Тема уроку:  Застосування електричного струму у різних середовищах.       Мета уроку:  

     навчальна: розширити, поглибити, систематизувати та узагальнити знання учнів про електричний струму у різних середовищах і показати його практичне застосування;

     розвиваюча: розвивати спостережливість, логічне та творче мислення, інтерес до фізичної науки; сприяти розвитку пізнавальних здібностей учнів;      виховна: розширювати світогляд учнів, виховувати вміння формулювати і відстоювати свою думку, впевненість у власних здібностях і знаннях.

     Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

     Обладнання:  навчальні таблиці, записи і малюнки на дошці, картки завдань, роздатковий матеріал, набір проводів, напівпровідникових приладів і електроламп, демонстраційний електромагніт, електродвигун, лампа денного світла, трансформатор, електронно-променева трубка.

ХІД УРОКУ.

I.           Організаційна частина.

II.       Актуалізація опорних знань.

1.  Дати відповіді на запитання:

а) Як поділяють речовини за електропровідністю?

б) Які речовини називають провідниками? Наведіть приклади.

в)  Які речовини називають напівпровідниками? Наведіть приклади.

г)  Які речовини називають діелектриками? Наведіть приклади. III.   Мотивація і повідомлення теми і мети уроку.

      Отже, ми знаємо що, добрими провідниками електричного струму є метали і електроліти, частково проводять електричний струм

напівпровідники і за певних умов електричний струм проходить у вакуумі і у газах.  

      На сьогоднішньому уроці ми пригадаємо основні відомості про електричний струм у цих речовинах і детальніше розглянемо застосування електричного струму у різних середовищах.  

IV.   Вивчення нового матеріалу.

1. Застосування електричного струму у металах.

      ( повідомлення 1-го учня )

       Учень робить повідомлення  про електричний струм у металах, його застосування і демонструє відповідні прилади і матеріали, які розміщені на столі і зображені на таблицях, а також записи на дошці.          Після повідомлення учня, вчитель робить короткий підсумок про використання електричного струму у металах, а учні записують у робочі зошити.

 

         Фото приладів і матеріалів які демонструються під час уроку.

 

      Метали використовують: 

-         для виготовлення провідників електричних кіл, кабелів і ліній електропередач;

-         для виготовлення обмоток електромагнітів, трансформаторів, двигунів, генераторів;

-         для виготовлення нагрівальних елементів у обігрівачах, фенах, прасках, електрочайниках, у лампах розжарення;

-         для виготовлення провідних елементів у різних електроприладах і електроарматурі.

2. Застосування електричного струму у електролітах.

             ( повідомлення 2-го учня )      Підсумок вчителя.

     Електричний струм в електролітах використовують:

-         для одержання чистих металів (золота, срібла, міді);

-         для добування алюмінію з розплаву бокситів;

-         для покриття поверхні одного металу тонким шаром іншого металу (гальваностегія);

-         для одержання відшаровуваних копій  рельєфних поверхонь (гальванопластика);

-         електроліти використовують в акумуляторах, гальванічних елементах (батарейках), електролітичних конденсаторах. 3. Застосування електричного струму у вакуумі.

          ( повідомлення 3-го учня )       Підсумок вчителя.

      Електричний струм у вакуумі використовують:

-         у електронних вакуумних лампах радіоприймачів, телевізорів, підсилювачів старих випусків:

а) вакуумні діоди - для випрямлення змінного струму і детектування сигналу;

б) вакуумні тріоди - для підсилення електричного сигналу.

-         у електронно-променевих трубках телевізорів, моніторів комп’ютерів,             осцилографів, радіолокаторів. 4. Застосування електричного струму у газах.

      ( повідомлення 4-го учня )      Підсумок вчителя.

     Електричний струм у газах використовують:

-         у джерелах світла (тліючий розряд) – неонові лампи; - у потужних прожекторах – дугові лампи; - для різання і зварювання металів:

-         для одержання плазми;

-         для катодного напилення металів.  5. Застосування електричного струму у напівпровідниках.

        ( повідомлення 5-го учня )      Підсумок вчителя.

