Тема. Самостійний і несамостійний розряди. Застосування струму в газах, у побуті, в промисловості, техніці

Мета: ознайомити учнів із самостійним та несамостійним розрядами та

з’ясувати використання їх у газах, побуті, в промисловості, техніці;

 розвивати пам'ять, мислення;

 виховувати увагу, працьовитість, активність

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід  уроку

І. Організаційний момент

 Привітання, відмічання відсутніх        та оголошення теми.

ІІ. Актуалізація опорних знань

Гра «Вгадай мене»

На столі лежать картки з написаними на них фізичними термінами, явищами тощо. На дошці записано поняття:    іонізація газу

Учень біля дошки вибирає картки зі словами, які мають відношення до написаного на дошці. Наступні поняття: іонізатор, напівпровідник, газовий розряд, електрон, електроліз, Фарадей.

3. Переставити літери в слові

Агоизвй озряд

ІІІ . Вивчення  нового матеріалу

Існує 2 види газового розряду: несамостійний і самостійний.

Якщо електропровідність газу виникає під дією іонізаторів, а з видаленням останнього зникає, то має місце несамостійний розряд.

 Газовий розряд, який можна спостерігати тільки за наявності зовнішнього іонізатора, називають несамостійним газовим розрядом.

За певних умов струм у газах може проходити і без зовнішнього іонізатора.

 Газовий розряд, що продовжується після того, як припиняється дія зовнішнього іонізатора, називають самостійним газовим розрядом

Іскровий розряд

Як напруга невблаганна

Пробивною в газі стане

Заіскрить аж загуде,

Іскровий розряд піде.

Грім і блискавка насправді –

Іскровий розряд в природі

Струм на тисячі ампер

Всіх дивує ще й тепер.

При дуже сильному електричному полі в повітрі виникають зиґзаґоподібні лінії, що дуже яскраво світяться. Це іскровий розряд. Його характерною ознакою є переривчастість.

Іскровий розряд у невеликих масштабах виникає, наприклад, у звичайних вимикачах, коли ми вимикаємо світло. А в гігантських масштабах — це блискавка. Головний її канал має діаметр від 10 до 25 см, а його довжина може досягати кількох кілометрів, причому сила струму в блискавці досягає декількох сотень тисяч ампер.

Блискавка переважно влучає в місця, що мають гарну провідність. Так, ріка, сира глина, болотисті місця уражаються блискавкою частіше, ніж сухий пісок чи кам'янистий ґрунт. Тому під час грози небезпечно знаходитися у воді чи на березі.

Крім того, блискавка часто уражає відокремлений предмет, що стоїть на узвишші. Тому в грозу не можна підходити до високих предметів і блискавковідводів і тим більше тулитися до них.

На застосуванні іскрового розряду засновані методи електроіскрової обробки металів. Потужні, потужнострумові розряди у водні були першими кроками на шляху до керованого термоядерного синтезу.

Коронний розряд

За атмосферного тиску в газах, що знаходяться в сильно неоднорідному електричному полі (поблизу вістря, біля проводів ліній електропередачі високої напруги і т. ін.), спостерігається коронний розряд.

У часи середньовіччя коронний розряд, що виникає на верхівках корабельних щогл, копій, алебард, називали вогнями святого Ельма.

Яка ж їхня природа?

Справа в тому, що у досить сильному полі йонізація електронним ударом відбувається вже за атмосферного тиску. Саме така ситуація виникає перед грозою чи під час грози. Але в міру віддалення від вістря поле швидко зменшується, тому далі від вістря електронна лавина не виникає.

Коронний розряд застосовують в електрофільтрах для очищення повітря. Іони, зіштовхуючись з часточками диму, заряджають їх, після чого заряджені частинки притягуються до електродів й осідають на них.

Вогні святого Ельма зачаровують.

Легенди про вогні святого Ельма

Гроза та шторм в морі – явище страшне та небажане. Моряки вважали, що вогні святого Ельма – послання Бога моряків – св..Ельма, який взяв корабель під свою опіку. Так як вогні в основному з’являються тоді, коли пік шторму вже позаду, моряки раділи і сприймали їх за добрий знак.

А ось іще легенда про самого Ельма, покровителя моряків Середземномор’я.

Розповідають, що Ельм помер на морі під час сильного шторму, перед смертю пообіцяв морякам, що з’явиться до них в тому чи іншому вигляді, щоб повідомити, чи врятуються вони. Незабаром після цього на мачті з’явилося дивне свічення, яке моряки сприйняли як знак від Ельма.

Зараз коронний розряд, таємничі вогні св..Ельма, чи вогні Діоскурів несуть свою вахту на заводських трубах. Там таємниче явище служить корисній справі – виловлює димові частинки – лише 1% палива,що не згоріло вдається «втекти» від електричного поля, що створюється проволочною сіткою.

