Меню

Видеоурок по теме действия электрического тока



Видеоурок по теме действия электрического тока

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

  • Главная
  • 8-Класс
  • Физика
  • Видеоурок «Электрический ток»

Огромное значение в электрических явлениях играет движение электрических зарядов (ионов, электронов). К чему приводит движение зарядов? При их движении совершается работа. Работа при движении зарядов обеспечивает нам возможность использовать электроприборы в нашей жизни. Электрические заряды движутся только тогда, когда есть электрическое поле, так как электрическое поле заставляет двигаться заряды, создавая некоторый порядок, но его трудно заметить, так как скорости теплового движения больше скорости направленного движения. Большой интерес проявляют явления, связанные с упорядоченным движением электрических зарядов.

Электрический ток – это направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц. Электрический ток течет от электростанций по проводам к нашим домам, нагревая воду в электрочайнике, способствуя работе электрических приборов.

Рассмотрим, какие частицы служат носителями электричества в разных агрегатных состояниях.

Итак, носителем тока в разных состояниях являются:

·в металлах – свободные электроны — слабосвязанные со своими ядрами валентные электроны, которые переходят от атома к атому, совершая вращательные движения;

·в жидких проводниках — свободные ионы обоих знаков;

·в газах – свободные электроны и ионы обоих знаков.

Чтобы ток существовал длительное время, надо постоянно поставлять электрический заряд.

Условия существования тока:

1.Наличие свободно заряженных частиц.

2.Наличие электрического поля внутри и между концами проводника, за счет действия которого все свободно заряженные частицы проводника движутся в одном направлении, совершая при этом вращения.

4.Наличие источника постоянного тока, которое создает и поддерживает электрическое поле.

Остановимся подробнее на источниках тока.

Источник тока – устройство, по разделению разных зарядов (при этом совершается работа по разделению положительно и отрицательно заряженных частиц) и их накоплению на полюсах, а также способность преобразовывать определенный вид энергии (в зависимости от принципа работы источника) в электрическую энергию. Любой источник тока имеет два полюса – точки, между которыми возникает постоянное электрическое поле. Один полюс заряжен положительно, второй – отрицательно. Если полюсы источника соединить проводником, то в нем под действием электрического поля возникает электрический ток.

Существует забавный факт: считалось (до открытия электрона), что электрический ток порождён именно положительными частицами, поэтому направление тока соответствовало движению от «плюса» к «минусу», однако учеными физиками впоследствии обнаружилось обратное, но направление тока решено было оставить прежним, и в современной электротехнике осталась эта традиция.

Существует несколько видов источников питания.

К ним относят: механические, тепловые, световые, химические.

Химические источники постоянного тока делятся на гальванические элементы и аккумуляторы. В них происходит превращение химической энергии в энергию электрического тока. Аккумуляторы можно перезаряжать. Кроме аккумуляторов и гальванических элементов бывают батареи, которые состоят из нескольких элементов, соединённых вместе.

Присоединим к «батарейке» лампочку от карманного фонарика. Электроны по проводнику в момент соединения контактов направятся к положительному полюсу источника питания. Таким образом, если внутри батарейки электроны не появятся вновь на отрицательном полюсе, ток перестает поступать и лампочка погаснет.

Рассмотреть электроны, которые движутся по проводнику, мы не можем, а вот результат движения электронов можно определить по принципу работы приборов при подключении их к источнику питания, то есть обнаружить действие тока.

Действие тока: световое, магнитное, химическое и тепловое, физиологическое. Подробно остановимся на трех основных действиях тока.

Проведем опыт, демонстрирующий магнитное действие тока. Для этого соединим источник тока с катушкой с помощью проводов.

Внутри катушки находится металлический стержень, а сама она обмотана проволокой. Как только ток поступает на катушку, она превращается в магнит и начинает притягивать металлические предметы (например, скрепки).

Магнитное действие тока проявляется везде и всегда независимо от свойств проводника.

Химическое действие тока.

В стакан с раствором сульфата меди CuSO4 опустим два угольных стержня.

Через несколько минут на стержне, подключённом к «–» полюсу, образуется тонкий слой ярко-красного цвета. Это чистая медь, выделившаяся из раствора. Сульфат меди перешел в чистую медь, значит, произошла химическая реакция.

Химическое действие тока, как правило, наблюдается в жидких проводниках и сравнительно реже – в газообразных. В твёрдых проводниках химические реакции протекать не могут, так как в них отсутствуют подвижные ионы.

