Методичні рекомендації до уроків 8 клас "Електричні явища"

Матеріали до уроків фізики 8 клас. Електричні явища

Карпова. Л.Б. вчитель фізики ЗОШ № 3 м.Запоріжжя

1. Будова атома. Електризація тіл

Історична довідка

Природу відомого ще стародавнім грекам «рукотворного» електріческого явища - електризації тертям - вдалося встановити тільки в другій половині минулого століття. Ленінградський фізик М. І. Корнфельд з'ясував, що тертя тут грає второстепену роль - воно необхідно тільки для тіснішого зближення поверхонь діелектриків.

Оточують нас тіла, як правило, електрично нейтральні, тобто негативні і позитивні заряди компенсуються з високой точністю. Внаслідок теплового руху і розподілу електронів за швидкостями всередині тіла частина з них має кинетичну енергією, достатньою для виходу за його межі. Така енер гія називається термоелектронної роботою виходу і має різні значення для різних тіл. У результаті у поверхні тіла утворюється елект ронний газ. У звичайних умовах настає динамічна однорівновага: кількості електронів, що залишають тіло і входять до нього, приблизно рівні. При зближенні поверхонь тіл, настільки тесном, що шари електронного газу перекриваються, починається обмін електронами: вони переміщаються від тіла з меншою роботою виходу до тіла, у якого вона велика.

Таким чином, більш правильно говорити: електризація посредством контакту тіл.

Цікаві факти

Вперше електризація рідини при дробленні була помічена у водоспадів Швейцарії в 1786 р. З 1913 р. явище отримало назву баллоелектріческого ефекту. Ефект електризації спостерігається не тільки у водоспадів на відкритій місцевості, але і в печерах. Заряд повітрю у водоспадів повідомляють мікроскопічні крапельки води і молекулярні комплекси, які при дробленні відриваються від водної поверхні і несуться в навколишнє середовище. Найбільш значивальний ефект електризації повітря спостерігається у найбільших водоспадів світу - Ігуассу на кордоні Бразилії та Аргентини (висота падіння води - 190 м, ширина потоку - 1 500 м) та Вікторія на річці Замбезі в Африці (висота падіння води - 133 м, ширина потоку - 1 600 м). Біля водоспаду Вікторія за рахунок дроблення води виникає електричний ¬ річеской поле напруженістю 25 кВ / м. При дробленні прісної води в повітря переходить негативний заряд. Тому в повітрі у водопадів кількість негативних іонів перевищує кількість полості. У невеликої водоспаду Учан-Су в Криму відношення відріцательних іонів до кількості позитивних одно 6,2.

Біля берегів морів повітря здобуває позитивний заряд, внаслідок розбризкування солоної води. На поверхні морів і океанів розбризкування води починається при швидкості вітру бо ¬ лее 10 м / с, коли на хвилях з'являються гребінці піни. Ставлення позитивних зарядів до негативних зарядам в повітрі над Чорним і Азовським морями досягає при бурхливому морі 2,04, при брижах - 1,48.

Підкорювач Джомолунгми І. Тенсінг в 1953 р. в районі южного сідла цієї гірської вершини на висоті 7,9 км над рівнем моря при -30 ° С і сухому вітрі до 25 м / с спостерігав сильну електризацію зледенілих брезентових наметів, вставлених одна в іншу. Простір між наметами було наповнене численними електричними іскрами.

Рух лавин в горах в безмісячні ночі іноді сопровождається зеленувато-жовтим світінням, завдяки чому лавини становятся видимими. Зазвичай світлові явища спостерігаються у лавин, що рухаються по сніжній поверхні, і не спостерігаються у лавин, що проносяться по скелях. На озерах Антарктики під час полярної ночі іноді виникає світіння при розламуванні великих мас озерного льоду.