В космічний вік коронний розряд знаходить собі нове застосування – він є джерелом сили що «підштовхує» космічний корабель в глибинах космосу: заряди, що стікають з вістря стають новим космічним паливом.

Зірки Діоскурів, створені людським генієм, починають сіяти в нічному небі.

Інколи і в нас можна побачити вогні св..Ельма! В грудні 1957 року рибалки на Плещеєвому озері під Переяслав – Залеським спостерігали явище. Сонце вже сіло, йшов мокрий сніг. І раптом, коли один рибалка підняв свою вудку її кінець загорівся блакитно-блідим вогником. Це було досить неочікувано і вражаюче. І коли інші рибалки підняли свої вудки, майже на всіх з’явилися вогники. Вони зникали, коли до них підносили руку і доторкалися.

28 липня 1961 року о 2-й годині в Ленінградській області (а ночі тоді були білі) житель одного містечка спостерігав дивне явище. Червоні квітки маку, розміщені по колу на відстані 40-50 см. Освічувались спалахами блакитного кольору. Світло ніби перебігало від квітки до квітки. Стан атмосфери в ту ніч був передгрозовим, а о 4-й годині загримів грім і пішов сильний дощ.

Дуговий розряд

Якщо вугільними електродами, до яких прикладена напруга в кілька десятків вольтів, доторкнутися один до одного, то в колі виникне великий струм. При цьому в місці контакту електродів (де опір максимальний) електроди нагріваються настільки, що з катода починають вилітати електрони. Це явище називають термоелектронною емісією.

Завдяки термоелектронній емісії струм у повітрі не припиняється, і після роз'єднання електродів виникає самостійний розряд. Його називають дуговим розрядом.

Температура при дуговому розряді досягає 6000 °С (така температура на поверхні Сонця).

Дуговий розряд був відкритий 1802 р. російським фізиком В. В. Петровим.

Дуговий розряд використовують для електрозварювання металів. Значний внесок у розробку методів електрозварювання зробили українські вчені під керівництвом академіка А. Е. Патона — організатора й першого директора Інституту електрозварювання в Києві.

1876 р. російський інженер П. Н. Яблочков уперше застосував електричну дугу для освітлення. Дуговий розряд також використовують у прожекторах, проекційних апаратах і в маяках. У металургії широко застосовують дугові електропечі, джерелом теплоти в яких є дуговий розряд. У таких печах виплавляють сталь, чавун, бронзу й інші метали.

Тліючий розряд

За низького тиску (близько декількох паскалей) виникає розряд, що називається тліючим.

При зменшенні тиску газу відстань, яку пролітає електрон між послідовними зіткненнями, збільшується. Завдяки цьому навіть невелике поле встигає розігнати електрони між зіткненнями, так що електрони одержують енергію, достатню для йонізації атомів і молекул газу.

Тліючий заряд використовують у люмінесцентних лампах і газонаповнених рекламних трубках.

ІV . Закріплення вивченого матеріалу

І ось, нарешті, прийшов час  пожинати плоди своєї праці. Закріпимо свої знання, а заразом і оцінимо їх самостійно в два етапи.

1. Потрібно заповнити таблицю «Види самостійного розряду і їх застосування».

Але це так довго! А давайте зробимо так. Пограємо в «Конструктор». У ваших теках  є файл, в якому знаходиться тренувальний тест «Конструктор» з порожніми колонками і відповіді на окремих листочках, їх потрібно правильно розмістити в «Конструкторі». Хто швидше   і вірніше за всіх заповнить таблицю – конструктор? На це завдання відводиться 3 хвилини. Час пішов!Звіряємо відповіді.

ТРЕНУВАЛЬНИЙ ТЕСТ “ КОНСТРУКТОР”

ВИДИ САМОСТІЙНОГО ГАЗОВОГО РОЗРЯДУ ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ

        Розгадування кросворду

1)  Вид самостійного газового розряду який можна спостерігати перед

або під час грози біля гострих виступів предметів.

2)  Газовий розряд який відбувається без дії зовнішнього іонізатора.

3)  Процес утворення позитивних і негативних йонів та вільних

електронів з молекул (атомів.

4)  Вид самостійного газового розряду, який був продемонстрований

сьогодні на уроці.

5)  Процес об’єднання електрона і позитивного йона в результаті якого

утворюється нейтральна молекула (атом).

6) Ще один вид самостійного газового розряду.

V.  Підсумок уроку

Як мені здається, нам вдалося…

А що ж було головним?..

На мою думку потрібно…

Особливо цікавим було…

Більш за все мене здивувало…

Мені не сподобалось, що…

А що потрібно змінити, поліпшити?...

        VI.  Домашнє завдання 

Опрацювати параграф 25