Sibprompost.ru

Стройка и ремонт
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Действия электрического тока

Действия электрического тока

Мы не обладаем возможностью увидеть электроны, бегущие по проводнику. Как же тогда можно обнаружить ток в проводнике? Наличие электрического тока можно обнаружить по косвенным признакам. Так как, ток, протекая по проводнику, оказывает воздействие на него.

Вот некоторые из признаков:

  1. тепловой;
  2. химический;
  3. магнитный.

Тепловое действие тока

Благодаря такому действию тока мы можем освещать помещения с помощью ламп накаливания. А, так же, используем различные нагревательные электроприборы – конвекторы, электроплиты, утюги (рис. 1).

Используя метровый кусок никелиновой проволоки (рис. 2), можно продемонстрировать нагревание проводника при протекании по нему электрического тока. Для заметного провисания нагретой проволоки из-за теплового увеличения длины и наблюдения красноватого ее свечения будет достаточно тока в 2 — 3 Ампера.

Кусок провода нагревается, когда по нему протекает электрический ток. Чем больше ток в проводнике, тем больше он нагреется. Длина нагретого проводника увеличивается.

Подробнее о выделившемся количестве теплоты можно прочитать в статье о законе Джоуля-Ленца (ссылка).

Примечание: Нихром, никелин, константан – сплавы металлов, обладающие большим удельным сопротивлением (ссылка). Проволоки, изготовленные из таких сплавов, используются в различных нагревательных электроприборах.

Химическое действие тока

Электрический ток, проходя через растворы некоторых кислот, щелочей или солей, вызывает выделение из них вещества. Это вещество осаждается на электродах – пластинках, опущенных в раствор и подключенных к источнику тока.

Такое действие тока используют в гальванопластике – покрытии металлом некоторых поверхностей. Применяют никелирование, омеднение, хромирование, а, так же, серебрение и золочение поверхностей.

С помощью раствора медного купороса можно продемонстрировать выделение вещества под действием тока. Водный раствор этой соли имеет голубоватый оттенок. Пропуская электрический ток (ссылка) через раствор, можно обнаружить выделение меди на одном из электродов (рис. 3).

На каком электроде будет выделяться медь

Медь в растворе купороса присутствует в виде положительных ионов. Тела, имеющие разноименные заряды, притягиваются. Поэтому, ионы меди будут притягиваться к пластинке, имеющей заряд со знаком «минус». То есть, пластинке, подключенной к отрицательному выводу источника тока. Такую пластинку называют отрицательным электродом, или катодом.

Вторую пластинку, подключенную к положительному выводу батареи, называют анодом.

Примечание: Медный купорос можно найти в хозяйственном магазине. Его химическая формула (large CuSO_<4>). Он используется в сельском хозяйстве для опрыскивания листвы плодовых деревьев, кустарников и овощных культур – к примеру, томатов, картофеля. Входит в составы различных растворов, применяемых в борьбе с болезнями растений и насекомыми-вредителями.

Применение химического действия тока в медицине

Химическое действие тока применяют не только в гальванопластике.

Пропускание электрического тока через растворы вызывает в них движение заряженных частиц вещества – положительных и отрицательных ионов. Человеческое тело содержит жидкости, в которых растворены некоторые вещества. А значит, в таких жидкостях присутствуют ионы.

Прикладывая специальные электроды, смоченные растворами лекарств на отдельные участки тела, и пропуская через них маленькие токи, можно вводить в организм некоторые лекарственные препараты (рис. 4).

Такое введение лекарств называют электрофорезом и используется в физиопроцедурных кабинетах поликлиник и санаториев.

Магнитное действие тока

Медь сама по себе не притягивается к магниту. В этом можно убедиться с помощью небольшого магнита и кусочка медного провода (рис. 5а).

На рисунке 5 кусок медного провода подвешен к двум штативам с помощью тонких нитей, не проводящих электрический ток.

Однако, во время протекания электрического тока, медный проводник начинает взаимодействовать с магнитом — притягиваться, или отталкиваться от него (рис. 5б).

С магнитом взаимодействует не сам медный проводник, а ток, протекающий по этому проводнику.

Почему проводок с током взаимодействует с магнитом

Электрический ток — это большое количество электронов, бегущих по проводку от одного его края к другому краю. Электроны обладают зарядом.

