было известно многим еще до него; оно заключалось в том, что если ножной нерв мертвой лягушки возбудить искрой от электрической машины, то начинала сокращаться вся лапка. Но однажды Гальвани заметил, что лапка пришла в движение, когда с нервом лапки соприкасался только стальной скальпель. Удивительнее всего было то, что между электрической машиной и скаль-пелем не было никакого контакта. Это поразительное открытие заставило Гальвани поставить ряд опытов для обнаружения при-чины электрического тока. Один из экспериментов был поставлен Гальвани с целью выяснить, вызывает ли такие же движения в лапке электричество молнии. Для этого Гальвани подвесил на латунных крючках несколько лягушачьих лапок в окне, закрытом железной решеткой. И он нашел, в противоположность своим ожиданиям, что сокращения лапок происходят в любое время, вне всякой зависимости от состояния погоды. Присутствие рядом электрической машины или другого источника электричества оказалось не нужным. Гальвани установил далее, что вместо железа и латуни можно использовать любые два разнородных металла, причем комбинация меди и цинка вызывала явление в наиболее отчетливом виде. Стекло, резина, смола, камень и сухое дерево вообще не давали никакого эффекта. Таким образом, возникновение тока все еще оставалось тайной. Где же появляется ток — только в тканях тела лягушки, только разнородных металлах или же в комбинации металлов и тканей? К сожалению, Гальвани пришел к заключению, что ток возникает исключительно в тканях тела лягушки. В результате его современникам понятие «животного электричества» стало казаться гораздо более реальным, чем электричества какого-либо другого происхождения.

Другой итальянский ученый Алессандро Вольта(1745-1827) окончательно доказал, что если поместить лягушачьи лапки в водные растворы некоторых веществ, то в тканях лягушки гальванический ток не возникает. В частности, это имело место для ключевой или вообще чистой воды; этот ток появляется при добавлении к воде кислот, солей или щелочей. По-видимому, наибольший ток возникал в комбинации меди и цинка, помещенных в разбавленный раствор серной кислоты. Комбинация двух пластин из разнородных металлов, погруженных в водный раствор щелочи, кислоты или соли, называется гальваническим (или химическим) элементом.

Если бы средствами для получения электродвижущей силы служили только трение и химические процессы в гальванических элементах, то стоимость электрической энергии, необходимой для работы различных машин, была бы исключительно высокой. В результате огромного количества экспериментов учёными разных стран были сделаны открытия, позволившие создать механические электрические машины, вырабатывающие относительно дешёвую электроэнергию.

В начале 19 века Ганс Христиан Эрстед сделал открытие совершенно нового электрического явления, заключавшегося в том, что при прохождении тока через проводник вокруг него образуется магнитное поле. Спустя несколько лет, в 1831 году, Фарадей сделал ещё одно открытие, равное по своей значимости открытию Эрстеда. Фарадей обнаружил, что когда движущийся проводник пересекает силовые линии магнитного поля, в проводнике наводится электродвижущая сила, вызывающая ток в цепи, в которую входит этот проводник. Наведённая ЭДС меняется прямо пропорционально скорости движения, числу проводников, а также напряжённости магнитного поля. Иначе говоря, наведённая ЭДС прямо пропорциональна числу силовых линий, пересекаемых проводником в единицу времени. Когда проводник пересекает 100000000 силовых линий за 1 сек, наведённая ЭДС равна 1 Вольту. Перемещая вручную одиночный проводник или проволочную катушку в магнитном поле, больших токов получить нельзя. Более эффективным способом является намотка провода на большую катушку или изготовление катушки в виде барабана. Катушку затем насаживают на вал, располагаемый между полюсами магнита и вращаемый силой воды или пара. Так, в сущности, и устроен генератор электрического тока, который относится к механическим источникам электрического тока, и активно используется человечеством в настоящее время.
Солнечную энергию люди используют с древнейших времён. Ещё в 212 г. до н. э. с помощью концентрированных солнечных лучей они зажигали священный огонь у храмов. Согласно легенде приблизительно в то же время греческий учёный Архимед при защите родного города поджёг паруса кораблей римского флота.

Солнце представляет собой удалённый от Земли на расстояние 149,6 млн км термоядерный реактор, излучающий энергию, которая поступает на Землю главным образом в виде электромагнитного излучения. Наибольшая часть энергии излучения Солнца сосредоточена в видимой и инфракрасной части спектра. Солнечная радиация — это неисчерпаемый возобновляемый источник экологически чистой энергии. Без ущерба для экологической среды может быть использовано 1,5 % всей падающей на землю солнечной энергии, т.е. 1,62 *10 16 киловатт\часов в год, что эквивалентно огромному количеству условного топлива — 2 *10 12 т.

Усилия конструкторов идут по пути использования фотоэлементов для прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Фотопреобразователи, называемые также солнечными батареями, состоят из ряда фотоэлементов, соединенных последовательно или параллельно. Если преобразователь должен заряжать аккумулятор, питающий, например, радиоустройство в облачное время, то его подключают параллельно к выводам солнечной батареи ( рис. 3). Элементы применяемые в солнечных батареях, должны обладать большим КПД, выгодной спектральной характеристикой, малой стоимостью, простой конструкцией и небольшой массой. К сожалению, только немногие из известных на сегодня фотоэлементов отвечают хотя бы частично этим требованиям. Это прежде всего некоторые виды полупроводниковых фотоэлементов. Простейший из них — селеновый. К сожалению, КПД лучших селеновых фотоэлементов мал(0,1…1 %).

Основой солнечных батарей являются кремниевые фото-преобразователи, имеющие вид круглых или прямоуголь-ных пластин толщиной 0,7 — 1 мм и площадью до 5 — 8 кв.см. Опыт показал, что хорошие результаты дают небольшие элементы, площадью около 1 кв. см., имеющие КПД около 10 %. Созданы также фотоэлементы из полупро- водниковых металлов с теоретическим КПД 18 %. Кстати, практический КПД фотоэлектрических преобразователей ( около 10 %) превышает КПД паровоза ( 8 %), коэффициент полезного использования солнечной энергии в растительном мире (1 %), а также КПД многих гидротехнических и ветровых устройств. Фотоэлектрические преобразователи имеют практически неограниченную долговечность. Для сравнения можно привести значения КПД различных источников электрической энергии ( в процентах): теплоэлектроцентраль — 20-30, термоэлектрический преобра-зователь — 6 — 8, селеновый фотоэлемент — 0,1 — 1, солнечная бата-рея — 6 — 11, топливный элемент — 70, свинцовый аккумулятор — 80 — 90.

