План урока:

Электрический ток. Источники тока

Электрическая цепь

Электрический ток в металлах, полупроводниках, электролитах

Действия электрического тока

Электрический ток. Источники тока

При касании двух электроскопов проводящим стержнем заряд частично с одного электроскопа переходит на другой. Происходит это в результате явления, которое называется электрическим током. Слово «ток» изначально означает «течение» или «движение». Сравнивают ток с течением реки, только движется в этом случае не вода.

Однако в опыте очень быстро происходит переход зарядов и количество их на обоих электроскопах уравнивается. Ток получается кратковременным и моментально прекращается. Если в самом начале эксперимента к проводнику прикрепить маленькую лампочку, она на короткий миг вспыхнет и тут же погаснет.

Когда говорят об электроэнергии дома, на транспорте, в промышленности, имеют в виду использование именно электрического тока. Если вдруг гаснут фонари, перестают работать электроприборы, останавливаются станки, это значит, что в проводах исчез ток.

Чтобы ток существовал, нужно:

• наличие носителей тока, то есть в веществе должны быть свободно перемещающиеся заряды;
• присутствие силы, которая заставляет заряды двигаться в заданном направлении.

Силой обладает электрическое поле, возникающее вокруг заряда. Для тока на длительное время требуются источники тока – это устройства, способные создать в проводящем веществе электрическое поле. Источники поддерживают в проводниках постоянный ток. Например, заряженная палочка источником тока не является, поэтому ее прикосновение не заставит лампочку светиться.

Управлять электричеством, создавать условия для электрического тока люди пытались в своих исследованиях давно. Первопроходцы изобретения источников тока: Луиджи Гальвани и Алессандро Вольта.

Источник

Анатом и физиолог Л. Гальвани в 1786 г. заметил, что при касании лапок лягушки одновременно разных металлов, мышцы резко содрогались.

Источник

 Гальвани назвал это явление «животным электричеством». Объяснить его смог А. Вольта. По его теории при контакте двух различных металлов, который происходил с помощью лапок лягушки, по телу ее проходил электрический ток. Лягушка представляла собой очень чувствительный электрометр. Вольта предложил заменить лягушку проводящей жидкостью. Но прежде Вольта провел опыт на себе. Он положил под язык и на язык монетки из разных металлов и соединил их тонкой проволокой. Во рту почувствовался специфический кисловатый вкус, который говорил о присутствии электрического тока.

В 1800 году вольта создал первый источник тока, так называемый вольтов столб. Он, взяв несколько пар пластинок из серебра и цинка, проложил между ними смоченные соленой водой картонки. Конструкцию выложил в столбик и к верхней и нижней пластинкам подсоединил провода. Получилось приспособление, поддерживающее электрический ток.

Вольтов столб Источник

Современные источники тока разнообразны. Но их объединяет наличие полюсов, на одном из них скапливаются заряды положительные, на другом – отрицательные. Если полюсы соединить проводами, образуется электрическое поле, свободные заряды начнут двигаться, создавая электрический ток

Источник

Во всех видах источников тока совершается работа по разделению зарядов на положительные и отрицательные, происходит превращение механической или внутренней энергии в электрическую:

• в электрофорной машине переход механической энергии вращающегося колеса;
• в термоэлементе превращение внутренней энергии нагревающихся спаянных проводов из разного металла;
• в фотоэлементе превращение энергии света (изучается в старших классах);
• в гальваническом элементе преобразование энергии химических реакций,

До сих пор часто используется гальванический элемент, называемый в быту батарейкой. Элемент имеет несложное строение. Основные его части:

• корпус из цинка;
• угольный стержень;
• раствор муки с нашатырем;
• мешочек со смесью угля и оксида марганца;
• смола.

Гальванический элемент Источник          

Устройство гальванического элемента Источник

Угольный стержень помещен в мешочек со смесью оксида марганца и угля. Все это находится внутри цинкового цилиндра. Так называемый клейстер из нашатыря и муки служит прослойкой между мешочком и корпусом. В этой конструкции под действием нашатыря цинковый корпус приобретает отрицательный заряд, а стержень из угля - положительный, и может возникнуть электрический ток.

Электрическая цепь

Имея источник тока и провода, можно сделать так, чтобы заряды были исследованы и как-то использованы человеком. Для этого служат потребители, иначе приемники, электрического тока:

• фонари и осветительные лампы;
• электроплиты;
• электродвигатели;
• бытовые электроприборы;
• промышленные электрические устройства.

Источник тока, потребитель, провода и выключатель – вот минимум основных элементов, которые образуют простейшую электрическую цепь.

Источник

Установиться ток может только в замкнутой цепи. Если нужно остановить движение зарядов, выключатель размыкают, в цепи возникает разрыв и ток прекращается.

Перед сборкой цепи ее обычно изображают схематически, чтобы было понятно, из каких элементов она состоит, и как они соединены. Такое изображение называется схемой электрической цепи. 