Вокруг движущихся зарядов возникает магнитное поле. Благодаря этому проводок с током превращается в маленький магнитик. И начинает взаимодействовать с магнитом, притягиваясь к нему, или отталкиваясь от него.

Читайте так же:
Ученый установивший закон теплового действия тока

При этом, проводок, как более легкий предмет, будет двигаться. А магнит продолжит оставаться на месте. Из-за того, что его масса значительно больше массы кусочка провода.

Направление движения проводка зависит от полярности его подключения к батарейке и, от того, как располагаются полюса магнита.

На магнитном действии тока основано действие электромагнита.

Самодельный электромагнит

Его легко изготовить из куска гибкой изолированной медной проволоки и железного гвоздя.

Гвоздь нужно обернуть кусочком бумаги – гильзой (рис. 6). Затем на гильзу нужно намотать 200 – 300 витков тонкого медного провода в изоляции. К выводам полученной катушки нужно подключить батарейку от карманного электрического фонаря.

Во время протекания тока, к гвоздю притягиваются различные мелкие железные предметы – скрепки, кнопки, гвоздики, железные стружки, опилки и т. п.

Отсоединив батарейку, увидим, что как только ток прекращается, гвоздь перестает притягивать к себе железные предметы.

Рамка с током и подковообразный магнит

Провод, обладающий достаточной жесткостью, можно изогнуть в виде плоской фигуры – прямоугольника, квадрата, окружности. Эластичные же провода навивают на жесткий каркас, изготовленный из подходящего материала – фанеры, картона, пластмассы и т. д. Такой изогнутый провод образует рамку. Проволочную рамку часто называют контуром.

Проволочная рамка, по которой течет электрический ток, может ориентироваться в магнитном поле.

Чтобы убедиться в этом, проведем такой эксперимент. Используем для него подковообразный магнит и проводник, изогнутый в виде прямоугольной рамки. Подвесим рамку к лапке штатива с помощью нити. Размеры рамки нужно выбрать так, чтобы она поместилась между полюсами магнита.

Сначала используем только подвешенную рамку (рис. 7а), без магнита. Подключим к рамке источник тока. Можно убедиться, что после подключения тока рамка продолжает висеть неподвижно. Отключим источник тока.

Теперь поместим магнит так, чтобы рамка находилась между его полюсами (рис. 7б) и, пропустим по цепи электрический ток. Легко заметить, что во время протекания тока рамка поворачивается и ориентируется по магнитному полю. А когда цепь размыкается, рамка возвращается в первоначальное положение.

Примечание: Если изменить полярность подключения источника к рамке, то она будет поворачиваться в противоположную сторону.

Замечательное свойство рамки с током поворачиваться в магнитном поле, используют в различных измерительных приборах. Один из таких приборов – гальванометр.

Устройство гальванометра

Гальванометром прибор назвали в честь итальянского физика и врача Луиджи Гальвани. Этот прибор способен измерять маленькие электрические токи (постоянные).

На схемах прибор обозначают кружком, внутри которого расположена большая латинская буква G. На некоторых схемах внутри круга находится стрелка, направленная вертикально вверх.

  • подковообразный магнит и
  • находящуюся внутри него рамку, содержащую витки тонкого медного провода (рис. 8).

Подвижная рамка находится на оси и может вокруг нее поворачиваться.

К рамке прикреплена стрелка. Она указывает, на какой угол рамка повернулась во время протекания в ней электрического тока.

Угол поворота отмечают по делениям шкалы.

Кто такой Луиджи Гальвани

Гальвани был одним из основателей учения об электричестве.

Обнаружил, что в местах контакта различных видов металлов возникает электрическое напряжение.

Проводил опыты с использованием железного ключа и серебряной монеты.

Изучал сокращения мышц под воздействием электричества и пришел к выводу, что мышцы управляются электрическими импульсами, поступающими по нервным волокнам из мозга.

В итальянском городе Болонья неподалеку от здания Болонского университета находится памятник Гальвани. Он находится на площади Piazza Luigi Galvani, носящей имя ученого.

В его честь, так же, назвали один из кратеров на обратной стороне Луны.

А Болонский лицей назван именем Гальвани еще с 1860-го года.

