Конспект уроку з фізики Електричний струм в газах 8 кл.

Тема: Електричний струм в газах.

Навчальна мета: Сформувати в учнів поняття про основні носії електричного струму

в газах, розглянути типи газового розряду, з’ясувати умови їх виникнення  і галузі

застосування, показати учням взаємозв'язок фізики з предметами професійної

підготовки.

Розвиваюча мета: Сприяти розвитку комунікативних навичок, вміння аналізувати, порівнювати і робити висновки, спостерігати фізичні явища навколо себе і навчитися пояснювати їх.

 Виховна мета:    Виховувати активність, пізнавальний інтерес до предмета, явищ, що відбуваються в природі, до майбутньої професії.

Тип уроку:  Урок вивчення нового матеріалу.

Наочність та обладнання: Два металевих диска, електрометр, сірники, свічка, ебонітова паличка.

                   Структура уроку

1.                  Організація початку уроку.

2.                  Перевірка домашнього завдання.

3.                  Актуалізація знань і практичних та розумових умінь.

4.                  Мотивація навчальної діяльності.

5.                  Вивчення нового матеріалу.

6.                  Експериментальне завдання.

7.                  Закріплення вивченого матеріалу.

8.                  Узагальнення й систематизація знань і вмінь.

9.                  Підбиття підсумків уроку.

10.              Завдання додому.

                              Хід уроку:

І.  Організація початку уроку.

II. Перевірка домашнього завдання.

Усне опитування методом «Мікрофон»

- Що таке електричний струм?

- Які умови необхідні для існування струму?

- Що називають провідниками?

- Які можуть бути провідники?

- Серед твердих тіл кращі провідники…?

- З рідин добре проводять струм…?

- Природа струму в металах?

- Природа струму в рідинах?

- У вакуумі?

- У напівпровідниках?

      ІІI. Актуалізація знань і практичних та розумових умінь..

Фізика – це наука природнича. Ми сьогодні будемо говорити про ті явища, які ми бачимо навколо себе. Тому епіграфом нашого уроку будуть слова:

« Все, що навколо, при чому живем,

      Словом “природа” ми звично зовем,

           Знати природу і вміти в ній жити,

              Фізика вчить нас, її нам  хвалити».

На минулих уроках ми з’ясували основні носії електричного струму для металів, електролітів, напівпровідників, вакууму. А яка ж природа струму у газах?

Тема сьогоднішнього уроку: «Електричний струм у газах».

ІV.  Мотивація навчальної діяльності.

Запитання.Чи являється повітря, яке оточує нас, провідником електричного струму.

Відповідь.  Не являється, тому що, якби повітря проводило електричний струм, то іскри при включенні світла було б достатньо для того, щоб по всьому класу пройшов електричний струм.

V.  Вивчення нового матеріалу.

VI. Експериментальне завдання

Дослід.  З’ясуємо, чи може повітря проводити електричний струм і за яких умов.

Зарядимо електрометр за допомогою ебонітової палички. Що ви спостерігаєте?  

                                                      

                                                        
Стрілка відхилилася і знаходиться в цьому стані як завгодно довго.

Запитання.Який можна зробити висновок?

Відповідь. Газ не проводить електричного струму а це означає, що в нього не має вільних заряджених частинок.

Однак існують умови, за яких гази можуть ставати провідниками.

Для того нагріємо повітря між пластинами. Конденсатор швидко розрядився.

                                                                      

Запитання. Який можна зробити висновок?

Відповідь. При певних умовах повітря, а значить газ може проводити електричний струм.

    Тепер наше завдання з’ясувати, що являється основними носіями електричного струму в газах.

Знову повернемося до досліду. (проводиться повторно дослід).  З’ясовуємо, що при збільшенні температури між пластинами молекули повітря починають рухатися швидше ударяються одна об одну і розпадаються на позитивно заряджені йони і електрони.

