1 of 33

Фізика

9

Узагальнення

та систематизація знань

2 of 33

Фізика. 9 клас

2

Середовище

Основні носії струму

Процес виникнення носіїв струму

Основні явища �та закони

Приклад застосування

Метали

Вільні електрони

Завжди існують �у металах

Закон Ома, залежність питомого опору �від температури

​

Нагрівальні елементи, лінії електропередач, електроніка

Електроліти

Позитивні �й негативні йони

Електролітична дисоціація

Електроліз, закони Фарадея

Гальваностегія (покриття металами), рафінування міді, акумулятори, гальванопластика

Гази

Електрони, позитивні �й негативні йони

Йонізація (ударна, термічна, випромінювання)

Несамостійний �і самостійний розряди (іскровий, коронний, тліючий, дуговий)

Лампи денного світла, неонові вивіски, плазмове зварювання

Напів-

провідники

Вільні електрони �й дірки (зв'язані електрони)

Власна й домішкова провідність, n-тип — донорна домішка, p-тип — акцепторна домішка

p-n-перехід, рекомбінація, одностороння провідність

Діоди, транзистори, сонячні панелі, мікросхеми

Перевірка домашнього завдання

3 of 33

Фізика. 9 клас

3

Уявіть, що ми з вами — великий оркестр. А електричний струм — це музика, �яка звучить в усьому: від найменшого нейрона у вашому мозку �до велетенської блискавки в небі.

Сьогодні наше завдання — стати віртуозними диригентами цього оркестру: відчути кожну ноту, зрозуміти кожен інструмент і створити власну гармонійну мелодію знань! Бажаю вам натхнення та творчого польоту!

  • Метали — це могутні та надійні струнні інструменти, що створюють основу мелодії.
  • Рідини-електроліти — це дзвінкі й переливчасті духові, що додають фарб.
  • Гази — це непередбачувані та потужні ударні, здатні створити як тихий шепіт, так і гуркіт грому.
  • Напівпровідники — це сучасні електронні інструменти, які можуть керувати всією симфонією, змінюючи її звучання до невпізнання.

«Симфонія Всесвіту»

4 of 33

Узагальнення �та систематизація знань

Фізика. 9 клас

Урок 17

5 of 33

Фізика. 9 клас

5

Електричний струм у металах являє собою напрямлений рух �вільних електронів

Носії струму

Вільні електрони, �які в металах �є завжди, адже валентні електрони в атомах металів слабко утримуються ядром і легко стають вільними

На залежності �опору металів �від температури ґрунтується дія термометрів опору

За температури, близької до 0 К, певні метали переходять у надпровідний стан

Підбиваємо підсумки розділу 1. Метали

Залежність �від температури

Питомий опір зі збільшенням температури збільшується майже лінійно: ,

де — температурний коефіцієнт електричного опору

6 of 33

Фізика. 9 клас

6

1. Дослідницьке завдання (уявний експеримент)�Уявіть, що у вас є мідний і залізний дроти однакової довжини �й товщини. Який із них краще проводить струм? Як це можна перевірити експериментально?

1. Мідь має менший питомий опір, отже через мідний дріт за однакової напруги протече більший струм, ніж через залізний дріт таких самих розмірів.

2. Щоб перевірити:

1. Вмикаємо кожен дріт по черзі в електричне коло �із джерелом напруги й амперметром.

2. Вимірюємо силу струму.

3. Порівнюємо покази приладу.

Виконайте завдання

7 of 33

Фізика. 9 клас

7

2. За графіком залежності опору металевого провідника �від температури визначте температурний коефіцієнт опору металу, з якого виготовлений провідник.

Який це може бути метал?

Знаючи температурний коефіцієнт електричного опору й скориставшись відповідною таблицею, дізнаємося, �який це може бути метал.

Виконайте завдання

Аналіз фізичної проблеми

Для визначення температурного коефіцієнту опору металу скористаємося формулою залежності електричного опору металів �від температури: .

8 of 33

Фізика. 9 клас

8

Знайти:

Дано:

Пошук математичної моделі, розв’язання

​

Перевіримо одиницю, знайдемо значення шуканої величини:

​

. Це може бути латунь, адже �залежно від складу температурний коефіцієнт опору латуні набуває значення від до .

Відповідь:

9 of 33

Фізика. 9 клас

9

3. Сила струму у вольфрамовій нитці лампи розжарення в момент увімкнення лампи у 12,5 раза перевищує силу робочого струму.

1. Чи змінюється, опір нитки розжарення під час нагрівання? �Якщо змінюється, то як?

А. Не змінюється

Б. Увесь час збільшується

В. Увесь час зменшується

Г. Спочатку зменшується, а потім збільшується

2. Обчисліть температуру нитки розжарення лампи в робочому стані, якщо в момент увімкнення її температура становить 20 °С.