О приборах магнитоэлектрической системы

Такие приборы, содержащие проводящую рамку и небольшой магнит, называют приборами магнитоэлектрической системы. Они получили широкое распространение из-за своего сравнительно простого устройства.

Читайте так же:
Автоматический выключатель сименс с тепловым реле

Шкалы приборов можно градуировать в различных единицах измерения, в зависимости от измеряемых физических величин. На основе таких приборов изготавливают вольтметры, амперметры, омметры и т. п.

Тема урока: «Действия электрического тока», 8класс

Действия электрического тока Каждый школьник знаком теперь с истинами, за которые Архимед отдал бы жизнь. Эрнест Ренан

1.Что такое электрический ток? 2.Можно ли считать тепловое движение электронов в проводнике электрическим током?

3.Каковы условия существования электрического тока в проводнике? 4.Является ли молния электрическим током?

5.Почему говорят, что металлы обладают электронной проводимостью? 6. Электрический сигнал, посланный по проводам из Москвы во Владивосток (8000км), приходит с запозданием на 0,003с. Что является причиной запоздания?

Действия электрического тока

Действия тока тепловое химическое магнитное

Тепловое действие тока

Тепловое действие тока

Магнитное действие тока

Магнитное действие тока

Химическое действие тока

Как можно судить о наличии тока в цепи? А) непосредственно наблюдая движение заряженных частиц Б) по действиям электрического тока В) если цепь замкнута ключом, то в цепи есть ток

К какому действию тока относится выделение пузырьков газа в растворе поваренной соли, через который протекает ток? А) к тепловому б) к магнитному в) к химическому а

Какое из действий тока считается основным, т.е наблюдается всегда? А) магнитное б) тепловое в) химическое

В чем проявляется химическое действие тока? А) в выделении вещества б) в нагревании раствора? В) в появлении магнитного поля

Какое действие тока используется в электрической лампе накаливания? А)химическое Б) тепловое в) магнитное

Урок по физике «Электрический ток. Действие тока»

Разделы: Физика

Цель:

  • Сформировать у обучающихся понятия: «электрический ток», «сила тока».
  • Экспериментально установить основные действия тока, выяснить, что скорость упорядоченного движения электронов в металлическом проводнике мала.

Задачи:

  • Образовательные: углубление знаний учащихся по данной теме, формирование понятий «электрический ток», «сила тока», обучение решению качественных и количественных задач.
  • Развивающие: развитие творческих и речевых навыков каждого ученика, развивать умение работать с книгой, делать выводы, наблюдать;
  • Воспитательные: содействие трудовому воспитанию учащихся, формирование умения концентрировать внимание, вести диалог, аргументировано отстаивать свою точку зрения.

Оборудование и материалы: источники тока, штатив, проволочный моток медной проволоки, магнит постоянный, мелкие металлические опилки.

ТСО: компьютер, презентация к уроку, видеоролик («Действия тока»), интерактивная доска.

План урока:

1. Организационный момент (2 мин.)
2. Изучение нового материала (25 мин.)
3. Закрепление, решение задач (15 мин.)
4. Подведение итогов, д/з. (3 мин.)

Без электрического тока невозможно представить современную жизнь. Задумайтесь на секунду, что электрический ток отключили по всему городу. Это значит, что ни в одной квартире, ни в одном учреждении не будут гореть лампы дневного света и лампы накаливания, работать компьютеры, компьютерная техника, в столовых поварам будет невозможно приготовить пищу, остановятся трамваи, троллейбусы, будет затруднено движение автобусов и машин. Будут закрыты магазины, банки, остановятся станки на предприятиях, прокатные станы в цехах.
В общем, работа города и его жителей будет парализована. Вот насколько современная цивилизация зависит от электрического тока.
А что понимают под «электрическим током», какими действиями он сопровождается – это сегодня и предстоит нам выяснить на уроке.

Изучение нового материала

1. Электрический ток

Слово «ток» означает движение и течение чего-либо. Например, в реках и водопроводных трубах течет вода, в трубопроводах – нефть или газ, и в этих случаях говорят о токе или потоке воды, нефти или газа.
Что может перемещаться – течь в проводах, соединяющих потребителей электрической энергии с электростанцией?
Мы уже знаем, что в телах имеются электроны, движением которых объясняется различные явления электризации тел. Электроны обладают отрицательным электрическим зарядом. Электрическим зарядом могут обладать и более крупные частицы вещества – ионы. Следовательно, в проводниках могут перемещаться различные свободные заряженные частицы.