В 1989 г. фирмой Боинг (США) создан двухслойный фотоэлемент, состоящий из двух полупроводников — арсенида и антимонида галлия — с коэффициентом преобразования солнечной энергии в электрическую, равным 37 %, что вполне сопоставимо с КПД современных тепловых и атомных электростанций. Недавно удалось доказать, что фотоэлектрический метод преобразования солнечной энергии теоретически позволяет использовать энергию Солнца с КПД, достигающим 93 %! А ведь первоначально считалось, что максимальный верхний предел КПД солнечных элементов составляет не более 26 %, т.е. значительно ниже КПД высокотемпературных тепловых машин.

Солнечные батареи пока используются в основном в кос-мосе, а на Земле только для электроснабжения автономных потребителей мощностью до 1 кВт, питания радионавигационной

и маломощной радиоэлектронной аппаратуры, привода экспериментальных электромобилей и самолётов. По мере совершенствования солнечных батарей они будут находить применение в жилых домах для автономного энергоснабжения, т.е. отопления и горячего водоснабжения, а также для выработки электроэнергии для освещения и питания бытовых электроприборов.

Электрический ток

Содержание

                                                                                                                 Стр.

Введение…………………………………………………………………..2

Основные  характеристики……………………………………………….3

Законы  постоянного тока…………………………………………………6

Измерение силы тока с помощью приборов…………………………....8

Источники постоянного тока…………………………………………….9

Заключение……………………………………………………………….11

Список  использованных источников…………………………………..12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Электри́ческий ток — направленное движение заряженных частиц под воздействиемэлектрического поля^[1]. Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, вэлектролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях — электроны, в полупроводниках — электроны и дырки(электронно-дырочная проводимость).

При изучении электрического тока, было обнаружено множество его свойств, которые позволили найти ему  практическое применение в различных  областях человеческой деятельности, и даже создать новые области, которые без существования электрического тока были бы невозможны. После того, как электрическому току нашли практическое применение, и по той причине, что  электрический ток можно получать различными способами, в промышленной сфере возникло новое понятие — электроэнергетика.

В медицине электрический ток используют в реанимации, электростимуляции определённых областей головного мозга. Электрические разряды применяются для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия, также дляэлектрофореза. Водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии и иных сердечных аритмиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Основные характеристики:

1. Сила тока — I, единица измерения — 1 А (Ампер).

Силой тока называется величина, равная заряду, протекающему через поперечное сечение  проводника за единицу времени.

I = Dq/Dt .   (1)

Формула (1) справедлива для постоянного тока, при котором сила тока и его направление не изменяются со временем. Если сила тока и его направление изменяются со временем, то такой ток называется переменным.

Для переменного тока:

I = lim Dq/Dt , (*) 
Dt — 0

т.е. I = q’, где q’ — производная от заряда по времени.

2. Плотность тока — j, единица измерения — 1 А/м².

Плотностью тока называется величина, равная силе тока, протека-ющего через  единичное поперечное сечение проводника:

j = I/S .   (2)

3. Электродвижущая сила источника тока — э.д.с. ( e ), единица измерения — 1 В (Вольт). Э.д.с.- физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними силами при перемещении по электрической цепи единичного положительного заряда:

e = А_ст./q . (3)

4. Сопротивление проводника — R, единица измерения — 1 Ом.

Под действием электрического поля в вакууме свободные заряды двигались  бы ускоренно. В веществе они движутся в среднем равномерно, т.к. часть  энергии отдают частицам вещества при  столкновениях.

Теория утверждает, что энергия  упорядоченного движения зарядов рассеивается на искажениях кристаллической решетки. Исходя из природы электрического сопротивления, следует, что 

R = r*l/S ,  (4)

где

l — длина проводника, 
S — площадь поперечного сечения, 
r — коэффициент пропорциональности, названный удельным сопротивлением материала.

Эта формула хорошо подтверждается на опыте.

Взаимодействие частиц проводника с движущимися в токе зарядами зависит от хаотического движения частиц, т.е. от температуры проводника. Известно, что 

r = r₀(1 + a t) ,   (5)

R = R₀(1 + a t) .  (6).

Коэффициент a называется температурным коэффициентом сопротив-ления:

a = (R — R₀)/R₀*t .

Для химически чистых металлов a > 0 и равно 1/273 К^-1. Для сплавов температурные коэффициенты имеют меньшее значение. Зависимость r(t) для металлов линейная:

В 1911 году открыто явление сверхпроводимости, заключающееся в том, что при температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление некоторых металлов падает скачком до нуля.

У некоторых веществ (например, у  электролитов и полупроводников) удельное сопротивление с ростом температуры  уменьшается, что объясняется ростом концентрации свободных зарядов.

Величина, обратная удельному сопротивлению, называется удельной электрической  проводимостью s 

s = 1/r . (7)

5. Напряжение — U , единица измерения — 1 В.

Напряжение — физическая величина, равная работе, совершаемой сторонними  и электрическими силами при перемещении единичного положительного заряда.

U = (A_ст.+ А_эл.)/q .   (8)

Так как  А_ст./q = e, а  А_эл./q = f₁-f₂, то

U = e + (f₁ — f₂) . (9)

 

 

2. Законы постоянного тока

 
Закон Ома для  участка цепи. Сопротивление проводников. 
Последовательное и параллельное соединение проводников. 
Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. 
Работа и мощность тока.

Всякое движение электрических  зарядов называют электрическим током. В металлах могут свободно перемещаться электроны, в проводящих растворах — ионы, в газах могут существовать в подвижном состоянии и электроны, и ионы.

Условно за направление тока считают  направление движения положительных  частиц, поэтому в металлах это  направление противоположно направлению  движения электронов.

Плотность тока — величина заряда, проходящего в единицу времени через единицу поверхности, перпендикулярной к линиям тока. Эта величина обозначается j и рассчитывается следующим образом:

j=nev.

Здесь n — концентация заряженных частиц, e — заряд каждой из частиц, v — их скорость.

 

Сила тока i — величина заряда, проходящего в единицу времени через полное сечение проводника. Если за время dt через полное сечение проводника прошел заряд dq, то

i=(dq)/(dt).