                                                                

 У газі можуть утворитися і негативні йони. Вони виникають внаслідок приєднання електрона до нейтральних атомів.

                                                                   

Процес утворення в газі позитивних і негативних йонів  та вільних електронів з молекул (атомів) називають йонізацією.

Отже, з’ясували, що основними носіями електричного струму в газах є електрони і йони.

     Проходження електричного струму у газах називається газовим розрядом.

Те, що спричиняє йонізацію називають іонізатором.

Крім полум’я свічки як йонізаторами є рентгенівські промені, радіоактивне випромінювання, санячні промені, космічне випромінювання.

      Висновок. Таким чином в газах, поєднується електронна провідність, подібна до провідності металів, з йонною провідністю, подібною з провідністю водних розчинів і розплавів електролітів.

      В досліді ми побачили, якщо припинити нагрівання та повітря знову стає діелектриком.

Струм припиняється після того, як всі йони і електрони досягли електродів.

Крім цього, при зближенні електрона і позитивного йона знову утворюється нейтральна молекула (атом).

                                                                             

Такий процес називається рекомбінацією.

Як бачимо, якщо немає зовнішнього іонізатора то газовий розряд припиняється. Такий розряд називається несамостійним.

     Запитання. А чи може відбуватися розряд в газах без нагрівання, тобто без дії зовнішнього іонізатора?

Дослід. Візьмемо запаяну і заповнену повітрям скляну трубку з двома металевими електродами і складемо електричне яке показано на малюнку.

                                                       

Вважатимемо, що на газ, що на газ в трубці діє якийсь іонізатор. Будемо збільшувати напругу між електродами помічаємо, що в колі зростає сила струму. Потім настає момент, коли сила струму не змінюється. Струм досягає насичення.

                                                                   

Якщо дія іонізатора припиняється, то припиняється й розряд, оскільки інших джерел йонів немає. Це був несамостійний розряд.

Запитання. А що ж станеться з розрядом в газі, якщо ще збільшувати напругу на електродах трубки? Дослід. Дослід показує, що сила струму знову зростає.

                                                                         

Це відбувається тому, що в газі додатково відбувається йонізація електронним ударом в результаті зіткнень прискорених електричним полем електронів з атомами газу.

                                        

     Такий розряд не потребує дії зовнішнього іонізатора, його називають самостійним розрядом.

Висновок.   Газові розряди бувають: несамостійні і самостійні.

Самостійні розряди поділяють на такі види:

- тліючий розряд;

- електрична дуга;

- коронний розряд;

- іскровий розряд.

Робота в групах. Клас поділяється на 4 групи. Кожні групі ставиться завдання з’ясувати умови виникнення даного виду самостійного розряду та його практичне застосування.

Учні працюють з підручником.

I група.   Тліючий розряд.

Запитання: 1.  При яких умовах виникає тліючий розряд?

Відповідь учня: Тліючий розряд спостерігається при напрузі біля 45 кВ та тиску до100мм рт. ст.

Запитання: 2.  Де спостерігається і використовується тліючий розряд?

Відповідь учня: Прикладом тліючого розряду є полярні сяйва.

                                                                   

Крім того, тліючий розряд використовується в рекламних надписах . Кожен газ світиться по – своєму: аргон – голубим, неон – червоним. Такі гази почали використовувати в рекламних трубках, лампах денного світла.

                                                                    

II.  група.   Електрична дуга.

Запитання: 1.  Що називається дуговим розрядом?

Відповідь учня: Це струм великої густини за невисоких напруг.                                               

 Запитання: 2.  Де використовується явище дугового розряду?
Відповідь учня: Явище дугового розряду використовується в дугових лампах, в зварюванні та різанні металів.

                                                                                                                                              

III.  група.   Коронний розряд.

Запитання: 1. За яких умов відбувається коронний розряд?

