Урок на тему: "Електричний струм. Дії електричного струму"
Електричний струм. Дії електричного струму
Мета: ознайомити учнів з діями електричного струму, розвивати уважність, виховувати кмітливість, розвивати логічне мислення та творчі здібності; виховувати вміння висловлюватися.
Основні поняття: електричний струм, умови існування струму, дії струму.
Обладнання: металеві провідники, джерело струму, вимикач, магнітна стрілка, цвях, з'єднувальні провідники.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Вважай нещасливим той день і ту годину,
коли ти не засвоїв нічого нового.
Біг кінь білобокий через Дунай глибокий, як упав – заіржав, увесь світ задрижав.
(Грім.)
Два брати рідні: одного всі бачать, але не чують, другого всякий чує, але не бачить.
Прикладами яких фізичних явищ є дані явища природи?
По проводці я біжу, Без проводки я стою. Де мене немає, Там світло не палає. (Електрика)
Стоїть рогач у полі, Високий, як тополя. Він з’єднаний нитками З такими ж рогачами. Як нитка обірветься, То світло не ввімкнеться.
Тепер спробуємо з дітьми розв'язати важчі загадки. Здогадайтеся, про які електричні прилади йдеться у загадках.
Вітя вірші прочитав, Я з Сергійком заспівав. Слово в слово, тон у тон Повторив..
В нашій кухні кілька літ Він воркоче, наче кіт, І ховає справжню зиму за надійними дверима.
То назад, то вперед, Ходить – бродить пароплав, Як зупиниш – горе , зробить дірку в морі.
У череві – лазня, У носі – решето, одна рука й та на спині.
1. Поняття електричного струму
Струм - це течія, подібно до того, як переноситься трубами вода чи газ, рухається кров судинами. При проходженні електричного струму переноситься електричний заряд. Носієм електричного заряду є частинки. Ці електричні частинки рухаються в провіднику хаотично, наче рій комашок. Під дією вітру вони всі будуть рухатися в одному напрямі.
Електричним струмом називають упорядкований (напрямлений) рух заряджених частинок.
Щоб електричний струм з'явився у провіднику, треба створити в ньому електричне поле. Під дією цього поля заряджені частинки, які можуть вільно переміщуватися в цьому провіднику, почнуть рухатися в напрямі дії на них електричних сил – виникне електричний струм.
Чи можемо ми, дивлячись на провідник, з'ясувати, чи існує в ньому електричний струм на даний момент? (Учні висувають свої гіпотези.)
Ми не можемо побачити заряджених частинок, упорядкований рух яких у провіднику є електричним струмом. Про наявність електричного струму в провіднику можна робити висновок лише з різних явищ, які спричиняються електричним струмом. Деякі з цих дій легко спостерігати на дослідах.
Чи є в колі електричний струм, можна визначити за різними його проявами, які називають діями електричного струму. Електричний струм може викликати теплові, світлові, і хімічні явища. Також електричний струм завжди викликає магнітне явище.
1. Теплова і світлова дії струму
Теплова дія електричного струму полягає в нагріванні провідника при наявності в ньому струму. При цьому, якщо провідник нагрівається до досить високої температури, він може почати світитися. Тобто проявиться світлова дія струму як наслідок теплової.
Наприклад, якщо через залізну дріт пропустити електричний струм, то вона нагріється. Подібне теплове дію струму в металах використовується в електричних чайниках і деяких інших побутових приладах.
Шляхом утворення в лампах розжарювання при сильному нагріванні починає світиться. В даному випадку застосовується світлова дія електричного струму. В енергозберігаючих лампах світяться газ при проходженні через нього електричного струму.
Діями електричного струму називають ті явища, що спостерігаються за наявності електричного струму в колі. За цими діями судять про електричний струм у колі, тому що не можна безпосередньо спостерігати за рухом заряджених частинок у провіднику.
Теплову дію струму можна спостерігати, наприклад, приєднавши до полюсів джерела струму нікеліновий чи ніхромовий дріт.