5. Блискавка вибирає найкоротший шлях до землі, тому попадає в будівлі або в дерева. Високі будинки обладнують металевими смугами (прутами), за якими електричний розряд іде в землю. Це громовідвід. Грозовий розряд йде на землю і назад по одному і тому ж шляху. Це відбувається з такою скоросма, що наше око бачить тільки один спалах. На своєму шляху мовлявня розжарює повітря, який, швидко розширюючись, створює звуковую хвилю. Це викликає громові гуркіт. Ми чуємо їх після того, як побачимо блискавку, так як звук поширюється значитель ¬ но повільніше, ніж світло.

Якісні питання

• Які види зарядів існують в природі?

• Які набої несуть протон, нейтрон, електрон, ядро атома?

• Якими властивостями володіють заряди?

• В яких одиницях вимірюється електричний заряд?                

• Яким зарядом володіють кульки      

• Поясніть дії електричного поля на тіла у випадках а, б

Прислів'я та приказки

1.Гроза застала в полі - сідай на землю.

Чому?

2.Сколь кішку ні гладь, всі іскри летять.

Чому, погладжуючи кішку, ми можемо спостерігати іскри?

3.Пряжа з іскорками, все геть повискакували.

Чому б іскрам вискакувати?

Загадки

1.До дальнім селам, містам

Хто йде по проводах?

Світле величність!

Це ... (Електрика)

Від якого слова походить слово «електрику»?

2. Електричний струм. Джерела струму.

Історична довідка

Основна увага дослідників XVIII в., Що займалися проблем електрики, було зосереджено на електростатичних явищах. Хоча Б. Франклін ще в кінці 1740-х рр.. довів електричний природу блискавки, це атмосферне явище не було усвідомлено як принципово новий прояв електрики - електричний струм. Тому настільки великий ефект справило відкриття італійсько ¬ го анатома і фізіолога Л. Гальвані, що виявив в 1780 р скорощення мьшц препарованої жаби при дотику до них двох різнорідних металів, між якими є контакт. Гальвані не зумів знайти правильного пояснення відкритого їм ефекту і висунув ідею про існування так званого тваринного електри ¬ повідно. З критикою поглядів Гальвані виступив інший італійський вчений - Алессандро Вольта. Дискусія з Гальвані привела Вольту в кінцевому рахунку до створення першого джерела постійного струму, який відкрив нову епоху в дослідженні електрики.

Алессандро Вольта народився 18 лютого 1745 р. у невеликому містечку Комо поблизу Мілана. З ранніх років він виявляв інтерес до естетиментом наукам, особливо до молодої тоді області електрики  Всесвітню популярність принесло Вольті винахід електрофора в 1777 р Крім винаходи електрофором. Вольті приналежит створення чутливого електроскопа з соломинками, плоского конденсатора.

Спочатку Вольта, насторожений ідеєю про «тваринному електричестве», з недовірою поставився до всієї роботі Гальвані. Ретельно повторів його досліди, Вольта переконався в точності зроблених Гальвані спостережень. Однак сумніви в справедливості їх обьяснения залишилися.

В результаті численних дослідів і тонких міркувань у 1793 р. Вольта прийшов до висновку, що ефекти, виявлені Гальвані, не є породженням самого організму, а виникають як наслідок зіткнення різнорідних металів. Ці исследованя і привели вченого до винаходу вольтова стовпа - першого істочніка постійного струму.

ДЖЕРЕЛА СТРУМУ                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                Якісні питання

• Чи можна іскру, що виникла в електрофорної машині, назвати електричним струмом?

• Чи можна назвати блискавку, що виникла між хмарою і зем ¬ лей, електричним струмом? А між двома хмарами?

Загадки

1.По стежками я біжу.

Без стежок не можу.

Де мене, хлопці, немає,

Не запалиться в будинку світло. (Електричний струм.)

Що називається електричним струмом?

Що необхідно, щоб в ланцюзі існував електричний струм?

Домашній експеримент

Візьміть картоплину чи яблуко і застроміть в них мідну і цинкову пластинки. Під'єднайте до цих пластинках 1,5-В ламочку. Що у вас вийшло?

3.Електричний ланцюг. Дія електричного струму.

