Урок "Електричний струм. Дії струму."

Тема:  Електричний струм. Електрична провідність матеріалів.  Дії електричного струму.

Мета: З`ясувати фізичну природу електричного струму, умови виникнення та існування електричного струму, ввести поняття електричної провідності, сформувати вміння розрізняти  провідники,  діелектрики та напівпровідники,  ознайомити з діями електричного струму.

Розвивати фізичну компетентність, пізнавальні процеси (пам'ять,  мислення, увагу та уяву) , культуру мови.

Виховувати самостійність, наполегливість, відповідальне ставлення до вивчення фізики.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Демонстрації: дослід 1 «Електричний струм»: два електрометри, металевий стрижень; дослід 2 «Магнітна дія струму»: цвях, ізольований дріт, джерело струму. 

Хід уроку

І. Актуалізація опорних знань учнів (слайди 2-3)

1. Що називають електричним зарядом?

  — Це фізична величи­на, яка характеризує властивість частинок і  тіл вступати в електромагнітну взаємодію.

 2. Назвіть одиницю електричного заряду. (1 Кулон).

 3. Якого роду заряди існують в природі? (Позитивні і негативні).

 4. Який заряд  має ебонітова паличка, потерта об вовну? паличка зі скла, потерта об шовк?

  — Заряд, отриманий на бурштині або ебонітовій паличці, потертих об вовну, прийнято називати негативним, а  заряд, отриманий на паличці зі скла, потертій об шовк або папір, — позитивним.

5. Як взаємодіють тіла, заряджені однойменно? різнойменно?

  — Тіла, що мають заряди одного знака, відштовхуються; тіла, що мають заряди протилежних знаків, — притягуються.

6. З яких частинок складається атом?

  —З ядра, навколо якого рухаються електрони.

7. Які частинки входять до складу атомного ядра? (Протони і нейтрони).

8. Яка частинка має найменший негативний заряд? найменший позитивний заряд? ( електрон, протон).

9. Що таке електризація?

— Це процес набуття макро­скопічними  тілами електричного заряду. Під час електризації тіло зазвичай приймає або віддає деяку кількість електронів.

10. Що таке електричне поле?

— Це особлива форма матерії, що існує навколо заря­джених тіл або частинок і  діє з  деякою силою на інші частинки або тіла, які мають електричний заряд.

11. Як називається прилад для виявлення і вимірювання електричного заряду? ( електрометр)

ІІ. Мотивація навчальної діяльності

      Ще древнім римлянам було відомо, що морські скати мають дивовижну здатність влучати на відстані в дрібних риб, крабів та восьминогів. Вони, випадково пропливаючи біля ската, раптом починали конвульсивно тіпатися й одразу завмирали. Яким чином скат уколював свої жертви? (слайд 4)

ІІІ. Пояснення нового матеріалу

Уявимо, що ми з вами на безлюдному острові.  (Слайд 5) Що б ви взяли із собою на безлюдний ост­рів? Можливі  відповіді: «Мобільний телефон і  комп’ютер». А чи є н а острові електрика?  «Ой, там же немає електрики!..» Важко уявити, але ще сто років тому більша частина нашої країни була подібна до такого острова: електрикою могли скористатися лише деякі люди. Назвіть  десять електричних побутових приладів, без яких нам уже складно уявити своє життя: пральна машина, лампа, телевізор, пилосос, комп’ютер, телефон, блендер тощо. Подумайте, чому ці прилади називають електричними? А  тому,  що їхня робота заснована на дії електричного струму. А що таке електричний струм?

Проведемо дослід. Поставимо на столі два електрометри (А і Б) і зарядимо один із них, наприклад електрометр А. З’єднаємо кондуктори електрометрів металевим стрижнем, закріпленим на пластмасовій ручці. За відхиленням стрілок електрометрів видно, що заряд електрометра А зменшився, а незаряджений електрометр Б отримав заряд. Це означає, що певна кількість заряджених частинок (у цьому випадку електронів) перейшла стрижнем від одного приладу до іншого. Кажуть, що стрижнем пройшов електричний струм. (слайди 6,7,8)

Електричний струм — це напрямлений рух заряджених частинок.

З’ясовуємо умови виникнення та існування електричного струму. З огляду на означення електричного струму сформулюємо першу умову для його виникнення та існування в будь-якому середовищі: у середовищі повинні бути вільні заряджені частинки. (слайд 9) Такі частинки можуть переміщатися по всьому середовищу, — їх ще називають носіями струму. Однак цієї умови недостатньо для того, щоб у середовищі існував електричний струм. Для створення та підтримування напрямленого руху вільних заряджених частинок необхідна також наявність електричного поля.  (слайд 10) Саме завдяки дії електричного поля рух вільних заряджених частинок набуде впорядкованого (напрямленого) характеру, що й означатиме появу в даному середовищі електричного струму.