Читайте так же:
Удельная тепловая мощность тока это

Упорядоченное(направленное) движение заряженных частиц называют электрическим током. (Слайд 2)
За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. (Так сложилось исторически).
Чтобы в проводнике получить электрический ток, необходимо создать в нем электрическое поле. Электрическое поле в проводниках создается и может длительное время поддерживаться источниками электрического тока.

2. Действия тока

Движения частиц в проводнике мы непосредственно не видим. О наличии электрического тока приходится судить по тем действиям или явлениям, которые его сопровождают.

1) Тепловое действие тока – проводник, по которому течет ток, нагревается. (Исключение – сверхпроводники)

Опыт 1. (штатив, проволочный моток, источник тока. При прохождении по мотку электрического тока, проволока нагревается).

Объясняется тем, что при наличии тока в проводнике усиливается беспорядочное (тепловое) движение молекул, а значит и увеличивается внутренняя энергия проводника.

Внутренняя энергия проводника увеличивается потому, что свободные электроны в металлах или ионы в электролитах, перемещаясь под действием электрического поля, сталкиваются с молекулами или атомами вещества проводника и передают им свою энергию. (Слайд 3. Приборы, работа которых основана на тепловом действии тока).

2) Магнитное действие тока – ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела (проявляется у всех без исключения проводников).

Опыт 2. (штатив, проволочный моток, источник тока. При прохождении по мотку электрического тока, вокруг него образуется магнитное поле. Поднесем магнит – моток притягивается (или отталкивается). При выключении тока подобного не наблюдается. К мотку, по которому течет ток, так же будут притягиваться мелкие металлические опилки (принцип работы электромагнита), при отключении тока подобного не наблюдается). (Слайд 4. Приборы, работа которых основана на магнитном действии тока).

3) Химическое действие тока – электрический ток может изменять состав проводника, например выделять его химические составные части (медь из медного купороса).

3. Сила тока

Действия электрического тока, которые мы наблюдали могут проявляться в разной степени – сильнее или слабее. Опыты доказывают, что интенсивность (степень действия) электрического тока зависит от заряда, проходящего в цепи в 1 с.

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за 1 с, определяет силу тока в цепи.

Сила тока равна отношению заряда ?q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени ?t, к этому интервалу времени. (стр.271)

Если сила тока со временем не изменяется, то ток называют постоянным.

I – сила тока, [А]
∆q – переносимый заряд, [Кл]
∆t – интервал времени, [с]

Переменный ток более опасен, чем постоянный. (Слайд5)

Силу тока измеряют амперметрами. Демонстрация амперметров, обозначение на схеме. (Слайд 6)

Сила тока зависит от заряда, переносимого каждой частицей, концентрации частиц, скорости их направленного движения и площади поперечного сечения проводника.

4. Скорость упорядоченного движения электронов в проводнике

Так быстро или медленно двигаются электроны в проводнике при протекании по нему тока? Для этого решим задачу: через медный проводник сечением 1мкм2 течет ток 1 А. Определите скорость упорядоченного движения электронов в медном проводнике?

Закрепление изученного материала:

Контрольные вопросы:(Слайд 7)

  • Что называют электрическим током?
  • Что называют силой тока?
  • Какое направление тока принимают за положительное?
  • Назовите единицу измерения силы тока.
  • Электроны, летящие к экрану телевизионной трубки, образуют электронный пучок. В какую сторону направлен ток в пучке?
  • Что необходимо для возникновения и существования электрического тока?

(Слайд 8). Задача. Сколько электронов должно пройти в единицу времени через поперечное сечение проводника, чтобы включенный в цепь миллиамперметр показал 1мА?
Подведем итог нашему уроку, выставляем оценки за урок, взаимооценивание.
Домашнее задание:§104-105, №775(А.П. Лукашик), заполнить таблицу, где используются тепловое, химическое, магнитное действия тока.

Читайте так же:
Автоматический выключатель со встроенной тепловой защитой

Действия электрического тока. Направление электрического тока

Урок 23. Физика 8 класс (ФГОС)

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

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.

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.

Читайте так же:
Ток уставки теплового реле это

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).

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector