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Insegnante di fisica presso la Nevinnomyssk Energy Technical School Pak Olga Ben-Ser
"Corrente elettrica nei gas"

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Il processo della corrente che scorre attraverso i gas è chiamato scarica elettrica nei gas. La scomposizione delle molecole del gas in elettroni e ioni positivi è chiamata ionizzazione del gas
A temperatura ambiente i gas sono dielettrici. Il riscaldamento di un gas o l'irradiazione con raggi ultravioletti, raggi X e altri raggi provoca la ionizzazione degli atomi o delle molecole del gas. Il gas diventa un conduttore.

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I portatori di carica si formano solo durante la ionizzazione. Portatori di carica nei gas: elettroni e ioni
Se gli ioni e gli elettroni liberi si trovano in un campo elettrico esterno, iniziano a muoversi in una direzione e creano una corrente elettrica nei gas.
Meccanismo di conducibilità elettrica dei gas

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Dimissioni non autosufficienti
Il fenomeno della corrente elettrica che scorre attraverso un gas, osservato solo sotto la condizione di qualche influenza esterna sul gas, è chiamato scarica elettrica non autosufficiente. Se non c'è tensione sugli elettrodi, il galvanometro collegato al circuito mostrerà zero. Con una piccola differenza di potenziale tra gli elettrodi del tubo, le particelle cariche iniziano a muoversi e si verifica una scarica di gas. Ma non tutti gli ioni risultanti raggiungono gli elettrodi. All’aumentare della differenza di potenziale tra gli elettrodi del tubo aumenta anche la corrente nel circuito.

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Dimissioni non autosufficienti
Ad una certa tensione, quando tutte le particelle cariche formate nel gas dallo ionizzatore al secondo raggiungono gli elettrodi durante questo periodo. La corrente raggiunge la saturazione. Caratteristiche corrente-tensione di una scarica non autosufficiente

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Il fenomeno del passaggio della corrente elettrica attraverso un gas, indipendentemente dagli ionizzatori esterni, è chiamato scarica di gas indipendente in un gas. L'elettrone, accelerato dal campo elettrico, si scontra con ioni e molecole neutre nel suo percorso verso l'anodo. La sua energia è proporzionale all'intensità del campo e al libero cammino medio dell'elettrone. Se l'energia cinetica dell'elettrone supera il lavoro che deve essere compiuto per ionizzare l'atomo, allora quando l'elettrone entra in collisione con l'atomo, viene ionizzato, chiamato ionizzazione per impatto elettronico.
Un aumento simile a una valanga del numero di particelle cariche in un gas può iniziare sotto l'influenza di un forte campo elettrico. In questo caso lo ionizzatore non è più necessario.
Autoscarica

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Una scarica corona si osserva a pressione atmosferica in un gas situato in un campo elettrico altamente disomogeneo (vicino a punte, fili di linee ad alta tensione, ecc.), la cui regione luminosa spesso assomiglia a una corona (ecco perché è stata chiamata corona).
Tipi di autoscarica

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Scarica a scintilla - Una scarica intermittente in un gas che si verifica con un'elevata intensità di campo elettrico (circa 3 MV/m) nell'aria a pressione atmosferica. Una scarica a scintilla, a differenza di una scarica a corona, porta alla rottura del traferro. applicazione: fulmine, per accendere una miscela combustibile in un motore a combustione interna, lavorazione con scintilla elettrica di metalli
Tipi di autoscarica

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Scarica ad arco - (arco elettrico) una scarica in un gas che avviene a pressione atmosferica e una piccola differenza di potenziale tra elettrodi ravvicinati, ma l'intensità della corrente nell'arco elettrico raggiunge decine di ampere. Applicazione: faretto, saldatura elettrica, taglio di metalli refrattari.
Tipi di autoscarica

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La corrente elettrica è il movimento ordinato di particelle cariche. Per ottenere corrente elettrica in un conduttore è necessario creare un campo elettrico al suo interno. Sotto l'influenza di questo campo, le particelle cariche che possono muoversi liberamente in questo conduttore inizieranno a muoversi nella direzione dell'azione delle forze elettriche su di esse. Nasce una corrente elettrica: affinché una corrente elettrica possa esistere a lungo in un conduttore, è necessario mantenere un campo elettrico al suo interno per tutto questo tempo. Un campo elettrico nei conduttori viene creato e può essere mantenuto a lungo da fonti di corrente elettrica.