Перегляд мультфільму  Пін код. Електробритва

 (тієї частини, де говориться про електричний струм та носії струму).

З 2.27 до 4.02

Учимося розрізняти провідники, діелектрики та  напівпровідники.

Знаючи умови виникнення та існування електричного струму, неважко здогадатися, що електрична провідність — здатність проводити електричний струм — у різних речовин є різною. Залежно від цієї здатності всі речовини й матеріали поділяють на провідники, діелектрики та напівпровідники.

Провідники — речовини та матеріали, які добре проводять електричний струм. (слайд 11)

Провідниками є метали (як у твердому, так і в рідкому станах), графіт, водні розчини солей (наприклад, кухонної солі), кислот і лугів. Висока електрична провідність провідників пояснюється наявністю в них великої кількості вільних заряджених частинок. Так, у металевому провіднику частина електронів, залишивши атоми, вільно «мандрує» по всьому його об’єму, і кількість таких електронів сягає в кубічному сантиметрі. Волога земля, тіло людини або тварини добре проводять електричний струм, бо містять речовини, що є провідниками.

Діелектрики — речовини та матеріали, які погано проводять електрич­ний струм. (слайд 12)

Діелектриками є багато твердих речовин (ебоніт, порцеляна, гума, скло та ін.), рідин (дистильована вода, гас, спирт, бензин та ін.) і газів (кисень, водень, азот, вуглекислий газ та ін.). У діелектриках майже відсутні вільні заряджені частинки. Провідники й діелектрики широко застосовують у промисловості, побуті, техніці. Так, проводи, якими підводять електричний струм від електростанцій до споживачів, виготовляють із металів — хороших провідників. При цьому на опорах проводи розташовують на ізоляторах, — це запобігає стіканню електричного заряду в землю.

Існує багато речовин (наприклад, германій, силіцій, арсен), які називають напівпровідниками.  (слайд 13) Зазвичай вони погано проводять електричний струм і їх можна віднести до діелектриків. Однак якщо підвищити температуру або збільшити освітленість, у напівпровідниках з’являється достатня кількість вільних заряджених частинок і напівпровідники стають провідниками. Напівпровідники використовують для виготовлення радіоелектронної апаратури, сонячних батарей тощо.

 На даному етапі підводимо підсумки.

Вправа : класифікуй матеріали: (слайд 14)

Ви вже знаєте, що електричним струмом називають процес напрямленого руху частинок, які мають електричний заряд. Але як з’ясувати, чи тече в провіднику елек­тричний струм? Адже побачити, наприклад, як у  металевому стрижні рухаються вільні електрони, неможливо. Відомо, що про наявність електричного струму ми дізнаємося завдяки його діям. Саме про різні дії електричного струму йтиметься далі.

Дізнаємося про дії електричного струму (слайд 15). Вчитель коротко говорить про дії електричного струму, демонструє таблицю (слайд 16).

Поділ учнів на групи, робота з підручником. 1 група – теплова та світлова дії, 2 група – хімічна, 3 група – магнітна, 4 група – фізіологічна (на живі організми).

Теплова дія струму (слайди 17, 18, 19) виявляється в нагріванні провідника, в якому тече струм. Так, коли ви прасуєте, припаюєте деталь електричним паяльником, готуєте на електричній плиті, обігріваєте кімнату електричним нагрівником, то використовуєте побутові прилади, функціонування яких ґрунтується на тепловій дії електричного струму. Теплову дію електричного струму широко використовують також у промисловості (зварювання, різання, плавлення металів) і сільському господарстві (обігрів теплиць та інкубаторів, сушіння зерна, сінажу). Прояв теплової дії електричного струму можна спостерігати й у природі: енергія, що виділяється під час блискавки, може спричинити лісову пожежу.

Якщо в коло ввімкнути електричну лампу розжарення, її нитка нагріється і почне випромінювати світло. У цьому випадку водночас із тепловою дією ми спостерігаємо світлову дію струму (слайди 20, 21, 22). До речі, в лампі розжарення на світло перетворюється лише 5 % електричної енергії. Останнім часом широко застосовують енергозбережувальні лампи — в них на світло перетворюється до 50 % електричної енергії.

Перегляд мультфільму 5.37 – 6.24

Дізнаємося про хімічну дію електричного струму.

Коли через розчини солей, кислот, лугів проходить електричний струм, на електродах, занурених у розчин, відбуваються хімічні реакції. У такому випадку ми маємо справу з хімічною дією струму (слайди 23, 24, 25, 26 ). Так, якщо в посудину з водним розчином купрум (II) сульфату (CuSO4) опустити два вугільні електроди й пропустити через розчин електричний струм (рис. а), через деякий час один з електродів вкриється тонким шаром чистої міді (рис. б). Слід зазначити, що хімічна дія струму виявляється не завжди. Пропустивши струм, наприклад, через метали, ми не виявимо жодних хімічних змін.

