Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку icon

Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку




Скачати 78.28 Kb.
НазваТема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку
Дата конвертації25.03.2014
Розмір78.28 Kb.
ТипДокументи

Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми)

Мета уроку:

навчальна: пояснити використання електричного струму у газах.

розвиваюча: показати роль фізичного знання вжитті людини та в суспільному розвитку;

виховна: формувати інтерес до вивчення фізики

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

  1. Організаторські питання (3 хв)

  2. Вивчення нового матеріалу (30 хв)

  3. Закріплення вивченого матеріалу (10 хв)

  4. Домашнє завдання (2 хв)

Хід уроку

1. Організаторські питання

Аналіз контрольної роботи

2. Вивчення нового матеріалу

Електричний струм в газах. З курсу фізики 9 класу вам відомо, що: в природному стані гази є діелектриками. Тому, що в звичайних умовах в газі майже немає вільних носіїв заряду, рух яких міг би створити електричний струм. Про це свідчить дослід. http://festival.1september.ru/articles/412143/img1.jpg

Якщо розташувати дві металеві пластини паралельно одна одній, з'єднати одну з стержнем, а другу з корпусом електрометра і зарядити їх різнойменними зарядами,то, спостерігаючи за показами електрометра, можна констатувати, що він не розряджається. Значить, при невеликих значеннях напруги через повітря між пластинами електричний струм не проходить. Ізоляційні властивості газів (повітря) пояснюються відсутністю в них вільних електричних зарядів: атоми і молекули газів в природному стані є нейтральними. Для того, щоб газ став провідником струму необхідно створити в ньому вільні носії заряду, тобто, перетворити нейтральні молекули (чи атоми) газу на йони.

Видозмінимо дослід. Нагріватимемо повітря між дисками полум'ям спиртівки Кут відхилення стрілки електрометра швидко зменшується, тобто зменшується різниця потенціалів між дисками конденсатора - конденсатор розряджається. Висновок: нагріте повітря між дисками стало провідником електричного струму.


^ Плазма та її властивості. Практичне застосування плазми

Плазма – четвертий стан речовини. Нехай у замкненій посудині, зробленій з дуже тугоплавкого матеріалу, знаходитися невелика кількість якої-небудь речовини. Почнемо підігрівати посудину, поступово підвищуючи її температуру. Якщо первинна речовина, що міститься в посудині, була в твердому стані, то в деякий момент вона почне плавитися, а при ще вищій температурі випаруватися і газ, що утворився, рівномірно заповнить увесь об'єм. Коли температура досягне досить високого рівня усі молекули газу (якщо це молекулярний газ) дисоціюють, тобто розпадуться на окремі атоми. В результаті у посудині знаходитиметься газоподібна суміш елементів, з яких складається речовина. Атоми цих елементів будуть швидко і безладно рухатися, час від часу стикаючись між собою. Природно, виникає питання: як змінюватимуться властивості речовини, якщо нагрівання продовжиться далі і температура вийде за межі декількох тисяч градусів? Звичайно при дуже високій температурі зображувану нами картину нагрівання речовини в тугоплавкій посудині можна представити тільки теоретично, оскільки межа термічної стійкості навіть самих тугоплавких матеріалів порівняно невелика - (3 000 - 4 000 ) К. Допустимо, що стінки посудини здатні протистояти скільки завгодно високій температурі, не руйнуючись і не змінюючись. Отже, нагрівання триває. У такому разі вже при (3 000 - 5 000 ) К зможемо помітити ознаки прояву нових процесів які будуть пов'язані із зміною властивостей самих атомів речовини. Як відомо, кожен атом складається з позитивно зарядженого ядра, в якому зосереджена майже вся маса атома, і електронів, що обертаються навколо ядра і утворюють електронну оболонку атома. Ця оболонка і особливо її зовнішній шар, що містить електрони, порівняно слабо пов'язані з ядром, мають досить крихку структуру. При зіткненні атома з якою-небудь швидко рухомою часткою один із зовнішніх електронів може бути відірваний від атома, який перетворюється на позитивно заряджений йон. Саме цей процес іонізації і буде найбільш характерний для даної стадії нагрівання речовини. При досить високій температурі газ перестає бути нейтральним: в ньому з'являються позитивні йони і вільні електрони, відірвані від атомів. В умовах, коли нагріта речовина знаходитися в тепловій рівновазі з навколишнім середовищем (у нашому випадку із стінками уявної ідеальної посудини) при температурі в декілька десятків тисяч Кельвінів, більшість атомів у будь-якому газі іонізована, і нейтральні атоми практично відсутні. Наприклад, при T= 30 000 К на 20 000 позитивних йонів доводитися усього лише один нейтральний атом. Електронна оболонка атома водню містить тільки один електрон і тому з втратою атома іонізація закінчується. В атомах інших елементів електронна оболонка має складнішу структуру. До її складу входять електрони, що мають різну міру зв'язку з атомом в цілому. Електрони, що належать до зовнішніх шарів оболонки, відриваються порівняно легко. Як вже говорилося вище, при температурі близько 20 000 - 30 000 К майже не залишається домішок нейтральних атомів. Це означає, що можна говорити про повну іонізацію газу. Проте це не означає, що процес іонізації закінчився, оскільки позитивні іони в згаданому інтервалі температур зберігають значну частину зв’язаних електронів. Чим більше порядковий номер елемента в періодичній системі Менделєєва, тим більше число електронів в атомі і тим міцніше пов'язані електрони внутрішніх шарів оболонки з атомним ядром. Тому остаточна іонізація важких елементів можлива лише при дуже високих температурах (десятки мільйонів Кельвінів). При цьому газ залишається в цілому нейтральним, оскільки процеси іонізації не створюють надлишку в зарядах того або іншого знаку. Таким чином, при досить великих температурах відбувається іонізація газу за рахунок зіткнення атомів або молекул які швидко рухаються. Майже всі речовини при поступовому підвищенні їх температури від абсолютного нуля проходять послідовно наступні стани: твердий, рідкий, газоподібний, плазма.