По другому, сила тока находится  интегрированием плотности тока по всей поверхности любого сечения  проводника. Единица измерения силы тока — Ампер. Если состояние проводника (его температура и др.) стабильно, то между приложенным к его  концам напряжением и возникающим  при этом током существует однозначная  связь. Она называется Закон Ома и записывается так:

I=U/R.

R — электрическое сопротивление проводника, зависящее от рода вещества и от его геометрических размеров. Единичным сопротивлением обладает проводник, в котором возникает ток 1 А при напряжении 1 В. Эта единица сопротивления называется Ом.

Закон Ома в дифференциальной форме:

j=sE,

где j — плотность тока, Е — напряженность  поля, s — проводимость. В этой записи закон Ома содержит величины, характеризующие состояние поля в одной и той же точке.

Различают последовательное и параллельное соединения проводников. 
При последовательном соединении ток, протекающий по всем участкам цепи, одинаков, а напряжение на концах цепи складывается как алгебраическая сумма напряжений на всех участках.

R=S(Ri).

При параллельном соединении проводников  постоянным остается напряжение, а  ток складывается из суммы токов, протекающих по всем ветвям. В этом случае складываются величины, обратные сопротивлению:

1/R=S(1/Ri).

Для получения  постоянного тока на заряды в электрической  цепи должны действовать силы, отличные от сил электростатического поля; их называют сторонними силами.

Если рассматривать полную электрическую цепь, необходимо включить в нее действие этих сторонних сил и внутренне сопротивление источника тока r. В этом случае закон Ома для полной цепи примет вид:

I=E/(R+r).

Е — электродвижущая сила (ЭДС) источника. Она измеряется в тех же единицах, что и напряжение. Величину (R+r) называют иногда полным сопротивлением цепи.

Сформулируем правила Киркгофа: 
Первое правило: алгебраическая сумма сил токов в участках цепи, сходящихся в одной точке разветвления, равна нулю.

Второе правило: для любого замкнутого контура сумма всех падений напряжения равна сумме всех ЭДС в этом контуре.

Мощность тока рассчитывается по формуле

P=UI=I²R=U²/R.

Закон Джоуля-Ленца. Работа электрического тока (тепловое действие тока)       A=Q=UIt=I²Rt=U²t/R.

3. Измерение силы тока с помощью приборов

На практике для измерения силы тока используется специальный прибор, его называют амперметр (для приборов, которые предназначены для измерения  в проводниках малых токов, используются более чувствительные приборы, такие  как миллиамперметры, микроамперметры, гальванометры).

Такие приборы подключают последовательно  к тому участку цепи, в котором  необходимо измерить силу тока. Как  уже отмечалось выше, за единицу  силы тока принят 1 ампер (1 А). Что же представляет собой эта единица  измерения?

За 1 ампер принимается сила такого тока, который проходя по двум прямым параллельным проводникам, которые  имеют бесконечную длину и  малый диаметр и расположены  в вакууме в 1 метре друг от друга, вызывает силу взаимодействия на участке  проводника в 1 метр, равную 0,0000002 H.

Мы уже привыкли, что единицы  измерения тех или иных физических величин получили свои названия в  честь великих ученых, и Ампер  не исключение. Ему присвоено имя  французского физика и математика Андре-Мари Ампера.

Этот ученый немало потрудился на благо науки, к примеру, именно он ввел такие понятия, как электродинамика, электростатика, соленоид, напряжение, ЭДС, гальванометр, электрический ток  и т. п. Кроме того Ампер открыл такое явление, как механическое взаимодействие между проводниками с током, а также правило определения  направления в нем электрического тока. Вот собственно и все.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Источники постоянного тока

Простейшим источником постоянного  тока является химический источник (гальванический элемент или аккумулятор), поскольку полярность такого источника не может самопроизвольно измениться.

Для получения постоянного тока используют также электрические машины — генераторы постоянного тока.

В электронной аппаратуре, питающейся от сети переменного тока, для получения  пульсирующего тока используют выпрямитель. Далее для уменьшения пульсаций может быть использован сглаживающий фильтр и, при необходимости, стабилизатор напряжения.

Усилитель постоянного тока (УПТ) — электронный усилитель, рабочий диапазон частот которого включает нулевую частоту (постоянный ток).

На верхнюю границу частотного диапазона усилителя никаких  ограничений не накладывается, то есть она может находиться в области  очень высоких частот. Таким образом, термин УПТ можно применять к любому усилителю, способному работать на постоянном токе.

В подавляющем большинстве случаев  УПТ является усилителем не тока, как следует из названия, а напряжения. Путаница обусловлена тем, что термин ток употребляется для описания электрических процессов вообще.

Машины постоянного тока

Конструктивно машина постоянного тока состоит из неподвижного статора (индуктора) с полюсами и вращающегося ротора (якоря) с коллектором. Статор является источником магнитного поля и механическим остовом машины, якорь- часть машины, в обмотке которой индуцируется э. д. с.

 

На одном  валу с якорем жестко закрепляется коллектор, электрически соединенный  с его обмоткой. Коллектор — характерная  деталь машины постоянного тока. Его  медных пластин касаются неподвижные  угольно-графитовые щетки, размещенные  в щеткодержателях на траверсе и  электрически соединенные с внешней  цепью. Во избежание искрения щетки  тщательно притираются к коллектору, а их умеренный нажим должен быть отрегулирован.

Принцип действия машин постоянного тока основан на законе электромагнитной индукции и законе Ампера. Магнитное  поле машины создается постоянным током (током возбуждения) в обмотке  полюсов или постоянными магнитами  в машинах малой мощности. Его  силовые линии замыкаются через  стальные станину, сердечники полюсов  и сердечник якоря, дважды преодолевая  на своем пути воздушный зазор  между ними. Магнитная цепь четырехполюсной машины постоянного тока разветвленная, симметричная. Плоскость, проходящую через ось машины под углом а, при котором она перпендикулярна к силовым линиям, называют геометрической нейтралью (при а. = 0 и 772).

Существует два режима работы эл. двигателей

а: режим генератора  
б: режим двигателя

В режиме генератора машина преобразует механическую энергию в электрическую: к обмотке возбуждения статора подводится постоянный ток возбуждения, а якорь вращается каким-либо первичным двигателем. При этом провода обмотки якоря пересекают магнитные силовые линии полюсов и в них индуцируются э. д. с. С помощью коллектора и щеток, которые являются механическим выпрямителем, эти переменные пульсирующие э. д. с. суммируются в постоянную по значению и направлению э. д. с. машины Е. Если к щеткам подключить приемник, то в нем установится постоянный ток I.

