Электрическая цепь. Электрический ток в металлах и электролитах - Электрические явления

Цели: выяснить, из каких частей состоит электрическая цепь; объяснить учащимся назначение каждой части электрической цепи; научить собирать простейшие электрические цепи; познакомить с особенностями электрического тока в металлах и электролитах.

Демонстрации: сборка простейших электрических цепей.

Ход урока

I. Проверка знаний

- В чем состоит отличие проводников от изоляторов?

- Что является причиной направленного движения заряженных частиц?

- Какую роль выполняет источник тока?

- Какие вы знаете источники тока?

- Как устроены гальванические элементы?

- Как соединяют элементы в батарею?

- Какие процессы происходят при зарядке и разрядке аккумуляторов?

Далее можно обсудить 2-3 качественные задачи по теме, изученной на предыдущем уроке:

1. Имеется заряженный электроскоп и металлический стержень. Что нужно сделать, чтобы по стержню потек ток?

2. Капли дождя, падая на землю, электризуются. Можно ли говорить о наличии электрического тока между облаком и землей в данном случае?

3. В чем главное отличие электрического тока, возникающего в металлической проволоке, соединяющей полюсы гальванического элемента, от тока, возникающего при разрядке электроскопа?

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Сборка электрической цепи (фронтальный эксперимент).

2. Условные обозначения составляющих электрической цепи.

3. Электрический ток в металлах.

4. Гидродинамическая аналогия электрической цепи.

5. Понятие об электролитах.

1. Изложение нового материала начинается с повторения.

В источнике тока за счет энергии неэлектрического происхождения совершается работа по разделению заряженных частиц. При разделении возникает электрическое поле, которое обладает энергией. Это поле может совершать работу. Чтобы ток существовал, необходимо, кроме поля, наличие замкнутой цепи, в которую включаются потребители энергии электрического тока. Далее знакомство с элементами электрической цепи.

На доске вычерчивается схема простейшей цепи.

В простейших случаях электрическая цепь состоит из: а) источника тока; б) системы соединительных проводов и управляющих устройств; в) потребителя электрической энергии.

Даются практические указания по сборке электрической цепи. Учащиеся самостоятельно составляют простейшую цепь по заданной схеме.

Вопросы классу:

Каково назначение источника тока в электрической цепи?

- Какие источники электрического тока вам известны? Каково их назначение?

- Какую электрическую цепь называют замкнутой? Разомкнутой?

2. Умение чертить схемы электрических цепей и читать готовые схемы вырабатывается у школьников в результате упражнений, которые проводят как на данном урюке, так и на последующих уроках. Полезны задания по составлению схем электропроводки, например:

- Начертите схему цепи, содержащей источник тока и две электрические лампы, каждую из которых включают своим выключателем.

- Нарисуйте схему соединения батарейки, лампочки, звонка и двух Ключей, при которой лампочка загорается при включении звонка, но может быть включена и при неработающем звонке.

- Нарисуйте схему соединения батарейки, двух лампочек и трех ключей, при которой включение и выключение каждой лампочки производится «своим» ключом, а размыкание третьего ключа позволяет отключить обе лампочки.

3. Электрический ток в металлах. Когда к металлическому проводнику присоединяются полюсы источника тока, в проводнике возникает электрическое поле, которое на беспорядочное тепловое движение свободных электронов накладывает направленное движение. Под действием сил электрического поля свободные электроны начинают «дрейфовать», что и обуславливало электрический ток. При этом скорость направленного движения электронов (скорость «дрейфа») очень мала по сравнению со скоростью их хаотического движения - всего несколько миллиметров в секунду. Однако электрическое поле в проводнике распространяется со скоростью около 300 ООО км/с. Поэтому принято считать, что движение электронов возникает во всех точках электрической цепи одновременно. Когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике, то имеют в виду скорость распространения по проводнику электрического поля.

4. В заключение урюка, чтобы разобраться в сущности явлений, происходящих в электрической цепи, полезно обратиться к ее гидродинамической аналогии, то есть сравнить электрический ток с течением воды в водопроводе, а распространение электрического поля - с распространением давления воды. При подъеме воды в водонапорную башню давление (напор) воды очень быстро распространяется по всей водопроводной системе. Когда мы открываем кран, то вода уже находится под давлением и сразу начинает течь. Но из крана течет та вода, которая была в нем, а вода из башни дойдет до крана много позднее, так как движение воды происходит с меньшей скоростью, чем распространение давления.

Гидродинамическая аналогия помогает объяснить ряд трудных для учащихся вопросов:

а) роль источника тока в электрической цепи;

б) место выключателя в электрической цепи;

в) какие электрические заряды движутся в электрической цепи;

г) объяснение различия между незначительной скоростью носителей тока и практически мгновенным распространением тока в цепи.

5. Даем понятие об электролитах.

Эксперимент 1. В сосуд с дистиллированной водой опускаем два угольных стержня, которые соединяем с электрической лампой и источником постоянного тока. Замыкаем. Тока нет. Почему? Естественно предположить, что в воде нет заряженных частиц.

В воду бросаем соль. При этом появляется ток. Молекулы соли NaCl при взаимодействии с молекулами воды распались на положительные и отрицательные ионы. Под действием электрического поля ионы приходят в направленное движение: положительные ионы перемещаются к отрицательному полюсу источника (катоду), а отрицательные - к положительному (аноду).

Обобщая результаты опыта, делаем вывод, что ток в электролитах представляет направленное движение положительных н отрицательных ионов под действием электрического поля.

III. Закрепление

- Что представляет собой электрический ток в металлах? Электролитах?

- Как возникают ионы в растворе CuSО4 (медного купороса)?

- Какие наблюдаются явления на электродах при прохождении тока через электролит?

Домашнее задание

1. § 33, 34 учебника; ответить на вопросы к параграфу.

2. Выполнить упражнение к параграфу.

3. Сборник задач В. И. Лукашика, Е. В. Ивановой, № 1248, 1250, 1251.