Історична довідка

Майкл Фарадей народився 22 вересня 1791 р. у Лондоні в родині коваля. Хлопчик зміг отримати лише початкову освіту. З 12 років він працював рознощиком газет, а потім підмайстром в перетину майстерні. Завдяки щасливому випадку любознавальний юнак потрапив у поле зору відомого хіміка X. Деві. Перша наукова робота Фарадея (1816) присвячена хімічному аналізу їдкою тосканської вапна. У 1821 р. Фарадей зробив своє перше відкриття в області електромагнетизму.

Всі основні роботи з електрики і магнетизму Фарадей представляв в Лондонське Королівське товариство. Про фундаменталь ¬ ності праці Фарадея дає уявлення просте перерахування поотриманих ним результатів: відкриття явища електромагнітної індукції (1831), відкриття законів електролізу (1834), виявлення поляризації діелектриків і 

введення поняття діелектричної про ¬ ніцаемості (1837), експериментальне доказ закону сохранання заряду (1843) і т д.

На основі величезного зібраного експериментального матеріала Фарадей довів тотожність різних видів електрики. Виявлені Фарадеєм закони електролізу були свідченням дискретності електричного заряду.

Якісні питання

• Що відбувається з електронами в металі при виникненні в ньому електричного струму? Що відбувається з іонами в рідинах і газах при виникненні в них електричного струму?

• Де використовуються теплове, хімічне, магнітне дії струму?

• Який напрям має електричний струм у металах? У газах? В електролітах?

• З якою метою на стиках рейок електрифікованих жезалізниць роблять товсті мідні перемьгакі або зварюють рельси?

Домашні експерименти

1. Знайдіть будинку прилади, в яких можна спостерігати теплове, хімічне, магнітне дії електричного струму. Опишіть їх.

2. Намотайте на цвях трохи дроту і підключіть цей дріт до батарейці. Що відбувається з дрібними залізними предметами поблизу вашого гвоздика і чому?

4.Сіла струму. Напруга

Історична довідка

Нехитрі досліди X. К. Ерстеда, що виявили вплив електричного струму на магнітну стрілку, справили на вчених усього світу незабутнє враження. Це пояснювалося тими воз ливість, які відкривалися перед фізикою на шляху об'єднання навчань про електрику і магнетизм. Перша спроба построїння єдиної теорії електричних і магнітних явищ була зроблена А.-М. Ампером, який дав ім'я новій області физической науки - електродинаміці.

Андре-Марі Ампер народився 22 січня 1775 р. в Ліоні в сім'ї комерсанта. У 14 років він уже простудіював усі 20 томів «Енцікло ¬ педіі» Дідро і Даламбера. У 1793 р. в житті Ампера сталася трагічна подія - за звинуваченням у контрреволюційній діяльності був страчений його батько, а майно сім'ї конфісковано. Юнакові довелося давати приватні уроки, щоб забезпечити засоби до існування.

Наукові інтереси Ампера відрізнялися великою різноманітністю. Основними його досягненнями є роботи по електродінаміке. Ампер ввів сучасне правило напрямку струму, а також сучасменную термінологію, пов'язану зі струмом (електрорушійна сила, напруга, гальванометр та ін.)

Теорія Ампера була створена за образом і духу «Почав» Ньютона, що дозволило Дж. Максвеллу назвати французького вченого «Ньютоном електрики».

Цікаві факти

Одиночна клітина має потенціал спокою 60 мВ, а при порушенні має амплітуду всього близько 120 мВ. Тим часом електричний вугор уміє створювати напругу 800-900 В, а Нільські щука і сом - 200-350 В, що забезпечується послідовним з'єднанням багатьох клітин.

З 1971 р в деяких клініках стали успішно застосовувати електріческое поле для лікування кісткових переломів у людей. Так як цей метод пов'язаний з імплантацією під шкіру спеціальних електродів, його застосовують, тільки коли звичайне лікування (з фіксацією) не дає позитивного ефекту протягом декількох років. Результати електролікування перевершили всі очікування. У 84% хворих пропус ¬ каніе постійного струму (10-20 мкА) через 3 місяці призводило до інтенсівності срастанию кістки на місці перелому.