Виконайте завдання

1 — Б. 2 — 2550 °С.

Відповіді:

10 of 33

Фізика. 9 клас

10

3. Сила струму у вольфрамовій нитці лампи розжарення в момент увімкнення лампи у 12,5 раза перевищує силу робочого струму.

2. Обчисліть температуру нитки розжарення лампи в робочому стані, �якщо в момент увімкнення її температура становить 20 °С.

Перевірте себе

Дано:

Знайти:

2. Знайдемо відношення сил струму. Оскільки напруга �й опір за t​ = 0 °C є однаковими, вона скоротяться:

Пошук математичної моделі, розв’язання

1. Запишемо закон Ома для початкового й кінцевого станів:

Початковий стан (за ): , де

Кінцевий стан (за ): , де

11 of 33

Фізика. 9 клас

11

Перевірте себе

Дано:

Знайти:

Знайдемо значення шуканої величини:

​

Відповідь: 2550 °С.

12 of 33

Фізика. 9 клас

12

Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів являє собою �напрямлений рух позитивних і негативних йонів

Носії струму

Вільні позитивні �й негативні йони, які з’являються в розчинах завдяки електролітичній дисоціації

Залежність �від температури Питомий опір зі збільшенням температури зменшується

Під час проходження електричного струму крізь розчин електроліту на електродах (катоді й аноді) виділяються речовини, яких не було в розчині, — �процес електролізу

Перший закон Фарадея �для електролізу

або , де — �електрохімічний еквівалент речовини

Застосування електролізу

Рафінування — очищення

Виробництво металів

Виробництво водню

Гальваностегія — покриття виробу

Гальванопластика — отримання копій

Підбиваємо підсумки розділу 1. Струм у розчинах електролітів

13 of 33

Фізика. 9 клас

13

4. Для проведення дослідження зібрали установку (див. рисунок).

1. Які прилади й пристрої позначено на рисунку цифрами?

2. Яке дослідження проводили?

3. Як зміняться результати дослідження, якщо замість мідного дроту використати чистий напівпровідник?

Відповіді:

1. 1 — термометр, 2 — нагрівник, 3 — мультиметр (авометр), �4 — штатив.

2. Досліджували залежність опору металів від температури.

3. Опір мідного дроту зі збільшенням температури збільшується, опір напівпровідника зі зростанням температури зменшується.

Виконайте завдання

14 of 33

Фізика. 9 клас

14

5. За відповідною таблицею встановіть електрохімічний еквівалент міді, яким ви скористаєтесь, визначаючи масу міді, що виділиться на катоді внаслідок електролізу купрум (І) ціаніду (CuCN).

6. На якому електроді (див. рис.) під час електролізу виділяється більше металу? �Який це метал?

Виконайте завдання

, адже в цьому випадку в електролізі беруть участь однозарядні йони міді Cu+.

На катоді 3. Срібло.

​

, ванни для електролізу з’єднані послідовно, отже сила струму в обох ваннах �є однаковою, як і час проходження струму, �а електрохімічний еквівалент срібла є більшим �за електрохімічний еквівалент міді.

15 of 33

Фізика. 9 клас

15

7. Як називають процес очищення металів за допомогою електролізу?

А. Гальваностегія В. Гальванопластика

Б. Електролітична дисоціація Г. Рафінування

8. Під час сріблення виробу протягом 1 год на катоді виділилося 2 г срібла.

Якою приблизно була сила струму в процесі сріблення?

А. 0,3 А Б. 0,4 А В. 0,5 А Г. 0,6 А

Виконайте завдання

​

За законом Фарадея .

За умовою задачі: .

за таблицею електрохімічних еквівалентів: .

Отже, , .

16 of 33

Фізика. 9 клас

16

Електричний струм у йонізованому газі (газовий розряд) �являє собою напрямлений рух вільних електронів, �позитивних і негативних йонів

Носії струму

Вільні електрони �й позитивні йони, �які з’являються завдяки йонізації, і незначна кількість вільних негативних йонів

Види газових розрядів

Несамостійний відбувається тільки �за наявності зовнішнього йонізатора

Самостійний відбувається без дії зовнішнього йонізатора

Підбиваємо підсумки розділу 1. Газові розряди

17 of 33

Фізика. 9 клас

17

9. Фото якого самостійного газового розряду подано на рисунку?

А. Коронного

Б. Іскрового

В. Дугового

Г. Тліючого

Коронний газовий розряд являє собою слабке фіолетове світіння у вигляді корони (пучків, пензликів), які розташовані на гострих частинах предметів.