Прикладами з повсякденного життя є електричний паяльник, електроплитка, праска, лампа розжарення і багато інших предметів.
Хімічна дія електричного струму проявляється в наступному. Беруть розчин певної солі, луги або кислоти. У нього опускають два електроди, при пропущенні електричного струму по ланцюгу на одному електроді створюється позитивний заряд, на іншому - негативний. Іони містяться в розчині (зазвичай позитивно заряджені іони металів) починають відкладатися на електроді з протилежним зарядом. Цей явище називається електролізом.
Під час проходження електричного струму через деякі водні розчини кислот, лугів і солей на електродах, які занурені у цей розчин, виділяються речовини, що є у розчині. Наприклад, при пропусканні струму через розчин мідного купоросу на негативно зарядженому електроді виділяється мідь. У розчині мідного купоросу (CuSO4) до негативно зарядженого електроду рухаються іони міді, які мають позитивний заряд (Cu2 +). Отримавши від електрода відсутні іони, вони перетворюються в нейтральні атоми міді і осідають на електроді. При цьому групи гідроксильні групи води (-OH) віддають свої електрони позитивно зарядженого електроду. В результаті з розчину виділяється кисень. У розчині ж залишаються позитивно заряджені іони водню (H +) і негативно заряджені сульфатні групи (SO42-). Отже, можна зробити висновок:
Електричний струм в електроліті — це спрямований рух іонів у електричному полі.
Таким чином, в результаті електролізу відбувається хімічна реакція.
Хімічна дія електричного струму використовується в промисловості. Електроліз дозволяє отримувати деякі метали в чистому вигляді. Також за допомогою нього покривають тонким шаром певного металу (нікелю, хрому) поверхні.
Для демонстрації хімічної дії струму, у посудину з розчином мідного купоросу опускаємо два вугільних електроди і пропускаємо через розчин електричний струм. Через певний час на одному з електродів виявляємо тонкий шар чистої міді.
Магнітна дія електричного струму полягає в тому, що провідник, по якому тече струм, діє на магніт або намагнічує залізо. Наприклад, якщо розташувати провідник паралельно магнітній стрілці компаса, то стрілка повернеться на 90 °. Якщо обмотати невеликий залізний предмет провідником, то предмет стає магнітом при проходженні електричного струму через провідник.
Магнітна дія струму використовується в вимірювальних приладах електрики.
Магнітну дію струму можна показати за допомогою котушки із залізним осердям. Коли коло замкнене, до осердя притягуються невеликі залізні предмети: цвяхи, залізні ошурки тощо. Оскільки в міжнародній системі одиниць (СІ) одиницю сили струму ампер уводять за взаємодією провідників зі струмом, доцільно показати взаємодію двох паралельно розташованих провідників зі струмом.
Досліди свідчать, що електричний струм чинить магнітну дію. Так, магнітна стрілка, яка розміщена поблизу провідника зі струмом, відхиляється від свого початкового положення. (Продемонструвати.)
Якщо мідний ізольований провід намотати на залізний цвях і з'єднати з джерелом струму, то така конструкція намагнічується і може притягувати до себе невеличкі залізні предмети: цвяшки, залізну стружку. Якщо струм в обмотці зникає (розмикається коло), вона розмагнічується. Це – модель електромагніта. (Продемонструвати.)
Явище взаємодії котушки зі струмом та магніту лежить в основі дії багатьох електровимірювальних приладів, електродвигунів, гальванометра (приладу, який фіксує наявність струму).
4. Дія електричного струму на організм
Електричні прилади, установки, обладнання, з якими людина має справу, становлять для неї велику небезпеку, яка посилюється тим, що органи чуття людини не можуть на відстані виявити наявність електричної напруги, як, наприклад, теплову, світлову чи механічну енергію. Тому захисна реакція організму виявляється тільки після безпосереднього потрапляння під дію електричного струму.