Тепловое действие тока встречается, например, в обогревателях, электрокаминах и лампах. Спирали электрокамина нагреты до «красного каления», а спираль лампочки – даже до «белого каления». Жидкие и газообразные проводники также нагреваются при прохождении через них тока.

Выяснили, что электрический ток – упорядоченное движение свободно заряженных частиц. Носителями тока в разных веществах служат определенные частицы. Чтобы поддерживать ток в проводнике, необходимы условия:

1.Наличие свободных заряженных частиц.

2.Наличие электрического поля внутри и между концами проводника, за счет действия которого все свободные заряженные частицы проводника движутся в одном направлении.

4.Наличие источника постоянного тока, которое создает и поддерживает электрическое поле.

Результат движения частиц, а именно возникновение тока в проводнике осуществляется через его действие: тепловое, магнитное, химическое. За направление тока принимают движение положительных частиц от «плюса» к «минусу».

Источник

Действия электрического тока. Направление электрического тока

Урок 23. Физика 8 класс (ФГОС)

Доступ к видеоуроку ограничен

Конспект урока «Действия электрического тока. Направление электрического тока»

На прошлых уроках мы с вами говорили о том, что электрический ток представляет собой упорядоченное движение свободных носителей зарядов.

Как вы знаете, увидеть эти заряды невозможно, так как они очень малы. Но существуют явления, которые убеждают нас в их реальности. Всё дело в том, что прохождение электрических зарядов в среде сопровождается несколькими очень важными физическими явлениями, которые с большой пользой применяются в практической жизни. Такие явления принято называть действиями электрического тока. К числу самых очевидных принадлежат: тепловое, химическое и магнитное действия тока.

Читайте также:  Определение механической характеристики двигателя постоянного тока

Рассмотрим каждое из них более подробно. И начнём с теплового действия тока. Оно проявляется в том, что среда, в которой протекает ток, нагревается. Именно это действие человек давно и успешно использует в электрических утюгах, электрочайниках и кофеварках, в обычных электролампах с металлической спиралью.

Поднесите руку к горящей электрической лампе, и вы сразу почувствуете около неё тепло, то есть нагретая электрическим током лампа излучает энергию.

А почему вообще светится электрическая лампа?

Дело в том, что тонкая вольфрамовая проволочка внутри лампы, которую хорошо видно через прозрачное стекло, нагревается при прохождении по ней электрического тока, раскаляется и начинает светиться.

Можно проделать простой опыт, демонстрирующий подобное тепловое действие тока. Присоединим к полюсам источника тока тонкую проволоку, лучше железную или никелиновую. Замкнув ключ, будем наблюдать, как эта проволока сначала немного провиснет (она нагрелась и удлинилась), а затем начнёт накаливаться и краснеть.

Тепловое действие тока проявляется не только, когда он течёт в твёрдых проводниках, но и в газах (вспомните молнию), и в жидкостях, в чём можно убедиться на простом опыте. Опустим в стакан с обычной питьевой водой две металлические или угольные пластины — электроды — и пропустим ток от источника, дающего небольшое напряжение.

Уже через 10 — 15 секунд термометр начнёт показывать повышение температуры жидкости.

Причину теплового действия тока можно объяснить, используя простые рассуждения. Электрическое поле, передвигая заряженную частицу, разгоняет её и совершает положительную работу, то есть увеличивает её кинетическую энергию. Но разгоняемая частица неизбежно и многократно сталкивается с частицами среды, (атомами, молекулами и ионами). Сталкиваясь, она передаёт им часть своей энергии, что приводит к увеличению их энергии, а значит, к росту внутренней энергии проводящей среды. Скорость заряженной частицы и её энергия при этом уменьшаются.

Кроме теплового действия, ток может производить в среде и химическое действие. Если внимательно понаблюдать за электродами в только что проводимом опыте, то можно увидеть образование на них мелких пузырьков газа.

Это не кипение воды при соприкосновении её с горячим телом. Электроды едва тёплые, в чём можно убедиться, потрогав их рукой. Это результат химических изменений в воде при пропускании через неё тока.

Поскольку исследование выделяемых газов в условиях школьного кабинета физики затруднительно, то мы видоизменим опыт, используя вместо обычной воды голубой раствор медного купороса CuSO4.

Опустив в сосуд чистые угольные электроды, через 1 — 2 минуты после включения тока мы увидим хорошо заметный красный налёт на одном из электродов, соединённом с отрицательным полюсом источника тока. Это — медь, которая выделяется из сложного соединения. Причём она очень чистая.