Электрический ток. Источники электрического тока по ФГОС.

Класс: 8 

УМК: Пёрышкин А. В.                                                            

Тип урока:изучение нового материала.

Цель урока: формирование представления об электрическом токе и условиях его существования в цепи, и об источниках тока.

Планируемые результаты урока:

Предметные:

• Использование знаково-символических средств, в том числе моделей и схем для решения задач;
• формирование представлений об источниках тока;
•  организация усвоения основных понятий по данной теме;
• формирование научного мировоззрения учащихся.

Метапредметные:

• Развитие умения генерировать идеи;
•  выявлять причинно-следственные связи;
•  работать в группе;
• пользоваться альтернативными источниками информации;
•  формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника.

Личностные:

• Формирование ценностных ориентиров и смыслов учебной деятельности на основе развития познавательных интересов, учебных мотивов;
• формирование умений управлять своей учебной деятельностью;
• формирование интереса к физике при анализе физических явлений;
• формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти и творческого мышления.

Методы обучения: проблемный, репродуктивный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся: коллективная, индивидуальная, групповая.

Средства обучения: ПК, проектор, экран; металлическая трубка, эбонитовая палочка, электрофорная машина, термоэлемент, спиртовка, гальванометр, фотоэлемент, лампа, гальванический элемент, батарея гальванических элементов, аккумулятор. На столах учеников лимон, картофель ,медные провода, гвозди. Карточки с заданиями.

Виды педагогических технологий, применяемые на данном уроке:

• информационная технология;
• личностно ориентированное обучение (беседа – ответы на вопросы; развитие, понимание и объяснение опытов, творчество и исследовательский поиск при решении проблемного вопроса).

Технологическая карта урока

Этап урока, время	Деятельность учителя	Деятельность ученика	Формируемые УУД	Формы работы (индивидуальная, групповая, фронтальная)	Средства обучения
1.Организационный момент. 1 минута.	Приветствует учеников.	Отвечают на приветствие учителя.	Коммуникативные	фронтальная
2.Постановка целей и задач урока 2 минуты.	Подготовка к осознанию целей и задач, создает мотивацию	Ставят цели урока.	Регулятивные	фронтальная
3.Актуализация опорных знаний учащихся. 3 минуты.	Беседа, фронтальный опрос	Отвечают на заданные вопросы.	Предметные, регулятивные	фронтальная
4.Первичное усвоение новых знаний. 15 минут	1.Демонстрация опыта №1. Электроскопы соединены проводником	Следят за экспериментом, делают вывод.	Предметные, регулятивные, коммуникативные	индивидуальная, групповая, фронтальная	Презентация
	2. Формулировка понятия эл.тока. (слайд №2)	Пытаются самостоятельно сформулировать определение и записать его в тетрадь.
	3.Выяснения условий длительного существования эл.тока.	Рисуют схему,
	4.Демонстрация опытов с источниками эл.тока . №2.Электрофорная машина(слайд №9) генератор(слайд №10)	Следят за экспериментами, делают выводы и записывают их в тетрадь.
	№3.Термоэлемент (слайд №12)	записывают в тетрадь.
	№4.Фотоэффект (слайд №14)	записывают в тетрадь.
	Эксперимент 1	Выполняют эксперимент. Делают выводы.
	Рассказ про гальванический элемент.				ЭОР
4. Первичная проверка понимания. 5 минут	Рассказ про аккумуляторы ЭОР	Работают с учебником. Отвечают на вопросы.	Предметные, регулятивные	индивидуальная, фронтальная	ЭОР
Динамическая пауза. Снеговик. 2 минуты		Выполняют упражнения	Личностные	индивидуальная,	Презентация
5.Первичное закрепление. Тест. 5 минут	Раздает карточки с задание.	Выполняют тест.	Предметные, регулятивные	Индивидуальная	Карточки с заданием
6.Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция. 3 минуты	Корректирует ошибки.	Взаимопроверка. Выставление оценок.	Предметные, регулятивные	Индивидуальная
7.Рефлексия. 2 минуты	Подводить к итогам занятия, предлагает осуществить самооценку достижений.	Участвуют в беседе по обсуждению достижений.	Личностные, коммуникативные, регулятивные	фронтальная
8. Информация о домашнем задании. 2 минуты	Информирует о домашнем задании. Раздает инструкцию по выполнению	Записывают домашнее задание.	Регулятивные	фронтальная

 Ход урока

I. Организационный момент.

II. Постановка целей и задач урока (мотивация и формулировка цели урока).

Учитель: Сегодня мы начинаем изучение важнейшей для современного человека темы: «Электрический ток. Источники электрического тока». Слово «электричество», «электрический ток» прочно вошли в нашу жизнь. Мы настолько привыкли к тому, что нас окружают электроприборы и электрические явления, что порой не замечаем, какую огромную роль они играют в нашей жизни.

Представьте себе на минуту, что отключили электричество в наших домах. Что было бы? Каковы последствия этого события?

Ученики: Если отключат электричество, то погаснет свет, не сможем посмотреть телевизор, не будут работать компьютеры, холодильники, все электроприборы, останемся без воды и тепла, так как насосы, качающие воду, работают на электричестве, не смогли бы подзарядить сотовые телефоны.

Учитель: Делаем вывод: электричество играет огромную роль в нашей жизни, поэтому важно знать, что это такое. Какая цель сегодняшнего урока?

Ученики: выяснить, что такое электрический ток и какие условия необходимы для его существования, и источники тока.

III. Актуализация опорных знаний учащихся.

Фронтальный опрос.

Учитель: Но прежде всего давайте вспомним ранее изученный материал и ответим на следующие вопросы.

1. Что такое электризация тел? (Электризация – разделение электрических зарядов в результате тесного контакта двух или более тел.)
2. Как можно наэлектризовать тело?
3. Назовите два рода зарядов. Как взаимодействуют тела, имеющие электрические заряды?
4. Что такое проводники и непроводники электричества?
5. Какие металлы проводят электричество?
6. Под действием чего движутся свободные электроны в металлах?
7. Какие заряженные частицы вы знаете?

IV. Первичное усвоение новых знаний.

1. Электрический ток.

