Тип Урока: Усвоение Новых Знаний.

Цель Урока: Пояснить Природу Возникновения Тока В Газах, Сформировать Представление О Самостоятельном И Несамостоятельном Разряде, Показать Практическое применение Газового Разряда.

Оборудование: Электрофорная Машина, Электроскоп, Свеча.

План урока

Этапы

Время

Приемы и методы

I. Проверка домашнего задания

10—15

Мин

Работа с учебником; ответы у доски и с места; экспресс-контроль знаний

П. Изучение нового материала

30—40

Мин

Пояснения учителя; демонстрации; просмотр видеоматериала; сообщения учащихся; записи на доске и в тетрадях

III. Закрепление нового материала

30—35

Мин

Беседа; самостоятельная работа учащихся

IV. Домашнее задание

2—5

Мин

Комментарий учителя; записи на доске и в дневниках

Ход урока

I. Проверка Домашнего Задания

Проводится по вопросам и упражнениям к параграфу учебника. Домашние задания 1 и 2 комментируются учащимися устно с места.

Экспресс-контроль знаний

Проводится по пособию [5].

II. Изучение Нового Материала

Когда мы вынимаем вилку из розетки, иногда можем увидеть небольшие голубоватые искорки. Подобные искры возникают, и когда бугель троллейбуса отходит от электропровода, а затем снова соединяется с ним. В этих случаях мы наблюдаем прохождение электрического тока через газ, или газовый разряд.




Вопросы классу

• Вспомните, к какому классу веществ относятся по своим электрическим свойствам газы?

• При каких условиях газ из диэлектрика может стать проводником?

Демонстрация 1. Около заряженного электроскопа пламенем свечи нагреваем воздух. Электроскоп сразу же разряжается.

Вывод: Нагретый воздух теряет свои изоляционные свойства. При нагревании происходит ионизация газа, в нем появляются свободные заряды, и газ становится проводником.

Запись в тетрадь. Процесс образования ионов и электронов в газах называется ионизацией.

Для отрыва электрона от атома необходима определенная энергия. Эту энергию газу можно сообщить и другим способом, например излучением — ультрафиолетовым, рентгеновским, радиоактивным.

Демонстрация 2. Приводим в действие электрофорную машину. Наблюдаем искры, проскакивающие между разрядниками.

Пояснение: оба конца разрядников находятся под электрическим напряжением, между ними существует электрическое поле. С отрицательно заряженного электрода могут отрываться отдельные электроны, которые начинают двигаться к аноду, создавая электрический ток. При высоких напряжениях энергии электронов может хватить на то, чтобы ионизировать на своем пути нейтральные атомы газа и «пополнить» ряды заряженных частиц.

Факторы, которые приводят к возникновению электронов и ионов в газах, называют ионизаторами. Если ионизатор перестает действовать, то газ снова становится диэлектриком: ионы и электроны, сталкиваясь, снова образуют нейтральные атомы и молекулы (происходит рекомбинация). Газовый разряд в этом случае прекращается. Такой разряд будем называть несамостоятельным газовым разрядом.

Запись в тетрадь. Самостоятельный газовый разряд — разряд, который не требует для своего поддержания внешнего ионизатора.




Различают Тлеющий, дуговой, искровой И Коронный Газовые разряды. (Этот материал можно изложить с помощью видеоматериала.)

Тлеющий Газовый Разряд

Наблюдается при малых давлениях (несколько тысяч Паскалей). Основными являются процессы ионизации электронным ударом и вторичной электронной эмиссии на катоде (под воздействием положительных ионов). Используют в газовых трубках, применяемых в рекламных щитах, в лампах дневного света. В газовых трубках баллон лампы чаще всего заполняют неоном (красное свечение) или аргоном (сине-зеленое свечение). Баллон лампы дневного света заполнен парами ртути и дает фиолетовое и ультрафиолетовое свечение, которое поглощается слоем люминофора и преобразуется в видимый свет.

Дуговой Газовый Разряд

Это непрерывный процесс прохождения электрического тока через воздушный зазор между электродами (роль одного из них может выполнять деталь). Сопровождается ярким свечением и сильным нагреванием электродов. Температура канала дуги достигает 5000—7000 °С (поверхность Солнца имеет температуру приблизительно 6000 °С). Происходит разряд благодаря термоэлектронной эмиссии с поверхности разогретого катода. Применяют в электросварке, металлургии, прожекторах.

Искровой Газовый Разряд

Возникает при высоких напряжениях. Происходит электрический пробой диэлектрика. Искровой разряд имеет вид ярких разветвляющихся зигзагообразных полосочек, длится всего несколько десятков микросекунд и обычно сопровождается звуковыми эффектами (потрескивание, треск, гром и т. д.). Дело в том, что температура газа, а следовательно, и давление в канале разряда значительно повышаются, в результате воздух быстро расширяется и возникают звуковые волны. В технике искровой разряд используют, например, для зажигания бензиновых двигателей, для обработки особо прочных металлов. Примером грандиозного искрового разряда в природе является молния.

Один из учащихся делает небольшое сообщение об особенностях возникновения молнии и правилах поведения во время грозы.

Коронный Газовый Разряд

Возникает на заостренных концах проводников. Вблизи острия появляется сильное электрическое поле, воздух ионизируется, и возникает разряд, внешне напоминающий корону. Чтобы умень-




Шить вероятность возникновения коронного разряда, увеличивают диаметр проводов.

Ионизированный газ, получаемый в процессе самостоятельного разряда, представляет собой особое состояние вещества — плазму. Чем выше температура, тем выше степень ионизации плазмы. Например, при 160 000 К В водородной плазме уже отсутствуют нейтральные атомы или молекулы. При температурах порядка миллиона градусов любое вещество находится в состоянии плазмы. В космическом пространстве это самое распространенное состояние вещества.

Различают холодную и горячую плазмы. Газоразрядная плазма — пример холодной плазмы. Большая концентрация заряженных частиц обусловливает одно из важнейших свойств плазмы — высокую электропроводность.

III. Закрепление Нового Материала

Вопросы для организации беседы

• Чем ионизация газа отличается от ионизации жидкости? {Ответ: При ионизации жидкости свободные электроны не образуются, при газовой ионизации наряду с ионами образуются свободные электроны.)

• Чем самостоятельный разряд отличается от несамостоятельного? При каких условиях несамостоятельный газовый разряд может стать самостоятельным?

• Что произойдет с электрической дугой, если охладить катод? анод? {Ответ: При охлаждении катода дуга гаснет — прекращается термоэлектронная эмиссия, при охлаждении анода — дуга горит.)

• Как называется состояние вещества в электрической дуге, в газоразрядных трубках, в верхних слоях атмосферы?

• Почему полярные сияния происходят чаще и активнее в периоды наибольшей солнечной активности?

• Каким образом электрон получает энергию для ударной ионизации?

• Какими способами можно ионизировать атомы газа?

• Почему провода линии высокого напряжения не покрыты изолирующей оболочкой?

• Почему говорят, что молния может находить зарытые под землей клады?

• Почему у альпинистов существует правило: ночуешь высоко в горах — все металлические предметы собери и сложи подальше от лагеря?







Задание классу

Объясните следующие опыты.

Опыт 1. Электрофорная машина заряжена. Однако искрового пробоя не возникает. В пространство между разрядниками вносят зажженную свечу — происходит разряд.