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Poli della sorgente di corrente

Esistono diverse fonti di corrente, ma in ciascuna di esse si lavora per separare le particelle caricate positivamente e negativamente. Le particelle separate si accumulano ai poli della sorgente di corrente. Questo è il nome dei luoghi a cui i conduttori sono collegati tramite terminali o morsetti. Un polo della fonte di corrente è carico positivamente e l'altro negativamente.

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Fonti attuali

Nelle fonti attuali, nel processo di separazione delle particelle cariche, il lavoro meccanico viene convertito in lavoro elettrico. Ad esempio, in una macchina elettroforica (vedi figura), l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica

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Circuito elettrico e suoi componenti

Per utilizzare l'energia della corrente elettrica, devi prima avere una fonte di corrente. I motori elettrici, le lampade, le piastrelle, tutti i tipi di elettrodomestici sono chiamati ricevitori o consumatori di energia elettrica.

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Simboli utilizzati nei diagrammi

L'energia elettrica deve essere fornita al ricevitore. Per fare ciò, il ricevitore è collegato ad una fonte di energia elettrica tramite fili. Per accendere e spegnere i ricevitori al momento giusto, vengono utilizzati tasti, interruttori, pulsanti e interruttori. La sorgente di corrente, i ricevitori, i dispositivi di chiusura collegati tra loro tramite fili costituiscono il circuito elettrico più semplice. Perché ci sia corrente nel circuito, deve essere chiuso. Se il filo si rompe in qualche punto, la corrente nel circuito si interromperà .

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schema

I disegni che mostrano i metodi per collegare i dispositivi elettrici in un circuito sono chiamati diagrammi. La figura a) mostra un esempio di circuito elettrico.

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Corrente elettrica nei metalli

La corrente elettrica nei metalli è il movimento ordinato di elettroni liberi. La prova che la corrente nei metalli è causata dagli elettroni sono stati gli esperimenti dei fisici del nostro paese L.I. Mendelštam e N.D. Papaleksi (vedi figura), così come i fisici americani B. Stewart e Robert Tolman.

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Nodi reticolari metallici

Gli ioni positivi si trovano nei nodi del reticolo cristallino del metallo e gli elettroni liberi si muovono nello spazio tra loro, cioè non associati ai nuclei dei loro atomi (vedi figura). La carica negativa di tutti gli elettroni liberi è uguale in valore assoluto alla carica positiva di tutti gli ioni reticolari. Pertanto, in condizioni normali il metallo è elettricamente neutro.

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Movimento degli elettroni

Quando si crea un campo elettrico in un metallo, esso agisce sugli elettroni con una certa forza e imprime un'accelerazione nella direzione opposta alla direzione del vettore dell'intensità del campo. Pertanto, in un campo elettrico, gli elettroni che si muovono casualmente vengono spostati in una direzione, cioè muoversi in modo ordinato.

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Il movimento degli elettroni ricorda in parte la deriva dei banchi di ghiaccio durante la deriva del ghiaccio...

Quando, muovendosi in modo casuale e scontrandosi tra loro, vanno alla deriva lungo il fiume. Il movimento ordinato degli elettroni di conduzione costituisce la corrente elettrica nei metalli.

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Azione della corrente elettrica.

Possiamo giudicare la presenza di corrente elettrica in un circuito solo dai vari fenomeni provocati dalla corrente elettrica. Tali fenomeni sono chiamati azioni attuali. Alcune di queste azioni sono facili da osservare sperimentalmente.

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Effetto termico della corrente...

...può essere osservato, ad esempio, collegando un filo di ferro o nichel ai poli di una sorgente di corrente. Allo stesso tempo, il filo si riscalda e, essendosi allungato, si affloscia leggermente. Può anche essere rovente. Nelle lampade elettriche, ad esempio, un sottile filo di tungsteno viene riscaldato dalla corrente e produce una luce brillante

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L'effetto chimico della corrente...