Демонстрация №1

Два электрометра, соединенных металлическим проводником. Если поднести к одному электрометру заряженную стеклянную палочку, то стрелка второго электрометра отклонится. Что происходит при этом?

Учащиеся отвечают (вокруг заряженной палочки возникает электрическое поле, под действием которого свободные электроны перемещаются сначала к одному электрометру, а затем через проводник к другому.)

В нашем опыте электроны двигаются в одну сторону, т.е. направлено (упорядочено). В этом случае можно сказать, что по металлическому проводнику протекает электрический ток.

Кроме металлических проводников мы будем изучать и другие проводники, например, проводящие ток жидкости. В них кроме электронов есть и другие заряженные частицы – ионы. Они тоже могут перемещаться.

Сформулируем вместе, что же такое электрический ток?

• электроны и ионы – это…? (Ученики: заряженные частицы).
• что с ними происходит? (Ученики: они движутся).
• как они движутся? (Ученики: упорядочено, т.е. направлено).
• под действием чего движутся заряженные частицы? (Ученики: под действием электрического поля).

СЛАЙД 2 (запишите)

Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц, под действием электрического поля.

2. Условие существования тока в цепи.

В нашем опыте в металлическом проводнике электрический ток возникает, но он быстро прекращается. Почему же он является кратковременным? По мере перемещения зарядов с палочки на электрометр и далее по трубке, электрическое поле вокруг палочки уменьшается, а вокруг левого электрометра растет. При равенстве зарядов их электрические поля компенсируют друг друга и движение электронов прекращается.

Значит, для того, чтобы ток в цепи существовал долго что необходимо:

1. Наличие свободных электронов
2. Наличие внешнего электрического поля для проводника

Источник тока.

Изобразим все в виде схемы. (Учитель рисует на доске, ученики в тетрадях схему)

3. Источники тока

Источники тока – это устройства, создающие и поддерживающие длительное время электрическое поле. Существуют различные источники тока, но в любом из них совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц. Разделенные заряженные частицы накапливаются на полюсах источника тока. Один полюс заряжен положительно, второй – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то в нем под действием электрического поля возникает электрический ток, т.е. свободные заряженные частицы придут в нем в движение.

4. Виды источников тока

Произвожу демонстрацию опытов по рис. 44-46 учебника. В ходе выполнения опытов задаю вопрос. Какой вид энергии превращается в электрическую в данном опыте? После обсуждения каждого опыта заполняем соответствующую строку таблицы 1.

Демонстрирую опыт №2

Действие электрофорной машины.

Вывод: Разделение зарядов происходит за счет механической энергии. При вращении дисков происходит трение щеток о диск, что приводит к разделению зарядов. В результате один электрод машины заряжается положительно, а другой отрицательно. Если приблизить электроды машины, то возникает кратковременный ток в виде электрического разряда в воздухе.

Для того, чтобы ток протекал постоянно, необходимо непрерывно вращать ручку электрофорной машины. Конечно, таким образом создавать электрический ток длительное время невозможно. На электростанциях электрический ток вырабатывают с помощью генераторов. Этот ток используется в промышленности, на транспорте, в осветительной сети.

Демонстрирую опыт №3.

Действие термоэлемента.

Вывод: Если две проволоки, изготовленные из разных металлов, спаять, затем нагреть место спая, то по цепи потечет электрический ток. Разделение зарядов происходит за счет изменения внутренней энергии веществ.

Демонстрирую опыт №4.

Действие фотоэлементаи источника света.

Вывод: Если такие вещества, как кремний, селен, оксид меди осветить, то в цепи возникает электрический ток. Это явление называется фотоэффектом. Световая энергия превращается в электрическую.

Чтобы перейти к следующему источнику тока расскажу немного об истории их создания.

Эксперимент 1

У вас на столах имеются лимон и картофель. Сейчас попробуйте получить из них источники тока используя ваши вольтметры. Понаблюдайте за отклонением стрелочки.

Какой вывод, какая энергия превратилась в электрическую.

Источники тока у которых разделение зарядов происходит за счет энергии химических процессов называют гальваническими. В них химическая энергия преобразуется в электрическую.

Обратимся к истории.(16слайд)

В 1799 году итальянский физик Алессандро Вольта, опираясь на результаты исследований Луиджи Гальвани, изготовил электрическую батарею, названную вольтовым столбом. Батарея Вольта была составлена из чередующихся медных и цинковых кружков, которые были сложены столбиком и переложены кусочками сукна, смоченного в растворе серной кислоты

Рассказ про г.э. ЭОР

V. Первичная проверка понимания

(17 слайд)

Откройте учебники на с. 97. На рис 47 рассмотрите устройство сухого гальванического элемента и в тексте найдите ответы на вопросы.

Вопросы:

1. Что такое батарея гальванических элементов? (Несколько гальванических элементов, соединенных вместе, образуют батарею гальванических элементов).
2. Срок действия гальванических элементов? (Все гальванические элементы и батареи гальванических элементов имеют определенный срок действия. После этого мы их просто выбрасываем).
3. Существуют ли химические источники тока многоразового действия? (Да. Это аккумуляторы, от латинского слова аккумуляторе — накоплять).
4. Что представляет простейший аккумулятор? (Простейший аккумулятор – это две свинцовые пластины, помещенные в раствор серной кислоты. Чтобы аккумулятор был источником тока, надо зарядить от какого – то другого источника постоянного тока. При прохождении тока между пластинами и кислотой происходит химическая реакция. При этом один электрод становится положительно заряженным, а второй — отрицательно заряженным).
5. Какие виды аккумуляторов бывают? (Аккумуляторы бывают двух видов:
6. Кислотные (свинцовые) — свинцовая пластина в растворе серной кислоты:
7. Щелочные (железно — никелевые) – одна пластина из спрессованного железного порошка, вторая – из пероксида никеля. Помещены в раствор щелочи.)

А с какими источниками тока вам приходилось чаще всего сталкиваться в повседневной жизни?

Ученики: Аккумуляторы.

• Рассказ про аккумуляторы ЭОР

Действительно, очень часто мы используем именно аккумуляторы. Сотовые телефоны необходимо периодически подзаряжать. Для этого мы используем зарядное устройство или так называемый сетевой адаптер, который преобразует переменный ток напряжением 220 В из осветительной сети в постоянный ток напряжением 3 В.Чаще всего там используется литиево – ионный аккумулятор или батарея, в которой применяется раствор солей лития в органическом растворителе. Ну а теперь мы полностью завершаем заполнение таблицы.