Источник

Для каждого элемента цепи придумано свое специальное обозначение

Условные обозначения на схеме просты и понятны. Одновременно они напоминают элементы цепи, например лампочка – кружок с крестиком внутри символизирует расходящиеся от центра светлые лучи. Около значка источника тока подписывают плюс и минус. Плюс пишется рядом с длинной палочкой, минус – около короткой.

На примере карманного фонарика можно увидеть разницу между схематическим изображением устройства и электрической схемой:

• а – фото фонарика;
• б – схематическое изображение фонарика (1 – корпус, 2 – кнопка выключателя, 3 – гальванические элементы, 4 – лампочка);

в – электрическая схема фонарика (содержит источник тока, лампочку (потребитель), выключатель и соединительные провода).

Источник

Электрический ток в металлах, полупроводниках, электролитах

Ток вовсе не означает, что каждая заряженная частица обязательно должна добраться от источника тока до потребителя, особенно, если речь идет о километровых проводах, передающих электрический ток от электростанций к местам потребления. Понять это можно, проведя аналогию с течением воды по трубам при открытии крана. Вода начинает течь везде одновременно, а из крана вытекает ближайшая к нему.

Что же представляет электрический ток в разных веществах?

Основные группы веществ, по которым движутся заряды, это:

• металлы;
• полупроводники;
• электролиты.

Твердые металлы по структуре обладают кристаллической решеткой, в узлах которой может находиться большое количество положительных ионов – атомов, от которых оторвались отрицательные электроны. Оторвавшиеся электроны являются свободными и беспорядочно блуждают по металлу.

При замыкании цепи вокруг металла создается электрическое поле, возникают силы, заставляющие свободные электроны двигаться в определенном направлении. Траектория движения электрона не будет прямой линией, так как на пути его находятся другие электроны и положительные ионы. Но общее направление тока будет соблюдаться

Итак,

Растворы кислот, солей и щелочей содержат положительные и отрицательные ионы. Такие растворы были названы электролитами. Положительные – это атомы, потерявшие электрон, а отрицательные ионы – это атомы, получившие лишний электрон. Попадая в электрическое поле, эти ионы начинают упорядоченно двигаться.

Электрическая цепь с электролитом Источник

Для демонстрации тока в электролитах в раствор опускают две пластины. Одна соединяется с положительным полюсом источника тока, другая – с отрицательным. И движение ионов будет распределяться следующим образом:

Итак,

Существуют вещества, у которых с ростом температуры или увеличением освещенности возникает возможность проводить электрический ток. Это происходит в результате увеличения энергии электронов. Они отрываются от атомов, становятся свободными носителями тока. Такие вещества называются полупроводниками (кремний, селен, германий и др.). В обычных условиях в полупроводниках тока нет.

Действия электрического тока

Движение заряженных частиц увидеть невозможно. Тогда как же обнаружить есть в цепи ток или нет? Наличие тока определяется по его действию:

• тепловому. Проводник с током нагревается;
• химическому. На опущенных в электролит проводниках в виде равномерного налета выделяются вещества, входящие в состав щелочей, кислот или солей;
• магнитному. Проводники при наличии в них тока притягивают железосодержащие предметы;
• физиологическому. Ток, проходя через живой организм приводит к сокращению мышц.

Жизнь человека сейчас невозможна без применения действий тока.

Тепловое действие используется:

в быту (электроплитки, кипятильники, чайники, утюги, электропечи, осветительные приборы и др.);

• в сельском хозяйстве (приготовление силоса, кормовые запарники, инкубаторы, обогрев теплиц, просушка льна и сена и др.);

Теплица 

Инкубатор 

в промышленности (электросварка, электросталеплавление).

Производство стали 

Химическое действие тока применяют для выделения чистых веществ, покрытия ровным, тончайшим слоем металлических изделий. Водопроводные краны, чайники, кастрюли, ложки, самовары и другие изделия прошли во время изготовления через электрический ток в электролитах. Например, ложка, опущенная в раствор хлорида натрия или хлорного золота, делается позолоченной, если через раствор пропустить электрический ток. (Химические процессы, которые происходят в этом случае изучаются в старших классах).

Напыление на ложке 

Работа электромагнитов основана на применении магнитного действия тока.

Подъем металлолома электромагнитом

Первые исследования электрического тока сделаны на основе его физиологического действия. Реакция лягушек на небольшие токи и ощущения самих экспериментаторов при прохождении небольшого тока через живое тело привели к созданию простейших источников тока.

Даже младшему школьнику известно, что ток может убить человека или животное. Но грамотное, научное использование электротока одновременно и помогает. Например, медицине в лечении различных заболеваний.

Запуск работы сердца

Электрические явления сопровождают современного человека повсюду. Но далеко еще не все изучено об электричестве. Его полезные и опасные свойства еще долго будут интересовать ученых и исследователей.