... è che in alcune soluzioni acide, quando una corrente elettrica le attraversa, si osserva un rilascio di sostanze. Le sostanze contenute nella soluzione si depositano sugli elettrodi immersi in questa soluzione. Ad esempio, quando la corrente viene fatta passare attraverso una soluzione di solfato di rame, il rame puro verrà rilasciato in corrispondenza di un elettrodo caricato negativamente. Questo viene utilizzato per ottenere metalli puri.

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Effetto magnetico della corrente...

... può anche essere osservato sperimentalmente. Per fare ciò, un filo di rame ricoperto di materiale isolante deve essere avvolto attorno a un chiodo di ferro e le estremità del filo devono essere collegate a una fonte di corrente. Quando il circuito è chiuso, il chiodo diventa una calamita e attrae piccoli oggetti di ferro: chiodi, limatura di ferro, limatura. Con la scomparsa della corrente nell'avvolgimento il chiodo si smagnetizza.

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Consideriamo ora l'interazione tra un conduttore percorso da corrente e un magnete.

L'immagine mostra una piccola cornice appesa a fili su cui sono avvolte diverse spire di sottile filo di rame. Le estremità dell'avvolgimento sono collegate ai poli della sorgente di corrente. Di conseguenza, c'è corrente elettrica nell'avvolgimento, ma il telaio rimane immobile. Se ora la cornice viene posizionata tra i poli del magnete, inizierà a ruotare.

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Direzione della corrente elettrica.

Poiché nella maggior parte dei casi si tratta di corrente elettrica nei metalli, sarebbe ragionevole prendere come direzione della corrente nel circuito la direzione del movimento degli elettroni nel campo elettrico, ad es. supponiamo che la corrente sia diretta dal polo negativo della sorgente a quello positivo. La direzione della corrente veniva convenzionalmente considerata la direzione in cui si muovono le cariche positive nel conduttore, cioè direzione dal polo positivo della sorgente di corrente al negativo. Questo è preso in considerazione in tutte le regole e leggi della corrente elettrica.

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Forza attuale Unità di forza attuale.

La carica elettrica che attraversa la sezione trasversale del conduttore in 1 s determina l'intensità della corrente nel circuito. Ciò significa che l'intensità della corrente è uguale al rapporto tra la carica elettrica q che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore e il tempo del suo passaggio t. Dove sono la forza attuale.

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Esperienza sull'interazione di due conduttori con la corrente.

Alla Conferenza Internazionale sui Pesi e le Misure del 1948 si decise di basare la definizione dell'unità di corrente sul fenomeno dell'interazione di due conduttori con la corrente. Facciamo prima la conoscenza di questo fenomeno sperimentalmente...

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Esperienza

La figura mostra due conduttori diritti flessibili posizionati paralleli tra loro. Entrambi i conduttori sono collegati a una sorgente di corrente. Quando il circuito è chiuso, la corrente scorre attraverso i conduttori, a seguito dei quali interagiscono: si attraggono o si respingono, a seconda della direzione delle correnti al loro interno. La forza di interazione tra conduttori e corrente può essere misurata; dipende dalla lunghezza del conduttore, dalla distanza tra loro, dall'ambiente in cui si trovano i conduttori e dall'intensità della corrente nei conduttori.

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Unità di corrente.

L'unità di corrente è la corrente alla quale tratti di tali conduttori paralleli lunghi 1 m interagiscono con una forza di 0,0000002 N. Questa unità di corrente si chiama ampere (A) poiché prende il nome dallo scienziato francese Andre Ampere.

Quando si misura la corrente, l'amperometro è collegato in serie al dispositivo in cui viene misurata la corrente. In un circuito costituito da una sorgente di corrente e da una serie di conduttori collegati in modo che l'estremità di un conduttore sia collegata all'inizio di un altro, l'intensità di corrente in tutte le sezioni è la stessa.

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La forza attuale è una caratteristica molto importante di un circuito elettrico. Chi lavora con i circuiti elettrici dovrebbe sapere che una corrente fino a 1 Ma è considerata sicura per il corpo umano. La forza attuale superiore a 100 Ma porta a gravi danni al corpo.