Виконайте завдання

18 of 33

Фізика. 9 клас

18

10. Установіть відповідність між видами газових розрядів �і їх схематичними зображеннями.

1. Коронний 2. Іскровий 3. Тліючий 4. Дуговий

Відповідь: 1 — А, 2 — Г, 3 — Б, 4 — В.

Завдання для самооцінювання до розділу 1

19 of 33

Фізика. 9 клас

19

11. У газах вільні заряджені частинки можуть з’явитися внаслідок...

А. електролітичної дисоціації В. дії зовнішнього йонізатора

Б. поляризації молекул газу Г. рекомбінації молекул газу

12. Установіть відповідність між видами самостійних газових розрядів, які лежать в основі дії технічних пристроїв, і назвами пристроїв.

​

​

​

​

​

​

​

1. Дуговий розряд

А. Блискавковідвід

2. Іскровий розряд

Б. Запальна свічка

3. Коронний розряд

В. Газорозрядна лампа

4. Тліючий розряд

Г. Лампа розжарення

​

Д. Зварювальний апарат

Виконайте завдання

Відповідь: В.

Відповідь: 1 — Д, 2 — Б, 3 — А, 4 — В.

20 of 33

Фізика. 9 клас

20

Електричний струм у вакуумі являє собою напрямлений рух �вільних електронів

Носії струму

Вільні електрони, які з’являються внаслідок електронної емісії (частіше термоелектронної)

Електронно-�променева трубка дає змогу керувати електронним пучком

Вакуумний діод

має однобічну провідність

Рентгенівська трубка

випромінює рентгенівські промені

Електровакуумні пристрої

Підбиваємо підсумки розділу 1. Струм у вакуумі

21 of 33

Фізика. 9 клас

21

13. Розгляньте лампу розжарення старого зразка. �Чому з їхньої колби спочатку відкачують повітря �а потім заповнюють інертним газом?

14. Що відбувається з електронами, коли вони залишають нагріту спіраль у вакуумі?

У лампах розжарення колбу з колби відкачують повітря, щоб зменшити окиснення вольфрамової спіралі, а потім заповнюють інертним газом (наприклад, аргоном або криптоном), щоб зменшити випаровування вольфраму. Так продовжують термін служби лампи й запобігають руйнуванню спіралі.

У вакуумі електрони, що залишають нагріту спіраль, утворюють «електронну хмару» біля катода й можуть стати носіями струму, якщо електричне поле між катодом і анодом сприятимуть цьому.

Виконайте завдання

22 of 33

Фізика. 9 клас

22

15. Знайдіть у довідковій літературі або інтернеті інформацію про використання вакуумних діодів �у радіоприймачах XX століття. Чому вони були важливими?

Детекція радіосигналів

Тільки вакуумний діод міг надійно перетворювати радіосигнали в аудіо в ранніх радіоприймачах.

Випрямлення живлення

Забезпечував випрямлення змінного струму (перетворення його на пульсуючий).

Стійкість і сумісність

Стійкість до механічних впливів, експлуатаційна надійність і можливість інтеграції з ламповими підсилювачами.

Ключова роль �у комунікаціях і обороні

Становив основу радіо- та військових технологій �у XX столітті.

Виконайте завдання

23 of 33

Фізика. 9 клас

23

16. Поясніть, чому у вакуумному діоді струм може йти лише �в одному напрямку — від катода до анода.

У вакуумі вільні електрони можуть «народжуватися» тільки на катоді (завдяки термоелектронній емісії). Анод електронів �не випромінює, він лише їх приймає. �Тому струм можливий тільки односторонній.

Виконайте завдання

24 of 33

Фізика. 9 клас

24

Електричний струм у напівпровідниках являє собою напрямлений рух вільних електронів і дірок

Носії струму

Вільні електрони й дірки, точніше — вільні �та зв’язані електрони, адже рух зв’язаних електронів має вигляд руху вакантних місць — дірок

Види провідності напівпровідників

Власна провідність зумовлена наявністю однакової кількості вільних електронів �і дірок. Суттєво зростає �зі збільшенням температури �й освітленості

Домішкова провідність зумовлена наявністю домішок. Напівпровідники �з донорними домішками (n-типу) мають переважно електронну провідність, �з акцепторними домішками (p-типу) — діркову провідність

Підбиваємо підсумки розділу 1. Струм у напівпровідниках

25 of 33

Фізика. 9 клас

25

17. Щоб визначити маркування напівпровідникового діода, учениця склала електричне коло (див. рисунок). Після замикання кола міліамперметр показав наявність струму.

Яку провідність має ділянка діода, позначена смужкою?

​

А. Тільки власну

Б. Переважно електронну

В. Переважно діркову

Виконайте завдання

26 of 33

Фізика. 9 клас

26

18. Установіть відповідність між електричними пристроями та їх умовними позначеннями на електричних схемах.

