Навчальний проект.

Мета.

Освітня. Пригадати властивості напівпровідників, домішкова провідність. Розглянути будову діода. Провести дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом.

Розвиваюча. Розвивати фізичну компетентність, абстрактне та логічне мислення.

Виховна. Виховувати культуру проведення та оформлення результатів дослідження.

Тип уроку. Комбінований.

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

• Фізика: 11 кл.: підр. для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/ Є. В. Коршак, О. І. Ляшенко, В. Ф. Савченко.- К.: Генеза, 2011.- 256 с.: іл.
• Демонстрація. Одностороння провідність напівпровідникового діода (гальванометр-амперметр, реостат, джерело струму лабораторне, напівпровідниковий діод на панелі).
• Відео. Принцип роботи діода (Час показу 2:54 хв.)

План

1. Актуалізація опорних знань.
2. Розв’язування задач.
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.
5. Перевір себе.
6. Для допитливих.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Усне опитування:

Запитання 11.1. Які речовини називають провідниками?

Запитання 11.2. Які частинки є носіями електричного струму в металах?

Запитання 11.3. Чому під час проходження електричного струму провідник нагрівається?

Запитання 11.4. Що дає підставу говорити про існування опору провідників?

Запитання 11.5. Як опір металевих провідників залежить від температури? Як змінюється опір провідника за температури близької до абсолютного нуля?

Запитання 11.6. Що таке надпровідність?

Запитання 11.7. Що є носіями струму у вакуумі?

Запитання 11.8. Які частинки є носіями електричного струму у розчинах і розплавах електролітів?

Запитання 11.9. Як пояснити утворення електричного струму у газах?

Запитання 11.10. Які частинки є носіями електричного струму у газах?

Запитання 11.11. Чому напівпровідники за низької температури мають властивості діелектрика?

Запитання 11.12. Назвіть причини появи електронів провідності та дірок у напівпровідниках.

2. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 12.1. Визначте, яка з лампочок, зображених на схемі, світиться.

3. Навчальний проект.

Тема 1. Вплив електричного поля на живі організми.

Вплив на імунну систему. В даний час накопичено достатньо даних, що вказують на негативний вплив ЕМП на імунологічну реактивність організму.

Результати досліджень вчених дають підставу вважати, що при дії ЕМП порушуються процеси імуногенезу, частіше у бік їх гноблення. Встановлено також, що у тварин, опромінених ЕМП, змінюється характер інфекційного процесу - протягом інфекційного процесу обтяжується. Виникнення аутоімунітету пов'язують не стільки зі зміною антигенної структури тканин, скільки з патологією імунної системи, в результаті чого вона реагує проти нормальних тканинних антигенів. У відповідності з цією концепцією, основу всіх аутоімунних станів становить першу чергу імунодефіцит по тимус-залежної клітинної популяції лімфоцитів. Вплив ЕМП високих інтенсивностей на імунну систему організму проявляється в угнетающем ефект на Т-систему клітинного імунітету. ЕМП можуть сприяти неспецифічному пригнічення імуногенезу, посиленню утворення антитіл до тканин плоду і стимуляції аутоімунної реакції в організмі вагітної самки. електромагнітний полі вплив ембріон

Вплив на гормональну систему. У роботах учених ще в 60-і роки в трактуванні механізму функціональних порушень при впливі ЕМП провідне місце відводилося змін у гіпофіз-надниркової системи. Дослідження показали, що при дії ЕМП, як правило, відбувалася стимуляція гіпофізарно-адреналінової системи, що супроводжувалося збільшенням вмісту адреналіну в крові, активацією процесів згортання крові. Було визнано, що однією з систем, рано і закономірно втягуються в реакцію організму на вплив різних факторів зовнішнього середовища, є система гіпоталамус-гіпофіз-кора надниркових залоз. Результати досліджень підтвердили це положення.

Вплив на статеву систему. Порушення статевої функції зазвичай пов'язані зі зміною її регуляції з боку нервової та нейроендокринної систем. З цим связанаи результати роботи з вивчення стану гонадотропної активності гіпофіза при дії ЕМП. Багаторазове опромінення ЕМП викликає пониження активності гіпофіза.

Будь-який чинник навколишнього середовища, впливає на жіночий організм під час вагітності і що робить вплив на ембріональний розвиток, вважається тератогенна. Багато вчених відносять ЕМП до цієї групи факторів.