Таблица 1

№	Виды источников	Преобразование энергии	Название источников тока
1.	Механические	Механическая энергия в электрическую.	Электрофорная машина, генератор.
2.	Тепловые	Внутренняя энергия в электрическую.	Термоэлемент.
3.	Световые	Световая энергия в электрическую.	Фотоэлемент, солнечная батарея.
4.	Химические	Химическая энергия в электрическую.	Гальванический элемент, аккумулятор, батареи.

Динамическая пауза. Снеговик.

VI. Первичное закрепление. Тест.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 1.

1. Как называются приборы, создающие электрическое поле?
   А.Элемент питания
   Б. Источники тока
   В. Электромеханический генератор
   Г. Источник энергии
2. Какие превращения энергии происходят в термоэлементе?
   А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
   Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
   В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
   Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
3. В каких источниках тока используется химическая энергия.
   А. 
   Б. 
   В. 
   Г. 
4. В чем отличие аккумуляторов от других гальванических источников тока?
   А. Химический источник тока многоразового действия
   Б. Необходимо предварительно зарядить
   В. Используются для накопления энергии и автономного питания различных потребителей.
   Г. Состоит из нескольких гальванических элементов, которые называются батареей.
5. Электрическим током называется?
   А. Направленное движение атомов
   Б. Направленное движение электронов по проводам.
   В. Направленное движение заряженных частиц.
   Г. Направленное движение нейтральных частиц.

Электрический ток. Источники электрического тока.

Вариант № 2

1. Какими заряженными частицами может создаваться электрический ток?
   А. Ионами
   Б. Электронами
   В. Протонами
   Г. Нейтронами
2. Какие превращения энергии происходит в электрофорной машине?
   А. Механическая энергия преобразуется в электрическую энергию
   Б. Внутренняя энергия преобразуется в электрическую энергию
   В. Энергия света преобразуется в электрическую энергию.
   Г. Химическая энергия преобразуется в электрическую энергию.
3. В каких источниках используется световая энергия?
   А. 
   Б. 
   В. 
   Г. 
   
4. Какие источники тока используются на электростанциях для промышленного получения тока?
   А. Электрофорная машина
   Б. Термоэлемент (термопара)
   В. Фотоэлемент
   Г. Электромеханический генератор
5. Для создания и поддержания электрического тока необходимо?
   А. Источник тока и металлический проводник.
   Б. Электрофорная машина и эбонитовая палочка.
   В. Свободные заряженные частицы и электрическое поле.
   Г. Аккумулятор и розетка

VII. Контроль усвоения, обсуждение допущенных ошибок и их коррекция.

Взаимопроверка. Выставление оценок.

VIII. Рефлексия.

Подводит итог:

— Что было на уроке важным?

— Что было новым?

— Что было интересным?

У вас на столах лежат кружочки.

Нарисуйте на листочках, какой заряд вы получили от сегодняшнего урока.

Если всё понятно и понравилось, то рисуете положительный заряд

Если вам ничего непонятно, то рисуете отрицательный заряд.

Если вам понравился урок, но не всё понятно, рисуете два знака заряда.

IX. Информация о домашнем задании.

• Параграф 32. Вопросы 1-7.
• Домашний проект «Сделай батарейку»

Инструкция выдается каждому ученику.

Инструкция:

1. Возьмите 5 желтых монет по 10 копеек и 5 белых монет по 5 копеек. (Они примерно одинаковые по величине, а сделаны из разных сплавов).
2. Расположите их столбом друг на друга поочередно, а между ними положите кусочки газетной бумаги, смоченной в крепком растворе поваренной соли.
3. Возьмите столб мокрыми пальцами за концы, и вы почувствуете слабый электрический удар.

Проект Электричество в повседневной жизни

Министерство образования Республики Башкортостан

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Гимназия№3» городского округа город Октябрьский

Проект

Электричество в повседневной жизни

Выполнил ученик 9 а класса МБОУ «Гимназия №3» Саяхов Роберт

учитель физики МБОУ «Гимназия №3» Тарасова М.В

г. Октябрьский РБ

2019 г

Содержание

Введение

Электричество в нашей жизни

Электричество и человек

Осторожно — электричество!

Электричество в природе

Практическая часть

Выводы

Литература

Введение

Сейчас практически невозможно представить себе современную жизнь без электроприборов и электричества. Уже несколько поколений удивляются и не понимают – как когда-то люди жили без такого блага цивилизации – электричества?

Я провел исследования по теме «Электричество в повседневной жизни» и хотел узнать, что такое электричество, как его можно обнаружить в нашей повседневной жизни. В настоящее время очень большую роль играют электрические приборы, но большинство людей даже не представляют насколько они опасны.

Цель: узнать где мы можем встретить электричество, и как мы можем уберечь себя от удара током.

Задачи:

изучить литературу об электричестве;

узнать, откуда берется электричество;

применить знания, умения, правила техники безопасности на практике.

Актуальность темы.

Тесное повседневное общение с большим количеством разнообразных электроприборов, машин и аппаратов, влечет за собой увеличение риска поражения человека электрическим током, в том числе и в быту при возникновении различных аварийных ситуаций. Потребление электроэнергии в быту значительно увеличилось и растёт всё больше.

Дома, в школе, в больнице, на заводе, под землей, под водой – всюду оно рядом с человеком. Движет, согревает, освещает электричество. Электричество – очень полезно, но изучение «электричества» – это очень большая и сложная работа, которая требует больших знаний.

Не знание правил обращения с электричеством может привести к электрическим травмам и возникновению пожаров.

Методы:

изучение литературных источников; практическая работа.

Теоретическая значимость:

изучение и систематизация материала по данной теме.

Практическая значимость:

без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно;

результаты исследования позволят больше узнать об окружающем мире, помогут в повседневной жизни.

Я предположил, что знания об электрических явлениях поможет нам:

Защититься от удара током

Судить о исправности или не исправности прибора

Правильно решать задачи по физике на экзаменах.

Далее я спланировал свою работу так чтобы найти ответы на следующие вопросы:

Где можно встретить электричество?

Какая сила тока опасна для человека?

Как можно получить источники электрической энергии?

Для того что бы ответить на эти вопросы, я:

изучил теорию вопроса;

побеседовал с представителями разных профессий (строителями, нефтяниками, школьными учителями биологии, технологии, химии, физики), проанализировал результаты, полученные в ходе опроса.