Відповідь учня: За атмосферного тиску в дуже неоднорідних електричних полях, наприклад, поблизу проводів ліній високої напруги, спостерігається розряд, світна ділянка якого нагадує корону.                                              

Запитання: 2.  Де спостерігається явище коронного розряду?

Відповідь учня: Коронний розряд спостерігають під час гроз, снігових завірюх, шквалах, поблизу загострених частин провідників. При такому розряді із різних гострих виступів починають вискакувати одна за одною маленькі електричні іскри. Якщо іскор багато, то можна побачити блідо – блакитне сяяння, що схоже на полум’я.

                                                                                   

IV.  група.   Іскровий розряд.

Запитання: 1. За яких умов спостерігається іскровий розряд?

Відповідь учня: При великій напрузі між електродами в повітрі виникає іскра, що має вигляд пучка яскравих зигзагоподібних смужок, які розгалужуються від тонкого каналу. Прикладом такого розряду є лінійна блискавка, розряд електрофорної машини.

                                                                   

Запитання: 2. Де застосовується іскровий розряду?

Відповідь учня: Застосовується в двигунах внутрішнього згорання, які встановлюються на тракторах і автомобілях при запалюванні горючої суміші за допомогою свічки, а також для обробки деталей із тугоплавких металів.

                                                                   

Запитання: 3. Як поводити себе під час грози, які правила повинен знати учень, щоб уберегти себе під час грози?

Відповідь:1. Закрити вікна і двері, відключити всю побутову техніку і електроприлади, телевізійні і радіоантени.

2. Забороняється користуватися стаціонарним і мобільним телефонами.

3. Під час руху на велосипеді, мотоциклі, на коні, негайно залишити транспортний засіб.

4. Знаходячись в полі, лісі, на річці, потрібно пам’ятати, що ховатися в наметах, дерев’яних будиночках, палатках, а тим більше під деревами дуже небезпечно.

5. Негайно позбутися всіх металевих предметів (годинників, браслетів, медальйонів).

6. Якщо гроза застала з довгими предметами в руках (вудочками, граблями, вилами), покласти їх подалі від себе.

7. Не торкатися до металевих конструкцій, електроопор, дротяних огороджень.

VII.  Закріплення вивченого матеріалу.

        Отже, ми розглянули всі типи газового розряду, з’ясували, при яких умовах він виникає і де застосовується. Перевіримо, як ви засвоїли цей матеріал.

          

               Розгадаємо кросворд

                

		1
	2
3
	4
				5
					6

По горизонталі:       1. Розряд який утворюється при атмосферному тиску поблизу загострених частин провідника з великим електричним зарядом.
2. Розряд який не потребує для свого підтримання зовнішнього йонізатора.
3. Процес утворення в газі позитивних і негативних йонів та вільних електронів з молекул (атомів).
4. Розряд який виникає при великій напрузі між електродами в повітрі.  
5. Прикладом тліючого розряду є полярне ........ .
6. Розряд який виникає між двома електродами при низькій напрузі.                                                                                                                                           

Прочитайте ключове слово.

Відповіді: 1. Коронний;  2. Самостійний; 3. Йонізація;  4. Іскровий;  5. Сяйво;  6. Дуговий.         Ключове слово:    розряд.

VIII. Узагальнення і систематизація знань і умінь.

  

Середовище	Носії зарядів	Застосування
Метали
Напівпровідники
Електроліт
Гази
Плазма

ІХ. Підбиття підсумків уроку.

Отже, сьогодні на уроці вивчили типи газових розрядів, умови їх виникнення та застосування.

Наш урок я хочу завершити словами видатного педагога Ш. Амонашвілі

 Уроку,  ти не думай,

 що існуєш від дзвоника до дзвоника…

 Ти, можливо, ніколи не закінчуєшся…

 Ти відправляєш нас додому  з неспокійними думками.

Х.  Завдання додому.

Опрацювати §          Електричний струм в газах.

Підібрати прислів’я, загадки про такі природні явища, як блискавка, грім.