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Presentazione sul tema: Corrente elettrica nei conduttori

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Descrizione diapositiva:

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LEZIONE N. 1 ARGOMENTO: CORRENTE ELETTRICA. OBIETTIVI: 1. Ripetizione, approfondimento e assimilazione di nuove conoscenze sul tema “Corrente elettrica”. 2. Sviluppo del pensiero analitico e di sintesi. 3. Promuovere motivazioni all'apprendimento e un atteggiamento positivo nei confronti della conoscenza. TIPO DI LEZIONE: Lezione sull'apprendimento di nuovo materiale. TIPO DI LEZIONE: Dialogo-comunicazione. ATTREZZATURA: Kit da laboratorio per la misura della corrente in un circuito

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H O D U R O K A. I Momento organizzativo: 1. Dichiarazione dell'argomento e degli obiettivi della lezione. 2. Concetti di base: Tipi di interazione. Interazione elettromagnetica. Cariche elettriche. Campo elettrico sue proprietà e caratteristiche. Lavoro sul campo elettrico. Energia del campo elettrico. Elettricità. Movimento delle cariche in un conduttore. Direzione della corrente elettrica. Forza attuale. Forza attuale dal punto di vista di MKT. Corrente elettrica costante.

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II Indagine (frontale): Tipologie di interazione. Interazione elettromagnetica. Cariche elettriche. Interazione elettrica spese. Sistemi stabili e instabili di cariche elettriche. Campo elettrico. Proprietà del campo elettrico. Caratteristiche del campo elettrico. Lavoro sul campo elettrico. Energia del campo elettrico. Elettricità.

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3. Quali sono le principali caratteristiche, proprietà, struttura del campo delle cariche in movimento? Una carica elettrica in movimento è la sorgente di un campo elettromagnetico; campo di vortice; le linee elettriche sono chiuse. La struttura del campo elettromagnetico di un dipolo che esegue oscillazioni armoniche.

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3. Cosa indica la forza attuale? 4. La forza attuale come grandezza fisica. 5. Come si sceglie la direzione della corrente elettrica? 6. Come viene misurata la corrente? 7. Cos'è la cosiddetta corrente elettrica continua? 8. Quale dispositivo misura la forza attuale? Cosa sai di questo dispositivo? 9. Assemblare il circuito e misurare la corrente nel circuito. A La misura quantitativa della corrente elettrica è l'intensità di corrente I - una quantità fisica scalare pari al rapporto tra la carica Δq trasferita attraverso la sezione trasversale del conduttore (Fig. 1.8.1) nell'intervallo di tempo Δt e questo intervallo di tempo. Si considera che la direzione della corrente elettrica sia la direzione del movimento delle cariche libere positive. La forza attuale è misurata in ampere - "A". L'ampere è l'unità di misura base. A = C/s Se l'intensità della corrente e la sua direzione non cambiano nel tempo, tale corrente viene detta costante.

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12. Dove viene utilizzata la corrente elettrica continua? 10. Abbiamo già confrontato l'intensità del movimento delle particelle cariche nel conduttore con l'intensità del movimento delle auto attraverso un posto di blocco sull'autostrada. Cosa caratterizza l'intensità del movimento direzionale delle particelle cariche in un conduttore? Δq = qN; N=nV = nSΔl; I = qnSvΔt/Δt. I = qnSv L'intensità caratterizza l'entità della carica elettrica che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore in 1 s, o l'intensità della corrente. 11. Come calcolare la forza attuale dal punto di vista di MKT? Intensità attuale dal punto di vista MKT: I=Δq/Δt; diapositiva n. 10

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VI Prova di apprendimento. Il movimento degli elettroni in un conduttore metallico posto in un campo elettrico A è termico caotico, B è ordinato nella direzione dell'intensità del campo elettrico, C è il risultato della sovrapposizione del movimento ordinato degli elettroni sul campo termico caotico, D coincide con la direzione della corrente elettrica nel conduttore. 2. In quali unità viene misurata la corrente? A – Cl, B – Cl/s, C – Cl s, D – A. 3. Da cosa dipende l'intensità della corrente in un conduttore? A – dalla quantità di carica, la sua velocità, concentrazione e area della sezione trasversale del conduttore, B – dalla quantità di carica, la sua velocità, concentrazione e lunghezza del conduttore, C – dalla quantità di carica che lo attraversa la sezione trasversale del conduttore e il tempo del suo passaggio, D – sulla tensione alle estremità del conduttore e la resistenza del conduttore. (L'opzione 1 è completata, l'opzione 2 viene controllata con pasta rossa). Il lavoro viene completato entro 5 minuti (4+1) e sottoposto al docente.