Таким образом, химическое действие электрического тока проявляется в том, что при его прохождении через растворы солей, кислот или щелочей на электродах выделяется вещество.

В твёрдых телах, где образующие среду частицы (атомы, молекулы, ионы) весьма жёстко связаны друг с другом и ограничены в своих движениях, химические изменения обычно не происходят.

Химическое действие тока используется на практике. Так английский химик и один из основателей электрометаллургии сэр Г. Дэви разработал методику получения металлов с наименьшим количеством примесей благодаря химическому действию тока.

Действуя по методике, использованной нами в опыте с медным купоросом, можно нанести на поверхности деталей и предметов тонкие слои никеля, хрома, серебра, золота, придающие покрываемым изделиям красивый вид и защищающие их от ржавления. Открытие и техническая разработка данного процесса, который называют гальванотехникой, принадлежит русскому учёному Б. С. Якоби.

Химическое действие ток может производить и в газах. Так, например, нидерландский физик М. Марум по характерному запаху и окислительным свойствам, которые приобретает воздух после пропускания через него электрических искр, открыл озон.

(Озон — это особая форма кислорода, молекулы которого состоят из трёх атомов).

Третье действие тока — магнитное — очень долго ускользало от внимания учёных и было обнаружено опытным путём лишь в 1820 г. датским физиком Х. К. Эрстедом. На одной из лекций он демонстрировал студентам нагрев проволоки электричеством от вольтова столба. На демонстрационном столе в этот момент находился морской компас, поверх стеклянной крышки которого, проходил один из проводов цепи.

Когда Эрстед замкнул цепь, кто-то из студентов случайно заметил, что магнитная стрелка компаса отклонилась в сторону, тем самым фиксируя наличие магнитного поля.

Мы же с вами для наблюдения магнитного действия тока проведём следующий эксперимент. Обмотаем медной изолированной проволокой железный стержень и пропустим по такой катушке ток.

Поднося к ней коробку с мелкими железными предметами (гвозди, шурупы, гайки), мы увидим, что катушка с током превращается в достаточно сильный магнит, причём свойство это связано именно с текущим током. Действительно, выключив ток, мы увидим потерю катушкой магнетизма.

Магнитное действие тока, наблюдаемое в этом опыте, является самым универсальным действием. Оно проявляется при протекании тока как в твёрдых телах, так и в жидкостях, газах. Также если заставить направленно перемещаться заряды в сильно разреженном пространстве, то и здесь ток будет производить магнитное действие (в технике такое явление называют током в вакууме).

Читайте также:  Как соединяют амперметр в схемах измерения тока

Посмотрите внимательно на рисунок, на котором изображён электрический звонок. В основе его работы также лежит магнитное действие электрического тока.

Ток в цепь звонка поступает через клеммы А и В. В точке С проводник с током соединяется с подвижной металлической пластиной, благодаря которой молоточек звонка ударяет по звонковой чаше.

Теперь рассмотрим взаимодействие проводника с током и магнита.

Поместим между полюсами подковообразного магнита металлическую рамку, соединённую с источником тока. Рамка находится в покое, пока цепь не замкнута, то есть пока в ней нет электрического тока. При замыкании цепи рамка повернётся.

Наблюдаемое нами явление взаимодействия рамки с током и магнита лежит в основе работы гальванометра — прибора, с помощью которого можно судить о наличии тока в проводнике и его направлении.

Стрелка этого прибора связана с подвижной катушкой, и когда в катушке появляется ток, она откланяется, увлекая за собой стрелку прибора.

Во второй половине ХХ в. были созданы принципиально новые источники света. Излучение света происходит в них не за счёт высокой температуры проводящей ток среды, а в силу более сложных процессов. Это светодиодные лампы, которые всё чаще применяются в повседневной жизни.

Здесь используется ещё одно действие тока — световое. Таким образом, световое действие тока обнаруживается в появлении светового излучения при прохождении электрического тока.

Источник

Скачать с ютуб Электрический ток в металлах. Действия электрического тока | Физика 8 класс #12 | Инфоурок

инфоурок

школа

видеоуроки

8 класс

физика

Видеоуроки являются идеальными помощниками при изучении новых тем, закреплении материала, для обычных и факультативных занятий, для групповой и индивидуальной работы. Они содержат оптимальное количество графической и анимационной информации для сосредоточения внимания и удержания интереса ребят без отвлечения от сути занятия. Каждый видеоурок озвучен профессиональным мужским голосом, четким и приятным для восприятия.

Ученики ценят оригинальность подачи материала, родители радуются повышению отметок детей, а учителя в восторге от эффекта и экономии времени и денег при подготовке к урокам.

