Конспект урока для по физике 8 класс "Ток в металлах"

Урок по теме «Электрический ток в металлах» в 8 классе

Составитель Сорокина Е.П

Учитель физики

ГБОУ СОШ №382

г. Санкт-Петербург

1. Актуализация опорных знаний

1)          Что такое электрический ток? (упорядоченное движение заряженных частиц)

2)          Перечислите условия существования электрического тока (поле,заряд,источник,проводник,замкнутая цепь)

3)          Какие вещества называют проводниками электричества? Диэлектриками?

4)           Работа со схемами.(рис.1,2)

5)          Где надо расположить источник тока, чтобы при замыкании ключа К₁ зазвенел звонок, а при замыкании ключа К₂ загорелась лампа? (Рис. 3, 4)

2. Изложение нового материала 

Чтобы избежать действия электрического тока при случайном прикосновении к электроприбору, под напряжением необходимо заземление, так как земля является проводником и, благодаря своим огромным размерам, может удерживать большой заряд. Заземление выполняют из металла. Самое известное из ранних определений металла было дано в середине XVIII века М.В. Ломоносовым: “Металлом называется светлое тело, которое ковать можно. Таких тел только шесть: золото, серебро, медь, олово, железо и свинец”. Спустя два с половиной века многое стало известно о металлах. К числу металлов относится более 75% всех элементов таблицы Д. И. Менделеева, и подобрать абсолютно точное определение для металлов – почти безнадежная задача. Все металлы являются проводниками электрического тока и в твердом состоянии имеют кристаллическое строение. Из курса химии известно, что валентные электроны в металлах легко покидают свой атом и становятся свободными. В узлах кристаллической решётки металлов расположены положительные ионы, а в пространстве между ними движутся электроны. Электроны не связаны с ядрами своих атомов и движутся беспорядочно, поэтому их называют свободными. В свою очередь, свободные электроны в металлах называют электронным газом.

Электронная проводимость в металлах

Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решётки. Поэтому в обычных условиях металл электрически нейтрален. Если в металлах создать электрическое поле, то свободные электроны продолжат двигаться хаотически и  будут смещаться в сторону положительного полюса источника тока. Затем движение электронов становится направленным и возникает электрический ток.

Проводимость металлов обусловлена движением свободных электронов – 1913г.

Л. И. Мандельштам (1879—1949; основатель школы радиофизиков) и Н. Д. Папалекси (1880 — 1947; крупнейший советский физик, академик, председатель Всесоюзного научного совета по радиофизике и радиотехнике при АН СССР) в 1913 году поставили оригинальный опыт по установлению природы тока в металлах.

Взяли катушку с проводом и стали крутить ее в разные стороны. Раскрутят, к примеру, по часовой стрелке, потом резко остановят и — назад. Рассуждали они примерно так: если металлический проводник привести в быстрое движение, а затем резко остановить, то, когда катушка внезапно останавливается, электроны еще некоторое время должны двигаться по инерции. В результате в проводнике возникнет кратковременный ток, который можно зафиксировать гальванометром. Подсоединили к концам провода телефон и услышали звук. Раз в телефоне слышен звук, следовательно, через него ток протекает. Опыт Мандельштама и Папалекси в 1916 году повторили американские ученые Толмен и Стюарт.

Скорость движения самих электронов в проводнике под действием электрического поля мала (несколько мм в секунду).  Но почему при замыкании электрической цепи лампочка загорается практически мгновенно?

Электрическое поле распространяется с огромной скоростью (близкой к с = 300 000 км/с) по всей длине проводника. Под действием электрического поля в упорядоченное движение приходят свободные электроны, находящиеся не только в подводящих проводниках, но и в спирали самой лампы. Поэтому, когда говорят о скорости распространения электрического тока в проводнике, то имеют в виду скорость распространения по проводнику электрического поля.

За направление электрического тока принято упорядоченное движение положительно заряженных частиц, т. е. направление движения от положительного полюса источника тока к отрицательному.

Существуют два направления электрического тока

1.        Истинное направление.

 Это направление от минуса источника до его плюса. В этом направлении идут электроны, поэтому направление называется истинным.

            2.Техническое направление

Техническое направление противоположно истинному. Это направление от плюса источника до его минуса. Техническое направление возникло исторически. Когда люди не знали природы тока, то установили, чтобы все показывали одинаково от плюса к минусу. Когда узнали что ток это поток электронов, движущийся от минуса к плюсу, то решили это направление оставить и назвать его техническим и пользоваться им в технике.

Возникает вопрос, когда и каким направлением пользоваться.

Когда речь идет о природе тока, то нужно пользоваться истинным направлением. В остальных случаях пользуются техническим направлением.

Работа с учебником

• В чём заключается явление сверхпроводимости?

Итог урока

·         Каков характер движения электронов в металлах при отсутствии электрического поля? (хаотически)

·         А при наличии электрического поля? (упорядоченно)

·         Что представляет собой электрический ток в металлах?

·         Как была доказана природа электрического тока в металлах? (опыт)