Система демонстрационных опытов по темам раздела «Постоянный ток и ток в разных средах».

Система демонстрационных опытов по темам раздела «Постоянный ток и ток в разных средах».

1 Действия электрического тока.

Тепловое действие тока можно наблюдать, например, присоединив к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку (рис.1). Проволока нагревается и, удлинившись поэтому, слегка провисает. Ее даже можно раскалить докрасна. В электрических лампах, например, тонкая вольфрамовая проволочка накалива­йся током до яркого свечения.[5, 10]

Химическое действие тока состоит в том, что в некоторых растворах кислот (солей, щелочей) при прохождении через них электрического тока наблюдается выделение веществ, содержащихся в растворе, которые откладываются на электродах, опущенных в этот растворов. Например, при пропускании тока через раствор медного купороса на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь.

Магнитное действие тока также можно наблюдать на опыте. Для этого медный провод, покрытый изоляционным материалом, нужно намотать на железный гвоздь, а концы провода соединить с источником тока. Когда цепь замкнута, гвоздь становится магнитом (намагничивается) и притягивает небольшие железные предметы: гвоздики, железные стружки, опилки. С исчезновением тока в обмотке (при размыкании цепи) гвоздь размагничивается.

2 Измерение силы тока.

В цепи, состоящей из источника тока и ряда провод­ников, соединенных так, что конец одного проводника соединяется с началом другого, сила тока во всех участ­ках одинакова. Это следует из того, что заряд, прохо­дящий через любое поперечное сечение проводников цепи в 1 с, одинаков. Когда в цепи существует ток, то заряд нигде в проводниках цепи не накапливается, по­добно тому как нигде в отдельных частях трубы не собирается вода, когда она течет по трубе. Поэтому при измерении силы тока амперметр можно включать в лю­бое место цепи, состоящей из ряда последовательно соеди­ненных проводников, так как сила тока во всех точках цепи одинакова. Если включить один амперметр в цепь до лампы, другой после, то оба они покажут одинаковую силу тока.

3 Измерение напряжения.

Вольтметр включают иначе, чем амперметр. На рисун­ке изображена электрическая цепь, в которую вклю­чены электрическая лампа, амперметр и вольтметр. На рисунке показана схема такой цепи. Амперметром в этой цепи измеряют силу тока в лампе, для этого он включен в цепь последовательно с ней. Вольтметр должен показывать напряжение, существующее на зажимах лампы. Поэтому его включают в цепь не последовательно с лампой, а так, как показано на рисунке и на схеме. Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напря­жение. Такое включение прибора называют параллельным.[5]

2.        

4.       Зависимость силы тока от напряжения.

Замыкают цепь и отмечают показания приборов. Затем присоединяют к первому аккумулятору второй такой же аккумулятор и снова замыкают цепь. Напряжение на спирали при этом увеличится вдвое, и амперметр покажет вдвое большую силу тока. При трех аккумуляторах напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько же раз увеличивается сила тока.

Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нем. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах провод­ника.

5.Электрическое сопротивление проводников.

Если вместо железной проволоки АВ включить в цепь такой же длины и сечения никелиновую проволоку СД, то сила тока в цепи уменьшится, а если включить мед­ную EF, то сила тока значительно увеличится.

На рисунке изображена электрическая цепь, в кото­рую включен железный проводник АВ. На этой же пане­ли укреплены проводники из никелина и меди, которые поочередно включают в цепь. Напряжение на концах проводников поддерживается постоянным, а сила тока оказывается различной. Значит, сила тока в цепи зави­сит не только от напряжения, но и от свойств проводни­ков, включенных в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные провод­ники обладают различным электрическим сопротивле­нием.

6.Закон Ома для участка цепи.

Обобщая результаты опытов, приходим к выводу: сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопро­тивлению проводника.

7.Расчет сопротивления проводника.

1.       никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;

2.       никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);

3.       никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряже­ние — вольтметром.

Зная напряжение на концах проводника и силу тока в нем, по закону Ома можно определить сопротивление каждого из проводников.

Выполнив указанные опыты, мы установим, что:

1.       из двух никелиновых проволок одинаковой толщи­ны более длинная проволока имеет большее сопротив­ление;

2.       из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока с меньшим поперечным сечением;

3.       никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его разме­ров и вещества, из которого изготовлен проводник, впер­вые на опытах изучил Ом. Он установил, что сопротив­ление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

8 Соединение проводников.

1) Последовательное 2) Параллельное

соединение: соединение:

            

9.       Нагревание проводника с током.

Нагретый проводник ярко светится в темном кабинете. Ярко-оранжевая дуга раскаленного электрическим током проводника неизменно вызывает возгласы восторга у учащихся и запомина­ется ими на всю жизнь.

10.Плавкий предохранитель.

В изолирующих штативах укреплены две полоски алюминие­вой фольги. Концы полосок срезаны под углом. Полоски фольги включены в цепь, состоящую из двух параллельно соединенных ламп мощностью 100 и 500 Вт. Мощная лампа имеет отдельный выключатель.

Перед демонстрацией опыта ученикам объясняют назначение плавкого предохранителя как устройства для защиты электри­ческих цепей от перегрузки. Перегрузка может возникнуть из-за включения дополнительных потребителей электроэнергии или из-за короткого замыкания в цепи.

11.Контактная электросварка.

12 Односторонняя проводимость диода.

Анод демонстрационного вакуумного диода через гальвано­метр соединяют с положительным полюсом регулируемого ис­точника тока (ВУП-1 или ВУП-2). Катод диода соединяют с от­рицательным полюсом источника тока. Отдельными проводами» нить Накала диода подключают к выводам переменного напря­жения 6,3 В.

напряжения в анодной цепи диода, отмечают появление тока, проходящего через диод.

13.   Использование двухэлектродной электронной лампы для выпрямления переменного тока.

Явление односторонней проводимости двухэлектродной элект­ронной лампы применяется для выпрямления переменного тока.

14.Зависимость сопротивления металла от температуры.

15.Зависимость электропроводности полупроводника от температуры.]

16.Действие автоматического сигнализатора температуры.

17. Несамостоятельный разряд.

Для опыта можно использовать люминесцентную лампу из оборудования физического кабинета даже в том случае, если нити накала лампы перегорели. У лампы с перегоревшими нитя­ми накала штырьки на обоих концах должны быть соединены между собой.