★Инфоурок★
Крупнейший в России образовательный онлайн-проект

✓ Курсы дополнительного образования детей и взрослых: https://infourok.ru/
✓ Тесты для учителей и воспитателей: https://infourok.ru/tests
✓ Самые массовые международные дистанционные олимпиады: https://infourok.ru/konkurs
✓ Видеоуроки по 14 предметам: https://infourok.ru/videouroki
✓ Каталог репетиторов: https://infourok.ru/tutor/ru
✓ Библиотека методических материалов для учителей: https://infourok.ru/biblioteka

Адрес редакции и издательства: 214011, РФ,
г. Смоленск, ул. Верхне-Сенная, 4.
[email protected]

© 2012–2017 Издатель: Проект «Инфоурок»

Источник

Электрический ток в металлах. Действия электрического тока | Физика 8 класс #12 | Инфоурок

Видеоуроки являются идеальными помощниками при изучении новых тем, закреплении материала, для обычных и факультативных занятий, для групповой и индивидуальной работы. Они содержат оптимальное количество графической и анимационной информации для сосредоточения внимания и удержания интереса ребят без отвлечения от сути занятия. Каждый видеоурок озвучен профессиональным мужским голосом, четким и приятным для восприятия.

Ученики ценят оригинальность подачи материала, родители радуются повышению отметок детей, а учителя в восторге от эффекта и экономии времени и денег при подготовке к урокам.

★Инфоурок★
Крупнейший в России образовательный онлайн-проект

✓ Курсы дополнительного образования детей и взрослых: https://infourok.ru/
✓ Тесты для учителей и воспитателей: https://infourok.ru/tests
✓ Самые массовые международные дистанционные олимпиады: https://infourok.ru/konkurs
✓ Видеоуроки по 14 предметам: https://infourok.ru/videouroki
✓ Каталог репетиторов: https://infourok.ru/tutor/ru
✓ Библиотека методических материалов для учителей: https://infourok.ru/biblioteka

Адрес редакции и издательства: 214011, РФ,
г. Смоленск, ул. Верхне-Сенная, 4.
info@infourok.ru

© 2012–2017 Издатель: Проект «Инфоурок»

Видео Электрический ток в металлах. Действия электрического тока | Физика 8 класс #12 | Инфоурок канала ИНФОУРОК

Источник

Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое

Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическоеЭлектрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т. д.

Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.

Тепловое действие электрического тока

При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.

Электрообогреватель

Сварочная дуга

В простейшем случае, если, скажем, через нихромовую проволоку пропустить электрический ток, то она нагреется. Данное явление используется в нагревательных приборах: в электрочайниках, в кипятильниках, в обогревателях, электроплитках и т. д. В электродуговой сварке температура электрической дуги вообще доходит до 7000°С, и металл легко плавится, — это тоже тепловое действие тока.

Закон Джоуля-Ленца

Джеймс Джоуль и Эмилий Ленц

Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания (Закон Джоуля — Ленца).

Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.

Читайте также:  Параллельное соединение трансформаторов для увеличения тока

Химическое действие электрического тока

Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.

Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.

Скажем, при электролизе медного купороса (CuSO4), катионы меди Cu2+ с положительным зарядом движутся к отрицательно заряженному катоду, где они получают недостающий заряд, и становятся нейтральными атомами меди, оседая на поверхности электрода. Гидроксильная группа -OH отдаст электроны на аноде, и в результате выделится кислород. Положительно заряженные катионы водорода H+ и отрицательно заряженные анионы SO42- останутся в растворе.

Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это нанесение гальванических покрытий и т.д.

В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:

Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.

Магнитное действие электрического тока

При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.

Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.

В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.

Магнитное действие электрического тока

Магнитное поле всегда порождается током, то есть движущимися электрическими зарядами, в частности — заряженными частицами (электронами, ионами). Противоположно направленные токи взаимно отталкиваются, однонаправленные токи взаимно притягиваются.

Такое механическое взаимодействие происходит благодаря взаимодействию магнитных полей токов, то есть это, в первую очередь, — магнитное взаимодействие, а уж потом — механическое. Таким образом, магнитное взаимодействие токов первично.

ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока

В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах ( например, в промышленных).

Световое действие электрического тока

В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.

Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.

Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему ультрафиолетовое излучение от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.

Световое действие электрического тока

Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).

Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.

Механическое действие электрического тока

Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.

Механическое действие электрического тока

Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.

Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.

На этом принципе основана работа электродвигателей, где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.

Источник