Другою особливістю дії електричного струму на організм людини є те, що струм, проходячи через людину, діє не тільки в місцях контактів і на шляху протікання через організм, а й викликає рефлекторні порушення нормальної діяльності окремих органів (серцево-судинної системи, системи дихання). Третя особливість – це можливість одержання електротравм без безпосереднього контакту із струмопровідними частинами – при переміщенні по землі поблизу ушкодженої електроустановки (у випадку замикання на землю), ураження через електричну дугу.
Особливості впливу електричного струму на організм людини. Електричний струм, проходячи через тіло людини, зумовлює перетворення поглинутої організмом електричної енергії в інші види і спричиняє термічну, електролітичну, механічну і біологічну дію.
Найбільш складною є біологічна дія, яка притаманна тільки живим організмам. Термічний і електролітичний вплив властиві будь-яким провідникам.
Термічний вплив електричного струму характеризується нагріванням тканин аж до опіків.
Статистика свідчить, що більше половини всіх електротравм становлять опіки. Вони важко піддаються лікуванню, тому що глибоко проникають у тканини організму. В електроустановках напругою до 1 кВ найчастіше спостерігаються опіки контактного виду при дотиканні тіла до струмопровідних частин.
Опіки можливі при проходженні через тіло людини струму більше 1А. Тільки при великому струмі тканини, які уражаються, нагріваються до температури 60-700С і вище, при якій згортається білок і з'являються опіки.
Майже у всіх випадках включення людини в електричний ланцюг на її тілі і в місцях дотикання спостерігаються "електричні знаки" сіро-жовтого кольору круглої або овальної форми.
При опіках від впливу електричної дуги можлива металізація шкіри частками металу дугової плазми. Уражена ділянка шкіри стає твердою, набуває кольору солей металу, які потрапили в шкіру.
Електролітична дія струму виявляється у розкладанні органічної рідини, в тому числі крові, яка є електролітом, та в порушенні її фізико-хімічного складу.
Біологічна дія струму виявляється через подразнення і збудження живих тканин організму, а також порушення внутрішніх біологічних процесів.
Механічна дія струму призводить до розриву тканин організму внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари з тканинної рідини і крові.
Внаслідок дії електричного струму або електричної дуги виникає електротравма. Електротравми умовно поділяють на загальні і місцеві. До місцевих травм належать опіки, електричні знаки, електрометалізація шкіри, механічні пошкодження, а також електрофтальмія (запалення очей внаслідок впливу ультрафіолетових променів електричної дуги).
Загальні електротравми називають також електричними ударами. Вони є найбільш небезпечним видом електротравм. При електричних ударах виникає збудження живих тканин, судомне скорочення м’язів, параліч м’язів опорно-рухового апарату, м’язів грудної клітки (дихальних), м’язів шлуночків серця.
Змінний струм небезпечніший за постійний. При струмі 20-25 мА пальці судомно стискають узятий в руку предмет, який опинився під напругою, в м'язи передпліччя паралізуються і людина не може звільнитися від дії струму. У багатьох паралізуються голосові зв'язки: вони не можуть покликати на допомогу.
Має значення струму через тіло і особливо місця входу і виходу струму. Із можливих шляхів проходження струму через тіло людини найбільш небезпечним є той, при якому вражається головний мозок (голова-руки, голова-ноги), серце і легені (руки-ноги). Але відомі випадки смертельних уражень електричним струмом, коли струм зовсім не проходив через серце, легені, а йшов, наприклад, через палець або через дві точки на гомілці. Це пояснюється існуванням на тілі людини особливо уразливих точок, які використовують при лікуванні голкотерапією.
При ураженні електричним струмом насамперед необхідно надати потерпілому першу долікарську допомогу.
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу
1) Як дізнатися, чи проходить струм по провіднику?
2) Де використовують теплову та хімічну дії струму?
3) Як ми можемо спостерігати світлову дію струму?
4) Наведіть приклади механічної дії струму?
5) Де використовують магнітну дію струму?
6) Наведіть приклади, що підтверджують вплив електричного струму на організм людини.
Закріплення вивченого матеріалу
1) У яких пристроях використовується теплова дія струму?