У мармурового ската, що досягає 1,5 метра довжини, «аккумляторние батареї» здатні видавати електричний розряд напряжением 70-80 В з частотою 250-300 разів на секунду. Складаються батареї з ряду вертикальних м'язових призм, розділених перегородками зі сполучної тканини, і відповідних до них головних нервів. З кожного боки «кріпиться» по батареї. А електричний заряд у вугра здатний запалити більше 200 неонових ламп.

Загадки

1.Летіт птах орел,

Несе в зубах вогонь,

Вогневі стріли пускає,

Ніхто її не зловить. (Молнія.)

2.Мімо гаї, мимо яру

Мчить без диму і без пари.

Лише колісний перестук

Чути далеко навколо (Електропоезд.)

5.Сопротівленіе. Закон Ома.

Історична довідка

Створення Алессандро Вольтою перший гальванічний елемента відкрило перед фізиками нову область досліджень. Протягом чверті століття інтенсивно вивчалися різноманітні ефекти, связанние з протіканням електричного струму (теплові, хімічні та ін.) Найважливіший крок на шляху створення теорії електричних ланцюгів був зроблений німецьким фізиком Г. Омом в середині 1820-х рр..

Георг Ом народився 16 березня 1789 р в Ерлангені в родині слюсаря. Навчався спочатку в гімназії, а потім в місцевому університеті. После переїзду в Кельн Ом активно займається фізикою, почавши з ремонта приладів і вивчення наукової . У 1820 р під впечатленням відкриття Ерстеда він приступив до самостійного изученю електромагнетизму. У 1825 р. Ом зважився представити науковому світу плоди своєї праці у вигляді статті «предварительне повідомлення про закон, по якому метали проводять контактове електрику».

Учений не обмежився встановленням емпіричного закону постійного струму. Він спробував побудувати теорію електричних ланцюгів.

Відкриття Ома було скептично сприйнято в німецьких научних колах, і лише в 1852 р йому була надана кафедра в університеті.

У 1841 р Ому була присуджена вища нагорода Лондонського Королівського товариства - медаль Коплі.

Якісні питання

• Що називається опором? У чому ірічіни сопротивленя?

• Напруга на провіднику зменшили в чотири рази. Як зменілось опір провідника?

• Довжину провідника зменшили в три рази. Як змінилося сосвавільство провідника?

• Дріт зігнули навпіл і включили в мережу. Як изменилось опір дроту?

 Загадки

2. Різнокольорові ланцюга ці

З лампочок роблять діти. (Електрогірляіда.)

Цікаві факти

Тканини живих організмів дуже різнорідні за складом. Органічних речовини, з яких складаються плошис частини тканин, представляют собою діелектрики. Однак жідкосгі містять, крім органічних колоїдів, розчини елскгролі гов і тому являются щодо хорошими провідниками. 11анбольц1ую електропровідність мають спинномозкова рід., С1, 1воротка крові. Поганими провідниками, які слсдус г 01 неї I і до діелектриків, є роговий шар шкіри, сухожилля і особливо кісткова тканина без окістя.

6. Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля-Ленца.

Історична довідка

Емілій Християнович Ленц народився 24 лютого 1804 р. у родині чиновника в Дерпті (нині Тарту) в Естонії. Завдяки зусиллям матері він успішно закінчив гімназію і вступив до університету. Названа діяльність Ленца почалася рано: після другого курсу університету він за рекомендацією ректора в якості фізика научною експедиції відправляється в кругосвітнє плавання. Е. X. Ленц заклав основи першої в Росії наукової школи фізиків-електротехніків, з якої вийшли згодом такі знаменитості, як А. С. Попов, Ф. Ф. Петрушевський, В. Ф. Міткевич та ін

в 1843 р. Ленц після проведення тонких експериментів незалежно від Дж. Джоуля приходить до встановлення закону теплового действия струму. На підставі 16 серій вимірювань Ленц в статті «Про законах виділення тепла гальванічним струмом» зробив наступний вивод: нагрівання дроту гальванічним струмом пропорційно її опору і квадрату сили струму.