     Напівпровідники використовують у напівпровідникових приладах:

-         напівпровідниковий діод - для випрямлення змінного струму і детектування сигналу у радіоприймачах і телевізорах;

-         напівпровідниковий тріод (транзистор) - для підсилення електричних сигналів;

-         інтегральні мікросхеми (чіпи) - у комп’ютерах і інших сучасних електронних пристроях;

-         фотоелементи, сонячні батареї перетворюють сонячну енергію в електричну - у сонячних електростанціях;

-         світлодіоди - в енергоощадних лампах і світильниках.     V.   Закріплення вивченого матеріалу.

1.       Записати у робочий зошит приклади використання електричного струму у металах, електролітах, вакуумі, газах і напівпровідниках. 

2.       Виконати тестові завдання ( 2 варіанти по 9 завдань).   Коди відповідей до завдань тесту:

                         1       2       3       4       5      6       7       8       9

   Варіант 1      а      а,б     б       в       б       в       б       в       б    Варіант 2     б,в     а       а       а        в       г       г       а        г

VI.            Підведення підсумків уроку.

Підсумовуємо вивчене на уроці.

Виставляємо і мотивуємо оцінки активним учням.

VII.        Домашнє завдання: повторити §9-12 , № 25 (ст. 80), М.В. Головко  "Фізика і астрономія 11 кл.", 2019 р.

        Використана література:

1.     М. В. Головко "Фізика і астрономія 11 кл.", Київ, 2019 р.

2.     С. У. Гончаренко "Фізика 11 кл.", Київ, 2002 р. 

3.     А. П. Римкевич, "Збірник задач з фізики", Харків, 2005 р.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Використання електричного струму у різних середовищах.

( роздатковий матеріал на столи учнів )   Метали використовують: 

-         для виготовлення провідників електричних кіл, кабелів і ліній електропередач;

-         для виготовлення обмоток електромагнітів, трансформаторів, двигунів, генераторів;

-         для виготовлення нагрівальних елементів у обігрівачах, фенах, прасках, електрочайниках, у лампах розжарення;

-         для виготовлення провідних елементів у різних електроприладах і електроарматурі.

  Електричний струм в електролітах використовують:

-         для одержання чистих металів (золота, срібла, міді);

-         для добування алюмінію з розплаву бокситів;

-         для покриття поверхні одного металу тонким шаром іншого металу (гальваностегія);

-         для одержання відшаровуваних копій  рельєфних поверхонь (гальванопластика);

-         електроліти використовують в акумуляторах, гальванічних елементах (батарейках), електролітичних конденсаторах.

  Електричний струм у вакуумі використовують:

-         у електронних вакуумних лампах радіоприймачів, телевізорів, підсилювачів старих випусків:

а) вакуумні діоди - для випрямлення змінного струму і детектування сигналу;

б) вакуумні тріоди - для підсилення електричного сигналу.

-         у електронно-променевих трубках телевізорів, моніторів комп’ютерів,             осцилографів, радіолокаторів.

   Електричний струм у газах використовують:

-         у джерелах світла (тліючий розряд) – неонові лампи; - у потужних прожекторах – дугові лампи; - для різання і зварювання металів:

-         для одержання плазми;

-         для катодного напилення металів. 

    Напівпровідники використовують у напівпровідникових приладах:

-         напівпровідниковий діод - для випрямлення змінного струму і детектування сигналу у радіоприймачах і телевізорах;

-         напівпровідниковий тріод (транзистор) - для підсилення електричних сигналів;

-         інтегральні мікросхеми (чіпи) - у комп’ютерах і інших сучасних електронних пристроях;

-         фотоелементи, сонячні батареї перетворюють сонячну енергію в електричну - у сонячних електростанціях;

-         світлодіоди - в енергоощадних лампах і світильниках. 

Тестові завдання

Тема: Електричний струм у різних середовищах 

Варіант 1 1. Носіями електричного струму в металах є …

а) електрони    б) позитивні йони   в) негативні йони   г) дірки

     2.  Носіями електричного струму у газах є …

а) електрони    б) позитивні йони   в) негативні йони   г) дірки      3.  Зі збільшенням температури опір напівпровідників …

          а) збільшується    б) зменшується    в) не змінюється      4.  У напівпровідниках p-типу переважає … провідність.

          а) електронна      б) йонна      в) діркова      5.  Яка формула визначає закон електролізу?

          а)  F = m·a     б) m = k·I·t     в) R = R₀(1 + α·t)    г)  U = I·R.

     6.  Покриття поверхні одного металу тонким шаром іншого металу,               методом електролізу, називають …

          а) дисоціація    б) йонізація    в) гальваностегія    г) гальванопластика      7.  Які напівпровідникові прилади використовують для випрямлення           змінного струму? 