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VI Riflessione. 1. Il movimento degli elettroni in un conduttore metallico posto in un campo elettrico B è il risultato della sovrapposizione del movimento ordinato degli elettroni a quello termico caotico. 2. In quali unità viene misurata la corrente? B – C/s, D – A. 3. Cosa determina l'intensità della corrente in un conduttore? A – sull’entità della carica, la sua velocità, concentrazione e area della sezione trasversale del conduttore, B – sull’entità della carica che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore e il tempo del suo passaggio, D – sulla tensione alle estremità del conduttore e sulla resistenza del conduttore. VII Riassumendo.

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Descrizione diapositiva:

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Didascalie delle diapositive:

Corrente elettrica continua

La corrente elettrica è il movimento ordinato (diretto) di particelle cariche.

La corrente elettrica è il movimento ordinato di particelle cariche. Per l'esistenza della corrente elettrica sono necessarie le seguenti condizioni: La presenza di cariche elettriche libere nel conduttore; La presenza di un campo elettrico esterno per il conduttore.

L'intensità della corrente è uguale al rapporto tra la carica elettrica q che passa attraverso la sezione trasversale del conduttore e il tempo del suo passaggio t. I= I - intensità di corrente (A) q- carica elettrica (C) t- tempo (s) g t

Unità attuale -7

Ampere Andre Marie Nato il 22 gennaio 1775 a Polemiers vicino a Lione da una famiglia aristocratica. Ha ricevuto un'istruzione domestica e si è impegnato nella ricerca sulla connessione tra elettricità e magnetismo (Ampère ha chiamato questa gamma di fenomeni elettrodinamica). Successivamente sviluppò la teoria del magnetismo. Ampère morì a Marsiglia il 10 giugno 1836.

Amperometro L'amperometro è un dispositivo per misurare la corrente. L'amperometro è collegato in serie al dispositivo in cui viene misurata la corrente.

APPLICAZIONE DELLA CORRENTE ELETTRICA

Effetto biologico della corrente

Effetto termico della corrente

L'effetto chimico della corrente elettrica fu scoperto per la prima volta nel 1800.

Effetto chimico della corrente

Effetto magnetico della corrente

Effetto magnetico della corrente

Confrontare gli esperimenti effettuati nelle figure. Cosa hanno in comune le esperienze e in cosa differiscono? Una fonte di corrente è un dispositivo in cui un tipo di energia viene convertito in energia elettrica. Dispositivi che separano le cariche, ad es. che creano un campo elettrico sono chiamate sorgenti di corrente.

La prima batteria elettrica apparve nel 1799. È stato inventato dal fisico italiano Alessandro Volta (1745-1827) - fisico, chimico e fisiologo italiano, inventore di una fonte di corrente elettrica continua. La sua prima fonte di corrente, la “colonna voltaica”, fu costruita in stretta conformità con la sua teoria dell’elettricità “metallica”. Volta pose alternativamente diverse dozzine di piccoli cerchi di zinco e argento uno sopra l'altro, ponendo tra loro della carta inumidita con acqua salata.

Sorgente di corrente meccanica: l'energia meccanica viene convertita in energia elettrica. Fino alla fine del XVIII secolo tutte le fonti tecniche attuali si basavano sull'elettrificazione per attrito. La più efficace di queste fonti è diventata la macchina elettroforica (i dischi della macchina vengono ruotati in direzioni opposte. A causa dell'attrito delle spazzole sui dischi, sui conduttori della macchina si accumulano cariche di segno opposto).