провел опыты по получению электрического тока из растений.

Электричество в нашей жизни

Ни один дом не сможет обойтись без электроэнергии. На работе, в быту и даже в хозяйстве вы и дня без нее не сможете.

Электроэнергия – это физический термин, который часто применяется в технике и в быту для определения количества электрической энергии, передаваемую генератором, в электрическую сеть. Под определение электричества применяют такие параметры как напряжение, частота и количество фаз, электрический ток. Электроэнергию вырабатывают на электростанциях, таких как ТЭС (теплоэлектростанция), ГЭС (гидроэлектростанция) и АЭС (атомные станции).

Сейчас можно с уверенностью сказать, что самым главным достижением человечества является открытие электрического тока и его использование.

Электрическая энергия имеет огромное значение, как в жизни каждого отдельно взятого человека, так и в развитии современного общества в целом.

В повседневной жизни электричество сопровождает нас весь день. Ежедневно каждый второй человек включает телевизор, компьютер, а холодильник нуждается в электричестве постоянно. Оно существенно сокращает количество проделанного нами труда вручную. Электроэнергия применяется для освещения помещений и улиц, создания микроклимата (вентиляторы, ионизаторы, кондиционеры, приборы для отопления), хранения продуктов питания (морозилки, холодильники), приготовления пищи (плиты, СВЧ печи, соковыжималки, кофеварки, кухонные комбайны т. д.), уборки квартиры (пылесосы), стирки и сушки белья (стиральные машины, электросушилки и утюги).

На заводах или фабриках в электроэнергии нуждаются постоянно. Оно приводит в действие станки, электромашины, компьютеры и т. д. Электричество снабжает дома, при помощи трансформаторных подстанций.

Работа современных средств связи, без которых мы не представляем свою жизнь — телефона, радио, телевидения, интернета — также основана на использовании электрической энергии.

Электроэнергия поселилась во всех сферах деятельности человека. Без электричества не могут обойтись ни промышленность, ни сельское хозяйство, ни даже наука.

Но, важно понимать, что электрическая энергия, которую мы используем, не существует в природе в готовом для потребления виде. Её нельзя добыть, как полезное ископаемое – нефть или уголь.

Молния — электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Сила тока в разряде молнии на Земле достигает 10—500 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт.

Электричество и человек

Тело человека способно вырабатывать электроэнергию, в частности на такой подвиг способна сердечная мышца. Благодаря таким сердечным способностям, с помощью электрокардиограммы, можно измерить ритм биения сердца.

А вот в период, когда человек только начинал заниматься исследованиями электрических явлений, но при этом еще даже не знал о существовании специальных приборов, он ради науки приносил в жертву свое здоровье, а иногда и жизнь. Так однажды ученый-физик В. Петров, который исследовал явление электрической дуги, пошел на такую жертву и срезал слой кожи на пальцах, чтобы была возможность лучше чувствовать слабые токи.

Еще древние римляне додумались лечить болезни с помощью электричества. Они нашли выход, как можно избавиться от головной боли. Для этих целей, на голову больного накладывали электрического угря. Конечно, сказать об эффективности такого лечения очень трудно, так как больной после такой процедуры уверял, что все прошло, или же боялся признаться, что у него болит голова.

Также интересным явлением из области электричества, является то, что при попадании в человека разряда молнии, у него на теле появляется довольно таки особенный рисунок, который еще называют фигурой Лихтенберга.

Осторожно — электричество!

Однако многие из нас даже не задумываются о том, что электрический ток безопасен только до тех пор, пока находиться под «замком» изоляции проводов и, вырвавшись оттуда, может стать безжалостным зверем готовым уничтожить все на своем пути. Электрический ток опасен тем, что человек не может определить своими органами чувств его наличие и зачастую поражение током для человека становиться полной неожиданностью.

Электрический ток бывает двух видов постоянным и переменным. Встретить постоянный ток можно, например, в батарейках или аккумуляторе автомобиля. Четкое разделение на «плюс» и «минус» определяют постоянный ток. С переменным током все несколько сложнее. Дело в том, что полярность при переменном токе меняется с определенной частотой, то есть «плюс» и «минус» меняются местами. Например, стандартом для нашей электрической сети является частота в 50 герц, то есть «плюс» и «минус» поменяются местами 50 раз в секунду. Токи по-разному влияют на человеческий организм.

Поражения электрическим током можно получить при использовании электробытовых приборов и от ударов молнии, поскольку человеческий организм хороший проводник тока. Нередко травмы получают, наступив на лежащий на земле провод или отодвинув руками отвисшие электрические провода.

Напряжение свыше 36 В считается опасным для человека. Если через тело человека пройдет ток всего лишь в 0,05 А, он может вызвать непроизвольное сокращение мышц, которое не позволит человеку самостоятельно оторваться от источника поражения. Ток в 0,1 А смертелен.

Ещё опаснее переменный ток, поскольку оказывает более сильное воздействие на человека. Этот наш друг и помощник в ряде случаев превращается в беспощадного врага, вызывая нарушение дыхания и работу сердца, вплоть до его полной остановки. Он оставляет страшные метки на теле в виде сильнейших ожогов. Первое, что нужно знать об электричестве это то, что сила повреждения человеческого организма зависит не от напряжения, а именно от тока, примером тому могут служить, популярные сегодня, мио стимуляторы для наращивания мышц и сжигания жировых клеток. Напряжение в данных приборах может достигать 1000 вольт, однако сила тока настолько мала, что человек получает только стимуляцию мышц.

Чтобы не допустить несчастного случая:

Необходимо знать, что смертельно опасно не только касаться, но и подходить ближе чем на 5-8 м к лежащему на земле оборванному проводу воздушной линии.

Электричество в природе

Каждый из нас часто наблюдал за птицами, беззаботно сидящими на электрических проводах. Почему птицы сидят на высоковольтных проводах, а человек, коснувшись проводов, погибает? Все очень просто — они сидят на проводе, но ток через птицу не течет, но, если птичка взмахнет крылом, одновременно касаясь двух фаз — умрет. Обычно так погибают большие птицы типа аистов, орлов, соколов.

Так и человек может коснуться фазы и ему ничего не будет, если через него ток не потечет, для этого нужно одевать прорезиненные ботинки и нельзя при этом коснуться стены или металла.