1. Вакуумний діод 2. Напівпровідниковий діод

3. Фоторезизтор 4. Терморезистор

Відповідь: 1 — Д, 2 — В, 3 — Г, 4 — А.

Виконайте завдання

27 of 33

Фізика. 9 клас

27

Відповідь:

Виконайте завдання

20. Сила струму в ділянці кола, що містить діод Д1, дорівнює 0,5 А. Якою буде загальна сила струму, якщо змінити полярність під’єднання джерела струму? Напруга на ділянці не змінюється, опори всіх резисторів однакові. Діоди вважайте ідеальними.

28 of 33

Фізика. 9 клас

28

 

 

Перевірте себе

20. Сила струму в ділянці кола з діодом Д1 — 0,5 А. Якою буде загальна сила струму, якщо змінити полярність під’єднання джерела струму? �Напруга не змінюється, опори резисторів однакові. �Діоди ідеальні.

Розв'язання

До зміни полярності діод Д1 ввімкнений �в прямому напрямку, а діоди Д2 і Д3 — �у зворотному. Еквівалентна схема має вигляд, зображений на рисунку.

Позначимо опір кожного резистора , адже за умовою резисторів є однаковими. За законом Ома для ділянки кола:

29 of 33

Фізика. 9 клас

29

Перевірте себе

20. Сила струму в ділянці кола з діодом Д1 — 0,5 А. Якою буде загальна сила струму, якщо змінити полярність під’єднання джерела струму? �Напруга не змінюється, опори резисторів однакові. �Діоди ідеальні.

 

 

Розв'язання (продовження)

До зміни й після зміни полярності напруга на виході джерела:

Після зміни полярності діоди Д2 й Д3 ввімкнені �в прямому напрямку, а діод Д1 — у зворотному. Накреслимо еквівалентну схему.

Резистори 2 і 3 з’єднані паралельно й мають однаковий опір .

Загальний опір кола .

За законом Ома для ділянки кола: .

 

30 of 33

Фізика. 9 клас

30

Повернімося до нашого оркестру. Чи вдалося вам стати диригентами? Продовжте одну з фраз, щоб поділитись енергією, яку ви отримали сьогодні.

  • Струм моїх думок сьогодні найпотужніше протікав, коли...
  • Найбільший опір я відчув / відчула під час...
  • Яскравим спалахом (як іскра!) для мене стало усвідомлення, що...
  • Тепер я можу «заживити» своїми знаннями (пояснити комусь, використати десь)...
  • Мій «акумулятор» мотивації зарядився, тому що...

Рефлексія «Енергія моїх знань»

31 of 33

Виконайте завдання за рівнем складності.

Рівень 1 (обов’язковий)

  • Повторіть узагальнювальну таблицю (слайд 2).
  • Розв’яжіть задачу. Яка кількість міді виділиться на катоді за 1 год електролізу за сили струму 2 А?

Рівень 2 (на вибір)

  • Складіть 5 тестових питань за темою, яких не було на уроці, із чотирма варіантами відповіді.

Рівень 3 (творчий)

  • Підготуйте коротке повідомлення (1–2 хв) або мініпрезентацію �(2–3 слайди) на тему «Застосування плазми в сучасних технологіях» �або «Як працює сонячна панель».

Фізика. 9 клас

31

Домашнє завдання

32 of 33

Фізика. 9 клас

Як продовжити життя акумулятора вашого смартфона?

Робота акумулятора прямо залежить від сили струму й часу. Щоб зменшити споживання струму (I) і продовжити час роботи (t), дотримуйтеся кількох порад.

  1. Зменште яскравість екрана: екран — один із головних споживачів енергії.
  2. Вимкніть непотрібні модулі: Wi-Fi, Bluetooth, GPS постійно споживають струм, шукаючи мережі й сигнали.
  3. Закривайте фонові додатки: вони продовжують працювати й споживати енергію, навіть коли ви ними не користуєтесь.
  4. Увімкніть режим енергозбереження: він автоматично обмежує фонові процеси та зменшує споживання струму.

Керуйте струмом у своєму гаджеті так само вправно, як ви сьогодні керували своїми знаннями!

32

«Лайфхак від юного фізика»

33 of 33

  1. Фізика : навч. посіб. для 9 кл. закл. загал. серед. освіти. Ч. 1 / �В. Г. Бар’яхтар, Ф. Я. Божинова, С. О. Довгий, М. М. Кірюхін, �О. О. Кірюхіна ; за ред. С. О. Довгого. — Х. : Вид-во «Ранок«, 2025.

Список використаних джерел

Фізика. 9 клас

33