Sorgente di corrente termica: l'energia interna viene convertita in energia elettrica Termocoppia Termocoppia (termocoppia): due fili di metalli diversi devono essere saldati a un'estremità, quindi il punto di giunzione viene riscaldato, quindi in essi si forma una corrente. Le cariche vengono separate quando la giunzione viene riscaldata. Gli elementi termici vengono utilizzati nei sensori di temperatura e nelle centrali geotermiche come sensore di temperatura. Termocoppia

L'energia luminosa viene convertita in energia elettrica mediante pannelli solari. Fotocellula a batteria solare. Quando alcune sostanze vengono illuminate dalla luce, in esse appare una corrente; l'energia luminosa viene convertita in energia elettrica. In questo dispositivo, le cariche vengono separate sotto l'influenza della luce. Le batterie solari sono costituite da fotocellule. Sono utilizzati nelle batterie solari, nei sensori di luce, nelle calcolatrici e nelle videocamere. Fotocellula

Generatore elettromeccanico. Gli oneri vengono separati eseguendo lavori meccanici. Utilizzato per la produzione di energia elettrica industriale. Generatore elettromeccanico Il generatore (dal latino generatore - produttore) è un dispositivo, apparato o macchina che produce qualsiasi prodotto.

Riso. 1 fig. 2fig. 3 Quali fonti attuali vedi nelle immagini?

Progettazione di una cella galvanica Una cella galvanica è una sorgente di corrente chimica in cui l'energia elettrica viene generata come risultato della conversione diretta dell'energia chimica mediante una reazione di ossido-riduzione.

Una batteria può essere composta da più celle galvaniche.

Una batteria (dal latino accumulatore - collettore) è un dispositivo per immagazzinare energia ai fini del suo utilizzo successivo.

Sorgente di corrente Metodo di separazione della carica Applicazione Fotocellula Azione della luce Batterie solari Termoelemento Riscaldamento delle giunzioni Misurazione della temperatura Generatore elettromeccanico Esecuzione di lavori meccanici Produzione di elettricità industriale. energia Cella galvanica Reazione chimica Torce elettriche, radio Batteria Reazione chimica Automobili Classificazione delle fonti di corrente

Come si chiama la corrente elettrica? (La corrente elettrica è il movimento ordinato di particelle cariche.) 2. Cosa può far sì che le particelle cariche si muovano in modo ordinato? (Campo elettrico.) 3. Come si può creare un campo elettrico? (Con l'aiuto dell'elettrificazione.) 4. Una scintilla generata in una macchina elettroforica può essere chiamata corrente elettrica? (Sì, poiché esiste un movimento ordinato a breve termine di particelle cariche?) Fissare il materiale. Domande:

5. Quali sono i poli positivo e negativo di una fonte di corrente? 6. Quali fonti attuali conosci? 7. Si verifica una corrente elettrica quando una sfera metallica carica viene messa a terra? 8. Le particelle cariche si muovono in un conduttore quando la corrente lo attraversa? 9. Se prendi una patata o una mela e ci infili delle piastre di rame e zinco. Collegare poi a queste piastre una lampadina da 1,5V. Cosa farai? Fissare il materiale. Domande:

Risolviamo il problema 5.2 in classe Pagina 27

Per l'esperimento avrai bisogno di: Un tovagliolo di carta resistente; fogli per alimenti; forbici; monete di rame; sale; acqua; due fili di rame isolati; piccola lampadina (1,5 V). Le tue azioni: sciogli un po' di sale nell'acqua; Taglia con attenzione la carta assorbente e la pellicola in quadrati leggermente più grandi delle monete; Immergere i quadrati di carta in acqua salata; Metti una pila una sull'altra: una moneta di rame, un pezzo di carta stagnola, un'altra moneta e così via più volte. Dovrebbe esserci della carta in cima alla pila e una moneta in fondo. Far scorrere l'estremità protetta di un filo sotto la pila e collegare l'altra estremità alla lampadina. Posiziona un'estremità del secondo filo sopra la pila e collega anche l'altra estremità alla lampadina. Quello che è successo? Progetto casa. Costruisci una batteria.

Risorse e letteratura utilizzata: Kabardin O.F. Physics, 8th grade M.: Prosveshchenie, 2014. Tomilin A.N. Storie sull'elettricità. http://ru.wikipedia.org http:// www.disel.r u http:// www.fizika.ru http:// www.edu.doal.ru http:// scuole.mari-el.ru http :// www.iro.yar.ru Compiti a casa: § 5,6,7 pagina 27, compito n. 5.1; Progetto casa. Realizza una batteria (le istruzioni vengono fornite a ogni studente).