Многие животные имеют такую способность, как вырабатывать электрический ток. Обороняясь от врагов, электрический угорь способен выработать электрический ток, который имеет напряжение до 500 В.

Электрический скат – способен создать электрический заряд. Напряжение составляет от 8 до 220 вольт. Разряд электрического ската для человека не так опасен, как для мелких рыб, но все же оказывает пагубное слияние на здоровье и жизнедеятельность человека. Мелкие разряды отразятся сильной болью, более сильные могут парализовать конечности тела, самые мощные разряды могут привести к летальному исходу. Для сохранения жизни и здоровья человеку рекомендуется избегать купания в тех местах, где обитает электрический скат, а также ни в коем случае не взаимодействовать с рыбой на суше и в водной среде. Тем не менее, известно, что электрического ската в Древней Греции активно использовали как средство от боли, как болеутоляющее при операциях и родах. Электрического ската прикладывали к месту боли, с помощью электрического напряжения болезненные ощущения проходили. Такое использование морских электрических скатов обусловило появление современных электрических медицинских приборов.

«Электрический язык» пчелы. Известно, что некоторые насекомые — своего рода «живые барометры». Они могут заранее определять перемену погоды. Это связано с их способностью воспринимать изменения электрического состояния атмосферы. В период хорошей погоды напряженность электрического поля у поверхности Земли составляет около 1,3 В/см, а перед грозой или пылевой бурей может возрастать до 10 В/см. Возрастает и величина наводимого тока, который раздражает насекомое и побуждает его искать укромное место от непогоды. Эта чувствительность к переменным электрическим полям у различных видов насекомых неодинакова. Например, максимальная чувствительность к электрическому полю медоносных пчел находится на частоте 500 герц и составляет 4—5 В/см. А осы начинают возбуждаться, когда напряженность поля достигает всего 0,3—0,5 В/см.

Растения и электричество. Изучению «растительного электричества» в XIX в. было уделено немало внимания. Первые попытки обнаружения токов действия у растений предпринимались именно на тканях, способных к сокращению. Токи действия в растительных тканях были обнаружены в опытах с черешками мимозы, способными совершать механические движения под влиянием внешних раздражителей. Однако наиболее интересные результаты были получены в конце прошлого века Бердон-Сандерсоном, исследовавшим токи действия в закрывающихся листьев насекомоядного растения – так называемой венериной мухоловки. Оказалось, что в момент сворачивания края листа в его тканях возникают точно такие же токи действия, как в мышце при сокращении.

Практическая часть

Сочные фрукты, молодой картофель и другие пищевые продукты могут служить питанием не только для людей, но и для электроприборов. Чтобы добыть из них электричество, понадобятся оцинкованный гвоздь или шуруп и отрезок медной проволоки. Чтобы зафиксировать присутствие электричества, нужен бытовой мультиметр, а более наглядно продемонстрировать успех поможет светодиодный светильник, рассчитанные на питание от батареек.

Как получить электричество из картофеля.

Почти в любом овоще или фрукте есть электричество. Для создания генератора тока понадобится: картофель 1 шт; зубочистки 2 шт; соль; чайная ложка; провода 2 шт; зубная паста.

Провода необходимо зачистить. Картофель разрезать ножом на 2 половинки. Провод протянуть через одну половинку картофеля. Используя чайную ложку сделать во второй половинке картофеля ямку — размер ее равен размеру ложки.

Смешать с солью зубную пасту и заполнить ею ямку, сделанную в разрезанном картофеле. Соединить две половинки картофеля зубочистками.

Для добычи напряжения необходимо на один из проводов намотать кусочек ваты. Подождать две минуты (пока батарея зарядиться).

Затем друг к другу поднести провода до появления искры.

Как получить ток из лимона.

Разомнем лимон в руках, чтобы разрушить внутренние перегородки, но не повредить кожуру. Воткните гвоздь (шуруп) и медную проволоку так, чтобы электроды располагались как можно ближе друг к другу, но не соприкасались. Чем ближе будут находиться электроды, тем меньше вероятность, что они окажутся разделены перегородкой внутри фрукта. В свою очередь, чем лучше ионный обмен между электродами внутри батарейки, тем больше ее мощность.

Такие опыты я провел с другими фруктами и овощами. Результаты измерений напряжения я занес в таблицу.

Измерения показали, что самое высокое напряжение дает груша, самое низкое – киви. Удивительно, что лимонная батарейка слабее других источников (кроме киви), хотя в сети Internet в основном рассматривается именно лимон как сырье для источников питания.

Работа, которой я занимался, показалась мне очень интересной. Я смог ответить на все интересовавшие меня вопросы. Так, проведенные эксперименты подтверждают гипотезу о возможности создания источников питания из фруктов и овощей.

Такие батарейки могут использоваться для работы приборов с низким потреблением энергии. Из использованных фруктов и овощей лучшими источниками электрического тока являются лимон, картофель, лук репчатый.

Я убедился в том, что физика наука экспериментальная. Я учился делать наблюдения, выдвигать гипотезы, проводить эксперимент, делать выводы. Я научился определять напряжение внутри «вкусной» батарейки и силу тока, создаваемую ею. Мне очень понравилось ставить эксперименты самому. Оценивать получившийся результат. Я заметил, что не всегда эксперимент удается, хотя теоретически так должно быть. Например, мне не удалось зажечь лампочку на 3,5 В, поэтому буду пробовать еще, пока не добьюсь результата​​​​​​​

Выводы

Для того что бы хорошо выполнить проект по физике мне понадобились знания

русского языка и литературы — грамотно оформить проект, интересно изложить содержания проекта;

физики, биологии, химии – знакомство с источниками электрического тока.

Выбор идеи и обоснование проекта. Я выбрал именно эту тему потому что в будущем она может мне пригодиться при сдаче экзаменов.

Новизна. Я узнал, что такое электричество и где мы можем ее встретить.

Небольшие поселки, микрорайоны, мини-заводы, больницы и школы – все эти социальные здания часто становятся заложниками разных причин и обстоятельств, по которым могут ограничивать подачу электроснабжения. Люди уже настолько привыкли к цивилизованным, комфортным условиям, что вряд ли бы согласились отказаться от них. Научные изобретения постоянно удивляют нас и делают нашу жизнь все более беззаботной.

Литература

https://videouroki.net/video/29-ehlektricheskij-tok-i-ego-ispolzovanie.html

http://edufuture.biz/index.php?title=Электрический_ток._Сила_тока