Урок з фізики для 9 класу на тему:
Джерела електричного струму
Мета уроку:
Освітня:
Сформувати початкові уявлення про джерела електричного струму, а також про принцип їх роботи.
З'ясувати фізичну природу процесів, що протікають всередині різних джерел електричного струму.
Показати практичну спрямованність отриманих знань.
Розвиваюча:
Розвивати навчально-інтелектуальні уміння (встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, аналізувати, вибирати головне, узагальнювати, робити висновки); навчально-комунікативні уміння (задавати питання, пояснювати і доводити свою точку зору, взаємодіяти в парі); інтерес до предмета шляхом виконання різних завдань: практичних і теоретичних та сприяти розвитку логічного мислення.
Виховна:
Сприяти формуванню наукового світогляду та вихованню культури мислення і мови.
Пробудження пізнавального інтересу до предмета і оточуючим явищам.
Формувати вміння критично, але об'єктивно оцінювати предмети, явища.
Виховання емоційної і доброзичливої атмосфери, вміння працювати в колективі.
Тип уроку:
урок засвоєння нових знань.
Демонстрації:
гальванічні елементи, аккумулятори, термопара, фотоелементи
План викладення нового матеріалу:
1. Ознайомлюємося із джерелами електричного струму.
2. Типи джерел електричного струму.
Хід уроку
1.актуалізація опорних знань:
(у вигляді фронтального опитування)
1.Що називається електричним струмом?
2.За яких умов виникає електричний струм?
2.викладення нового матеріалу:
Щоб електричний струм у провіднику протікав як завгодно довго, потрібно в ньому весь час підтримувати електричне поле, тобто забезпечувати на одному кінці провідника надлишок заряду певного знака, а на другому — його нестачу. Такий сталий розподіл зарядів на кінцях провідника створюється та підтримується джерелами електричного струму.
Джерела струму бувають різними, але у кожному з них відбувається робота з поділу позитивно і негативно заряджених частинок. Робота ця відбувається так званими сторонніми силами. Такі сили не можуть мати електричного походження. У джерелах струму в процесі роботи з поділу заряджених частинок відбувається перетворення механічної, внутрішньої чи якої-небудь іншої енергії на електричну.
Джерелами електричного струму називають пристрої, у яких відбувається перетворення енергії певного виду на електричну енергію.
Усі джерела електричного струму можна розділити на фізичні й хімічні.
До фізичних джерел електричного струму належать пристрої, у яких поділ зарядів відбувається за рахунок механічної, світлової чи теплової енергії. Прикладами таких джерел можуть бути електрофорна машина, турбогенератори електростанцій, фото- і термоелементи тощо.
До хімічних джерел електричного струму належать пристрої, у яких поділ зарядів відбувається за рахунок енергії хімічних реакцій. Прикладами таких джерел можуть бути гальванічні елементи й акумулятори.
Гальванічні елементи. Перше найпростіше хімічне джерело струму, яке не втратило свого практичного значення й дотепер, створив у 1799 р. італійський фізик Алессандро Вольта і назвав його гальванічним елементом на честь засновника вчення про електрику Луїджі Гальвані. Цей елемент давав напругу близько 1 вольта (1 В). З метою одержання вищої напруги, Вольта побудував батарею (так званий вольтів стовп) з 20 цинкових, 20 мідних і 20 суконних кружечків, покладених один на одного.
У гальванічних елементах відбуваються хімічні реакції, завдяки яким виконується робота з розподілу різноманітних зарядів, тобто хімічна енергія перетворюється в електричну.
Дослід.
Опустимо в розчин сірчаної кислоти дві пластинки — цинкову і мідну. Одержимо найпростіший гальванічний елемент. У ньому відбувається перерозподіл позитивно і негативно заряджених частинок речовини, внаслідок чого обидві пластинки електризуються, і між ними утворюється електричне поле. Ці пластинки називаються електродами (полюсами) джерела струму.
Г Смола
Вугільний стержень Цинковий корпус
Полотняний мішечок з сумішшю оксида марганцю з вуглем
Клейстер (розчин борошна з нашатирем)
У результаті хімічних реакцій цинкова посудина стає негативно зарядженою (негативний електрод), а вугільний стержень — позитивно зарядженим (позитивний електрод). Між електродами виникає електричне поле. Якщо позитивний і негативний електроди з'єднати провідником, то в ньому виникне електричний струм.
К
ілька гальванічних елементів можна з'єднати в батарею. Якщо треба одержати більшу напругу, то використовують послідовне з'єднання елементів: окремі елементи приєднують один до одного різнойменними полюсами.