Майбутній великий американський винахідник Томас Алва Едісон відвідував школу у рідному селищі Мілан в штаті Огайо всього кілька місяців. Вчителів дратувало його упертість, і мати стала займатися з сином вдома. Він освоїв престижну на той час професию телеграфіста. Здібний юнак навчився посилати і принімать телеграми з рекордною швидкістю, але працювати, нічого не вигадуючи, йому було не цікаво. І він зробив пристосування до телеграфного апарату, завдяки якому той продовжував працювати, навіть коли Едісон солодко спав у сусідній кімнаті.

У віці 21 року Томас переїхав до Бостона, де став шукати присування своїм винаходам. Дуже скоро він набув популярності як електрик, досконало знає телеграфні апарати.

Створення системи електричного освітлення стало одним з головних досягнень Едісона. Трудитися над нею він почав в 1878 р., будучи ще молодим. Ця робота тривала трохи більше року. Преддання, пов'язані з виготовленням електричної лампи Накаливання, робилися і раніше, в тому числі видаюіщмся російським електротехніком Олександром Миколайовичем Лодигіна. Едісон вніс у конструкцію лампи багато важливих удосконалень. Він добився значно кращого видалення повітря з лампи, завдяки чому розжарена нитка світилася, не перегорить, протягом багатьох недель. 1 січня 1880 р на демонстрацію нової системи освітлення в Менло-Парк були запрошені три тисячі осіб: государственні діячі, науковці, журналісти, бізнесмени. Показ електричського освітлення будинків і вулиць пройшов дуже вдало.

Якісні питання

• Ніхромовий провідник замінили константанові таких же розмірів. Як при цьому змінилася потужність плитки?

• Як змінюється потужність лампочки при се тривалої роботі?

• Як змінюється кількість теплоти, вьщсляющееся в провіднике, включеному в мережу з незмінним напругою, при зменшенні довжини провідника в два рази, збільшення в чотири рази

• Як зміниться робота електричного струму в провіднику при заміні провідника на провід, перетин якого в два рази більше?

Загадки

1.Провелі під стелю

Дивовижний шнурок.

Пригвинтили бульбашка -

Загорівся вогник. (Дріт з лампочкою.)

Що відбувається всередині лампочки при включенні її в електричний ланцюг? Чому вольфрамова ниточка нагрівається сильно, а підводять дроти ні?

2.Гладіт все, чого торкається,

А доторкнешся - кусається. (Утюг.)

3.В полотняною країні по річці-простирадлі пливе пароплав то назад, то вперед. То назад, то вперед. Пропливає пароплав. Зупиниш - горе: продірявили море! (Утюг.)

Які провідники використовують в прасках в якості нагрівального елемента?

4.Дом - скляний пляшечку. І живе в ньому вогник!

Вдень він спить, а як прокинеться. Яскравим полум'ям запалиться. (Лампочка.)

5.Мігнет, моргне, В пухирець пірне,

У бульбашці - під козирок.

Вночі в кімнаті деньок. (Спіраль розжарювання електролампочки.)

6.Золотая пташка

Увечері в будинок влітає -

Весь будинок висвітлює. (Електрична лампочка.)

Хто винайшов електричну лампочку?

7.Вісіт груша - не можна з'їсти. Не бійся - торкни.

Хоч всередині і вогонь. (Лампочка.)

8.Очень строгий контролер

Зі стіни дивиться в упор. Дивиться, не моргає:

Варто тільки світло запалити

Іль включити в розетку піч -

Все на вус мотає. (Електросчетчік.)

 

1.Еноховіч А. С. Довідник з фізики. - М.: Просвещение, 1990.

2.Кочнев С. А. 300 запитань і відповідей про Землю і Всесвіту. - Ярославль: Академія розвитку, 1997.

3.Перельман Я. І. Цікава фізика. - М.: Наука, 1979.

Збірник загадок: Посібник для вчителя. - М.: Просвещение, 1988.

4.Хочу все знати. - Л.: Дет. лит., 1970