Першорядне значення в дослідженнях тератогенезу має стадія вагітності, під час якої впливає ЕМП. Прийнято вважати, що ЕМП можуть, наприклад, викликати потворність, впливаючи в різні стадії вагітності. Хоча періоди максимальної чутливості до ЕМП є. Найбільш уразливими періодами є зазвичай ранні стадії розвитку зародка, відповідні періодам імплантації і раннього органогенезу.

Було висловлено думку про можливість специфічної дії ЕМП на статеву функцію жінок, на ембріон. Відзначено більш висока чутливість до впливу ЕМП яєчників ніж насінників. Встановлено, що чутливість ембріона до ЕМП значно вище, ніж чутливість материнського організму, а внутрішньоутробне пошкодження плоду ЕМП може статися на будь-якому етапі його розвитку. Результати проведених епідеміологічних досліджень дозволять зробити висновок, що наявність контакту жінок з електромагнітним випромінюванням може привести до передчасних пологів, вплинути на розвиток плоду і, нарешті, збільшити ризик розвитку вроджених каліцтв.

Вплив на нервову систему. Велика кількість досліджень, дають підставу віднести нервову систему до однієї з найбільш чутливих систем в організмі людини до впливу ЕМП.

На рівні нервової клітини, структурних утворень по передачі нервових імпульсів (синапсі), на рівні ізольованих нервових структур виникають суттєві відхилення при впливі ЕМП малої інтенсивності. Змінюється вища нервова діяльність, пам'ять у людей, які мають контакт з ЕМП. Ці особи можуть мати схильність до розвитку стресорні реакцій. Певні структури головного мозку мають підвищену чутливість до ЕМП.

Зміни проникності гематоенцефалічний бар'єр може призвести до несподіваних несприятливих ефектів. Особливу високу чутливість до ЕМП проявляє нервова система ембріона.

Вплив електромагнітних полів на здоров'я людини - це досліджувана завдання науки. У зв'язку зі стрімким зростанням числа технологій і приладів уникнути впливу ЕМП в сучасному світі практично неможливо. Різні організації як державні, так і міжнародні розробили безліч стандартів і вимог для запобігання якого б то не було впливу електромагнітного поля на людину і, майже вся продається техніка, відповідає цим вимогам. Таким чином, можна укласти, що дотримання санітарних і гігієнічних норм при містобудуванні і проходження необтяжливим рекомендацій з використання побутових приладів практично нівелює вплив електромагнітних полів на людину. Хоча це питання має і буде досліджуватися.

4. Запитання до уроку.

Запитання 12.1. Як у схемах позначають діод? Як його приєднують до джерела струму?

Запитання 12.2. Зобразіть графік вольт-амперної характеристики діода та поясніть його.

Запитання 12.3. Чи втрачає свою теплову енергію під час зіткнення з йонами ґратки електрон провідності металу?

Запитання 12.4. Дистильована вода навіть після подвійної перегонки трохи проводить струм. Як це пояснити?

Запитання 12.5. Яка провідність напівпровідникового матеріалу — вища, власна чи домішкова?

5. Домашнє завдання.

Підручник: параграфи 1-23 (повторити)

Підготуватися до тематичного оцінювання №1: “Електричне поле і струм”.

6. Перевір себе.

Середній рівень

Задача 11.1.С. Скільки електронів проходить щосекунди через переріз металевого провідника, якщо по ньому тече струм 3,2 А?

Задача 08.2.С. До якої температури треба нагріти алюмінієвий провід, щоб його опір збільшився вдвічі? Початкова температура дорівнює 0 °С.

Задача 08.3.С. У процесі електролізу з водяного розчину хлориду заліза (FeCl) виділилося 560 мг заліза. Який заряд пройшов через електролітичну ванну?

Достатній рівень

        Задача 11.1.Д. По металевому провіднику з площею перерізу 2 мм2 тече струм 10 А. Чому дорівнює середня швидкість упорядкованого руху електронів у ньому? Концентрація електронів провідності дорівнює 8 • 1028 м 3.

        Задача 11.2.Д. Порівняйте температури однакових напівпровідникових терморезисторів, вольт-амперні характеристики яких зображені на рисунку.

        Задача 11.3.Д. Виконуючи роботу фізичного практикуму з визначення заряду електрона, учень протягом 18 хв пропускав електричний струм 10 А через розчин мідного купоросу. За час досліду маса катода збільшилася від 40 г до 43,2 г. Яке значення заряду електрона отримав учень?