          а) терморезистори    б) діоди    в) фоторезистори    г) транзистори

8.                 Який газовий розряд використовують в електрозварювальних апаратах,            для зварювання металів?

          а) тліючий     б) іскровий     в) дуговий     г) коронний

9.                 Під час нікелювання виробу на ньому виділилось 36 мг нікелю. Скільки           часу тривав електроліз при силі струму 2 А? ( k = 0,3·10^-6 кг/Кл ).           а) 5 хв     б) 10 хв     в) 15 хв     г) 20 хв

         

Варіант 2

1.     Носіями електричного струму в електролітах є …

а) електрони    б) позитивні йони   в) негативні йони   г) дірки

2.     Носіями електричного струму у вакуумі є …

а) електрони    б) позитивні йони   в) негативні йони   г) дірки

3.     Зі збільшенням температури опір металів …

          а) збільшується    б) зменшується    в) не змінюється      4.  У напівпровідниках n-типу переважає … провідність.

          а) електронна     б) йонна      в) діркова

5.     Яка формула визначає залежність опору речовин від температури?

          а)  F = m·a     б) m = k·I·t     в) R = R₀(1 + α·t)    г)  U = I·R.

6.     Одержання відшаровуваних кипій рельєфних поверхонь, методом                      електролізу, називають …

          а) дисоціація    б) йонізація    в) гальваностегія    г) гальванопластика      7.  Які напівпровідникові прилади використовують для підсилення            електричних сигналів?

          а) терморезистори    б) діоди    в) фоторезистори    г) транзистори      8.  Який газовий розряд використовують у неонових лампах, лампах               денного  світла?

          а) тліючий     б) іскровий     в) дуговий     г) коронний

     9.  Під час позолочення виробу на ньому виділилось 816 мг золота. При            якій силі струму відбувався електроліз, якщо він тривав 10 хв? ( k =            0,68·10^-6 кг/Кл ).

          а) 0,5 А      б) 1,0 А      в) 1,5 А      г) 2,0 А

 

 

         Використання електричного струму у металах.

( повідомлення 1-го учня )

      Метали є добрими провідниками електричного струму. Носіями електричного струму у металах є вільні електрони. Це було доведено дослідами Л. Мандельштама і Папалексі у 1913 році, а також Толмена і Стюарта у 1916 році. Котушку дроту, приєднану до гальванометра, обертали з великою швидкістю і раптово зупиняли. В момент зупинки стрілка гальванометра відхилялася, тому що вільні електрони у котушці дроту продовжували рухатись по інерції створюючи впорядкований рух, тобто – електричний струм. 

      Провідність металів залежить від температури. З підвищенням температури опір металів зростає, тому що зростає коливальний рух атомів у вузлах кристалічної решітки, перешкоджаючи руху вільних електронів. 

      Залежність опору речовин від температури визначається формулою 

                                                 R = R₀(1 + α·t) 

      Найкраще проводять електричний струм дорогоцінні метали – золото, платина, срібло. Але через високу вартість їх використовують мало. Тільки у особливо цінній електро-радіо техніці.

      Найбільше для виготовлення провідників електричних кіл, обмоток електромагнітів, трансформаторів, двигунів, генераторів, кабелів і інших елементів електроприладів використовують мідь і її сплави. 

      Для передачі електричного струму на великі відстані використовують проводи ліній електропередач виготовлені з алюмінію і сталі.       Особливі метали і сплави використовують у електронагрівальних приладах – обігрівачах, фенах, прасках, електрочайниках, у лампах розжарення і інших електроприладах.

 

Використання електричного струму в електролітах.

( повідомлення 2-го учня )

      Електролітами називають водні розчини і розплави солей кислот і лугів.

Наприклад розчини кухонної солі, сірчаної або соляної кислоти, соди.       Носіями електричного струму в електролітах є позитивно і негативно заряджені йони (катіони і аніони).