2) У яких пристроях використовується магнітна дія струму?
3) Які дії струму можна спостерігати, пропускаючи струм через морську воду?
4) Як ви вважаєте, чи буде рухатися стрілка компаса під час удару блискавки?
5) Чому спалах блискавки супроводжується громом? Указівка. Повітря в каналі блискавки нагрівається та внаслідок цього різко розширюється.
Діями електричного струму називають ті явища, що спостерігаються за наявності електричного струму в колі.
Електричний струм в електроліті — це спрямований рух іонів у електричному полі.
Дія електричного струму на живу тканину має різнобічний характер. Проходячи крізь організм людини, струм спричиняє термічну, електролітичну, механічну, біологічну і світлову дію.
Чим небезпечний електричний струм?
Людина може на відстані побачити світло від вогню, відчути запах диму. Почути шум від дерева, що падає, і вчасно втекти від небезпеки. На жаль, електричний струм вона відчуває лише тоді, коли потрапляє під його дію. Тому дуже важливо заздалегідь передбачити цю небезпеку.
Наприклад, потрібно знати, що в разі обриву лінії електропередач небезпечною стає ділянка землі навколо кабелю, що впав. Так зване коротке замикання може призвести до пожежі. Добре проводить електричний струм вода. Тому не можна з мокрими руками користуватися електричними приладами. Небезпечним є дотик до оголених проводів. Електричний струм при цьому вражає не тільки ділянку дотику, а й весь організм. Найбільше потерпають м'язи. Вони скорочуються. Внаслідок цього потерпілий не може відсмикнути руку від джерела струму, покликати на допомогу через спазм голосових зв'язок. У нього порушується дихання та робота серця. Людина непритомніє.
Перша допомога ураженим електричним струмом
1. За можливості вимкніть електроживлення. Якщо цього не можна зробити, подбайте про власну безпеку, підклавши під ноги щільний гумовий килимок, товсту пачку газет чи книжку.
2. За допомогою дерев'яного предмета відкиньте від потерпілого електроприлад.
3. Відтягніть потерпілого вбік, вхопивши його за сухий одяг. Якщо людина непритомна – покладіть її в найбільш зручну для неї позу та негайно викличте швидку допомогу.
4. Якщо потерпілий отримав опіки, промийте обпечені ділянки шкіри і накладіть стерильну пов'язку. За відсутності свідомості, дихання, пульсу терміново починають оживлення (штучне дихання, непрямий масаж серця) до повного відновлення життєвих функцій.
Жителі Південної Америки давно помітили, що деякі риби завдають ударів паралітичної дії, вони називали їх «арима», що означає «зникнення руху». М'ясо таких незвичних риб вважалось цілющим. Сьогодні відомо, що ці дивовижні риби – це електричні вугри, що живуть в річках Південної Америки. Уздовж усього тіла електричного вугра розміщені спеціальні органи, що створюють електричну напругу.
Всі ви чули про електричних скатів. У звичайних скатів органи, що здатні генерувати електричний струм, знаходяться в хвості, а в тих, які мешкають у теплих морях, – в ділянці голови та зябер.
У багатьох риб (електричного вугра, риби-ножа, гімнарха, гнатонемуса) голова заряджається позитивно, а хвіст – негативно. У електричного сома, навпаки, хвіст заряджається позитивно, а голова – негативно.
Риби, що володіють електричними властивостями, використовують їх не тільки для нападу, а й для того, щоб знайти свою жертву, розпізнати небезпечних ворогів і орієнтуватися в неосвітленій або каламутній воді. Так, наприклад, гімнарх, великий нічний хижак, володіє високою чутливістю до незначних змін його електричного поля. Він сприймає всі ці зміни і таким чином розпізнає об'єкт чи скелю.
Не всі риби володіють електричними властивостями. Живих істот, що мають спеціальні органи для генерації та сприймання електричних полів, не так уже й багато. Але в кожному живому організмі створюється електрична напруга, її називають біопотенціалом.
про публікацію авторської розробки
Додати розробку