        Задача 11.4.Д. Під час електролізу дихлориду міді (СuСl2) виділилося 128 г міді. Визначте витрачену енергію, якщо напруга на затискачах електролітичної ванни становила 5 В.

        Задача 11.5.Д. Знаючи молярну масу фтору (19 г/моль), обчисліть електрохімічний еквівалент фтору у розчині плавикової кислоти (HF)?

Задача 11.6.Д. Якої швидкості набувають електрони в телевізійних кінескопах, якщо прискорююча різниця потенціалів сягає 25 кВ?

Задача 11.7.Д. За який час електрон долає відстань 8 мм між катодом й анодом вакуумного діода, якщо анодна напруга дорівнює 120 В?  

Високий рівень

        Задача 11.1.В. Після внесення домішки миш'яку у кристал германію концентрація електронів провідності стала 4•1020 м-3. Скільки у середньому атомів германію припадає на один атом миш'яку? Вважайте, що кожний атом домішки дав електрон провідності, концентрацію власних вільних носіїв зарядів не враховуйте.

        Задача 11.2.В. Електрон влітає у плоский конденсатор паралельно до його пластин зі швидкістю 10 Мм/с. Відстань між пластинами 10 мм. Яку напругу потрібно прикласти до конденсатора, щоб на виході з нього пучок змістився на 2 мм? Довжина пластин 5 см

Задача 11.3.В. З яким прискоренням рухається електрон між пластинами конденсатора, який заряджений до напруги 200 В? Відстань між пластинами 20 мм.

Задача 11.4.В. У скляній розрядній трубці знаходиться криптон під зниженим тиском. Яку напругу потрібно прикласти до плоских паралельних електродів, що знаходяться всередині трубки, для початку самостійного розряду? Відстань між електродами 4,3 см, потенціал іонізації атомів криптону 13,99 В, відстань вільного пробігу електронів 100 мкм.

Задача 11.5.В. Визначте швидкість (у мм/с) упорядкованого руху електронів у мідному проводі з площею поперечного перерізу 0,25 мм2 при силі струму 1 А. Вважайте, що кожний атом міді дає два електрони провідності.

Задача 11.6.В. Визначте температуру (у сотнях градусів Цельсія) вольфрамової нитки лампи розжарення, якщо при температурі 0 °С її опір дорівнює 62 Ом. На цоколі лампи написано 220 В, 60 Вт. Температурний коефіцієнт опору для вольфраму дорівнює 0,0048 °С-1.

Задача 11.7.В. Пучок електронів, розігнаних напругою 10 кВ, влітає в плоский конденсатор посередині між пластинами й паралельно до них (див. рисунок). Довжина конденсатора 20 см, відстань між пластинами 10 мм, напруга між пластинами конденсатора дорівнює 20 В. Визначте відстань h (у міліметрах), на яку зміститься пучок під час вильоту з конденсатора.

        Задача 11.8.В. Визначте силу струму насичення (у мікроамперах) в газорозрядній трубці довжиною 45 см і площею поперечного перерізу 20 см2, якщо її опромінюють ультрафіолетовими проміннями, що створюють всередині трубки щосекунди в кожному кубічному сантиметрі газу 2,1 • 109 пар іонів.

        Задача 11.9.В. Визначте (у мікрограмах) масу бору, яку потрібно додати до 1 кг кремнію, щоб отримати напівпровідник р-типу з концентрацією домішки 10-5.

        Задача 11.10.В. Визначте час (у годинах), який потрібен для покриття сталевої деталі шаром хрому завтовшки 36 мкм. Електроліз проходить за густини струму 400 А/м2? Валентність хрому дорівнює 3.

        Задача 11.11.В. Визначте заряд (у 109 Кл), який потрібно пропустити через водний розчин кислоти, щоб отримати кількість водню, яким можна було б заповнити аеростат об'ємом 520 м3 за нормальних умов.

Задача 11.12.В. В електричному колі, схему якого зображено на рисунку, амперметр показує значення сили струму 4,4 А. Яке значення сили струму покаже амперметр, якщо змінити полярність джерела струму? Внутрішнім опором джерела і амперметра знехтуйте. Опір діода, увімкненого в прямому напрямку, вважайте рівним нулю. (В:0,4А)

7. Для допитливих.