На малюнку зображено батарею з трьох елементів, в якій стержень першого елемента з'єднано з цинковою посудиною другого, а вугільний стержень другого — з посудиною третього елемента. Цинкові посудини ізольовано одну від одної. Від цинкової посудини першого елемента і вугільного стержня третього виведено дві жерстяні смужки, які є полюсами батареї: перша — негативним, друга — позитивним.
Якщо хочуть одержати джерело, яке дає більший струм, використовують паралельне з'єднання елементів: окремі елементи з'єднують у батарею однойменними полюсами, тобто корпус — з корпусом, а стержень — із стержнем.
А
кумулятори. Акумулятор (від латинського акумуле — нагромаджую) — це хімічне джерело, у якому електрична енергія нагромаджується внаслідок пропускання електричного струму крізь кислотний або лужний розчин.
Акумулятори бувають кислотні та лужні. Кислотний акумулятор складається з однорідних електродів, наприклад свинцевих пластин, уміщених у розчин сірчаної кислоти. У лужних акумуляторах електроди виготовлено з різнорідних металів, наприклад заліза і нікелю, й опущено в розчин їдкого лугу. Для того щоб акумулятор став джерелом струму, його треба «зарядити». З цією метою через нього пропускають струм від якого-небудь іншого джерела. У процесі зарядження внаслідок перебігу хімічних реакцій один електрод стає зарядженим позитивно, а інший — негативно. Коли акумулятор зарядиться, його можна використовувати як самостійне джерело струму. Полюси акумуляторів позначено знаками «+» і «-». Під час заряджання позитивний полюс акумулятора з'єднують з позитивним полюсом джерела струму, негативний — з негативним.
Акумулятори використовують для запуску автомобільних двигунів, освітлення автомобілів і залізничних вагонів. Акумулятори живлять електроенергією підводні човни під час автономного плавання. Наукова апаратура та радіопередавачі на штучних супутниках Землі, космічних кораблях і станціях також живляться від установлених на них акумуляторів, які заряджаються за допомогою сонячних батарей.
Сонячні батареї. Під дією світла, що падає на поверхню пластин з деяких речовин, наприклад селену або кремнію, в них відбувається перерозподіл позитивних і негативних електричних зарядів. На цьому ґрунтуються будова та дія сонячних батарей. У сонячних батареях відбувається пряме перетворення енергії сонячного випромінювання в електричну енергію.
В
Інституті фізики напівпровідників Національної академії наук України розроблено сонячні батареї з ККД 18 %, що наближається до максимально можливого. А вчені Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут» використали сонячні батареї для створення фотоелектричної станції потужністю 5 кВт.
Термоелементи. Якщо дві дротини, виготовлені з різних металів, спаяти, а місце спаювання потім нагріти, то в дротинах виникне електричний струм. Таке джерело струму називають термоелементом, або термопарою. У ньому внутрішня енергія нагрівника перетворюється в електричну енергію.
Електрофорна машина. Два диски з органічного скла (з роміщеними по колу металевими смужками) обертаються в протилежних напрямах. Внаслідок тертя дротяних щіток об смужки на кондукторах (полюсах) машини накопичуються заряди протилежних знаків. Механічна енергія обертання дисків перетворюється на електричну енергію.
На теплових, атомних, вітряних і гідроелектростанціях електричний струм виробляють за допомогою різних генераторів електричного струму (від латинського слова генератор — виробник, створювач). Про типи генераторів, їх будову та дію ви дізнаєтеся згодом.
3.повторення та закріплення матеріалу:
1. Що називається джерелом електричного струму?
2. Які джерела електричного струму ви знаєте?
3. Хто перший створив гальванічний елемент? Яке походження цієї назви?
4. Чим відрізняється акумулятор від гальванічного елемента?
5. Яка енергія перетворюється на електричну в сонячних батареях? Термоелементах?
6. Наведіть приклади застосування різноманітних джерел електричного струму.
що ми дізналися на уроці
• Джерелами електричного струму називаються пристрої, що створюють і тривалий час підтримують електричне поле.
• У джерелах струму за рахунок сил неелектричного походження відбувається поділ заряджених частинок, у результаті чого полюси джерела виявляються зарядженими різнойменно.
• До фізичних джерел електричного струму належать пристрої, у яких поділ зарядів відбувається за рахунок механічної, світлової чи теплової енергії.
• До хімічних джерел електричного струму належать пристрої, у яких поділ зарядів відбувається за рахунок енергії хімічних реакцій.
4. домашнє завдання:
1. §7 (Фізика: підруч. для 9 класу загальноосвіт. навч. закл./ В. Д. Сиротюк. – К.: Зодіак-ЕКО, 2009. – 208с.: іл). Дати відповіді на запитання після параграфу;
2. №№ 4.9 – 4.11, 4.36, 4,37.(Фізика. 9 клас: Збірник задач / І. Ю. Ненашев – Х.: Видавництво "Ранок", 2010. – 144 с.)