      Під час проходження електричного струму через електроліт на електродах виділяються речовини, що входять до складу електролітів. Цей процес називають електролізом. Згідно закону електролізу (першого закону Фарадея), маса речовини яка виділяється на електроді прямо пропорційна силі струму і часу, а також залежить від роду речовини (електрохімічного еквіваленту). 

m   = k I t

      Електричний струм в  електролітах використовують:

-         для одержання чистих металів (золота, срібла, міді);

-         для добування алюмінію з розплаву бокситів;

-         для покриття поверхні одного металу тонким шаром іншого металу (позолочення, посріблення, нікелювання, хромування). Це називається гальваностегія;

-         для одержання відшаровуваних копій з рельєфних поверхонь (барельєфів, бюстів). Це називається гальванопластикою.

-         електроліти використовують в акумуляторах, гальванічних елементах (батарейках), електролітичних конденсаторах.

 

 Використання електричного струму у вакуумі.

( повідомлення 3-го учня )

    Вакуумом називають дуже розріджений газ, коли довжина вільного пробігу молекул, між двома послідовними зіткненнями, більша за розміри посудини. Струм у вакуумі може проходити завдяки явищу термоелектронної емісії. Явищем термоелектронної емісії називають випускання електронів тілами нагрітими до високої температури.

     Носіями електричного струму у вакуумі є електрони емісії, які одержують внаслідок нагрівання катода, електрода з негативним потенціалом. 

     Електричний струм у вакуумі використовують:

-         у електронних вакуумних лампах, на яких грунтувалася робота радіоприймачів, телевізорів, підсилювачів і іншої електро-радіотехніки старих випусків:

а) вакуумні діоди застосовували для випрямлення змінного струму і детектування сигналу;

б) вакуумні тріоди застосовували для підсилення електричного сигналу.

-         у електронно-променевих трубках, які є основними елементами             телевізорів, старих випусків (кінескопи), моніторів комп’ютерів,             осцилографів, екранів радіолокаторів і інших пристроїв.

 

   

Використання електричного струму у газах.

( повідомлення 4-го учня )

     За звичайних умов гази не проводять електричний струм. Електричний струм у газах може проходити під дією різних зовнішніх впливів які іонізують газ. Іонізацією називають розпад нейтральних атомів на позитавно заряджені йони і електрони. Іонізаторами газів можуть бути висока температура, ультрафіолетове, рентгенівське і радіоактивне випромінювання.       Носіями електричного струму у газах є позитивно заряджені йони і електрони. 

     Процес проходження електричного струму у газах називають газовим розрядом. Газові розряди поділяють на самостійні, які не припиняються після припинення зовнішнього іонізатора і несамостійні, які припиняються якщо припиняється дія іонізатора. 

     Основними самостійними розрядами у газах є тліючий, іскровий, дуговий і коронний.

      Електричний струм у газах використовують:

-         у джерелах світла (тліючий розряд) – неонові лампи, які є більш економні ніж лампи розжарення;

-         у потужних прожекторах – дугові лампи;

-         для різання і зварювання металів з допомогою електрозварювальних апаратів:

-         для одержання плазми;

-         для катодного напилення металів. 

 

 

Використання електричного струму у напівпровідниках.

( повідомлення 5-го учня )

     Напівпровідниками називають речовини які частково проводять електричний струм. Основними напівпровідниками є кремній, германій, селен і їх сполуки. Елементи 4-ї групи періодичної системи Мєндєлєєва.       Носіями електричного струму у напівпровідниках є електрони і дірки. Дірками називають місця покинуті електронами. Дірки поводять себе так, як позитивно заряджені частинки.

     Провідність чистого напівпровідника не значна. У напівпровіднику з донорною домішкою (мишяк), переважає електронна провідність і його називають напівпровідником n-типу. У напівпровіднику з акцепторною домішкою (індій), переважає діркова провідність і його називають напівпровідником p-типу. 

     Напівпровідники використовують у напівпровідникових елементах і приладах:

-         напівпровідниковий діод, який являє собою контакт двох напівпровідників з різним типом провідності, p-n перехід, використовують для випрямлення змінного струму і детектування сигналу у радіоприймачах і телевізорах;

-         напівпровідниковий тріод – транзистор, являє собою два p-n переходи  

(p-n-p і n-p-n), використовують для підсилення електричних сигналів;

-         інтегральні мікросхеми (чіпи), які містять у собі тисячі транзисторів, використовують у комп’ютерах і інших сучасних електронних пристроях;

-         фотоелементи, сонячні батареї перетворюють сонячну енергію в електричну, використовують у сонячних електростанціях;

-         світлодіоди перетворюють електричну енергію у світлову і використовуються в енергоощадних лампах і світильниках.