Дізнаємося про магнітну дією електричного струму (слайди 27, 28).

Провідник, у якому тече електричний струм, набуває магнітних властивостей. Переконатися в цьому можна за допомогою звичайного залізного цвяха. Намотаємо на цвях ізольований провід й пропустимо по проводу електричний струм. Цвях почне притягувати до себе залізні предмети, тобто виявить магнітні властивості. Функціонування різноманітних електричних двигунів, електровимірювальних приладів можливе тільки завдяки магнітній дії струму. Докладніше про магнітну дію струму ви дізнаєтесь у 9 класі, вивчаючи магнітні явища.

Розглядаючи різні дії електричного струму, слід звернути увагу на те, що найчастіше кілька дій виявляються одночасно. Наприклад, під час досліду щодо спостереження хімічної дії струму температура розчину купрум(II) сульфату поступово збільшується, а якщо біля посудини помістити магнітну стрілку, вона відхилиться.

Дізнаємося про дію електричного струму на  організми (слайди 29, 30, 31, 32).

Електричний струм чинить теплову, хімічну, магнітну дії на живі організми, в тому числі на людину.

Перегляд мультфільму 9.37 – 10.24

Напевно, деякі з вас відвідували в поліклініці кабінет фізіотерапії. Багато приладів, що є в цьому кабінеті, призначені для електролікування: теплову дію електричного струму використовують для прогрівання частин тіла, хімічну й магнітну — для стимулювання діяльності органів, поліпшення обміну речовин тощо. Слід, однак, пам’ятати, що далеко не завжди електричний струм діє на організм людини цілюще. Струм може викликати опік, судоми й навіть спричинити смерть. Тому перед тим, як користуватися будь-яким електроприладом чи пристроєм, слід уважно вивчити інструкцію до нього та неухильно її дотримуватися.

ІV. Закріплення вивченого матеріалу.

       1.Дії електричного струму  (слайд 33).

1) Метод «Критичне читання тексту»

Учні самостійно знайомляться з пунктами 1-3 § 24 і заповнюють таблицю. Учитель об’єднує учнів у групи. Кожна група описує одну з дій електричного струму і заповнює відповідний рядок у таблиці.

Після закінчення роботи з текстом підручника, учні презентують свою роботу.

2) Яка дія струму? Електрична лампочка розжарювання (теплова, світлова ), електричний чайник, електроплита,  увімкнена в розетку праска (теплова), електродвигун тролейбуса (механічна), проходження струму через розчин кухонної солі (хімічна), світлодіоди (світлова), електромагніти (магнітна). 

       2.Самостійна робота на картках

          Тестове завдання №1

1. Як називають атом, що втратив електрон?

а) іон;  б) позитивний йон; в) негативний йон; г) нейтральний атом.

2. Що потрібно зробити, щоб електрони в металевому провіднику рухалися в певному напрямі?

а) нічого; б) приєднати джерело струму; в) приєднати нагрівач; г) потерти провідник хутром.

3. Які з перелічених речовин та матеріалів, добре проводять електричний струм?

а) скло ; б) дистильована вода; в) графіт; г) грунт.

4. Молекули води так відносяться до річки, як електрони до:

а) провідника; б) діелектрика; в) напівпровідника;  г) ебоніту.

5. Яка дія струму в металевому провіднику підтверджує, що він існує?

а) теплова; б) світлова; в) хімічна; г) магнітна.

6. Напрямлений рух заряджених частинок або заряджених тіл - це:

а) потік зарядів; б) електричний струм; в) потік води;  г) струм.

Тестове завдання №2

1. Яку дію електричного струму спостерігаємо, якщо до полюсів джерела приєднати  нікеліновий чи ніхромовий дріт?

а) магнітну; б) теплову; в) хімічну; г) світлову.

2. Назвіть зайве:

а) метали; б) кремній; в) розчин солей; г) тіло людини.

3. Що  є носіями заряду в електроліті:

а) йони; б) електрони; в) протони; г) нейтрони.

4. Як поводять себе два провідники по яких тече струм в одному напрямку?

а) притягуються; б) відштовхуються; в) не взаємодіють; г) злипаються.

5. Коли крізь тіло людини проходить електричний струм ?

а) людина не ізольована від землі; б) людина в гумовому взутті; в) людина на гумовому коврику.

6. Виберіть зайве:

а) термічна; б) електролітична; в) механічна; г) біологічна; д) світлова; е) звукова.

2. Повернемося до запитання, що звучало на початку уроку: Яким чином скат полював на свої жертви? (слайд 34)

V. Домашнє завдання (Підручник для 8 класу за редакцією В. Г. Бар’яхтара, С. О. Довгого). (слайд 35)

Опрацювати §§ 23,24.

 Виконати вправи:

№23 (усно),

№24 (п. 1-4 усно, п. 5 письмово).

VІ. Підсумок уроку. Перевірка тестових завдань.