^ Плазма у Всесвіті. Знання про речовину не можна вважати повними без вивчення її четвертого агрегатного стану - плазми. Ще видатний старогрецький вчений Арістотель припускав, що усі тіла складаються з чотирьох нижчих елементів-стихій: землі, води, повітря і вогню. Подальший розвиток науки наповнив новим змістом ці терміни. Дійсно речовина може бути в чотирьох станах: твердому, рідкому, газоподібному і плазмовому. Людина познайомилася з плазмою на зорі свого існування, побачивши блискавку. Плазма оточує нашу Землю у вигляді іоносфери, забезпечуючи стійкий радіозв'язок на Землі. Плазмою є наше Сонце і усі зірки (людина вже давно намагається відтворити Сонце на Землі в установках керованого термоядерного синтезу). Нарешті, плазма заповнює увесь Всесвіт у вигляді дуже розрідженого міжпланетного газу. В стані плазми знаходиться переважаюча частина речовини Всесвіту – зірки, зоряні атмосфери, туманності, галактичне і міжзоряне середовище. Біля Землі плазма існує в космосі у вигляді сонячного вітру, що заповнює магнітосферу Землі (утворюючи радіаційні пояси Землі) і іоносферу.сонячний вітер

Сонячний вітер впливає на всю Сонячну систему, починаючи з геліосфери.

Геліосфера – це сонячне магнітне поле роздуте сонячним вітром на всю Сонячну систему. При зіткненні частинок сонячного вітру з верхньою атмосферою відбувається іонізація і збудження атомів і молекул газів, що входять до її складу. Випромінювання збуджених атомів і спостерігається як полярне сяйво. Процесами в навколоземній плазмі обумовлені магнітні бурі, полярні сяйва

Віддзеркалення радіохвиль від іоносферної плазми забезпечує можливість далекого радіозв'язку на Землі

^ Властивості плазми. Плазма має ряд специфічних властивостей, що дозволяє розглядати її як особливий четвертий стан речовини.

Із-за великої рухливості заряджені частинки плазми легко переміщуються під дією електричних і магнітних полів. Тому будь-яке порушення електричної нейтральності окремих областей плазми, викликане скупченням частинок одного знаку заряду, швидко ліквідовується. Виникаючі електричні поля переміщають заряджені частинки до тих пір, поки електрична нейтральність не відновлюється і електричне поле не зникає.

На відміну від нейтрального газу, між молекулами якого існують короткодіючі сили, між зарядженими частинками плазми діють кулонівські сили, що порівняно поволі убувають з відстанню. Кожна частинка взаємодіє відразу з багатьма частинками, що оточують її. Завдяки цьому разом з хаотичним тепловим рухом частинки плазми можуть брати участь в різноманітних упорядкованих (колективних) рухах. У плазмі легко збуджуються коливання і хвилі.

Плазма має високу провідність, яка збільшується із зростанням іонізації. При дуже високій температурі повністю іонізована плазма за своєю провідністю наближається до надпровідників.

Нові підходи до вивчення поведінки плазми органічно пов'язані з великими технічними проблемами, для яких фізика служить науковим фундаментом. Найважливіші з них це розробка засобів отримання невичерпних запасів енергії - керований термоядерний синтез і магнітогідродинамічне перетворення внутрішньої енергії в електричну.

^ Використання плазми. Найширше застосування плазма знайшла в світлотехніці - в газорозрядних лампах, що освітлюють вулиці. Гуляючи увечері по вулицях міста, ми милуємося світловою рекламою, не думаючи про те, що в рекламних лампах світиться неонова або аргонова плазма. Користуємося лампами денного світла.

Дуга електричної зварки теж плазма. Будь-яка речовина, нагріта до достатньо високої температури, переходить в стан плазми. Легше всього це відбувається з парами лужних металів, таких, як натрій, калій, цезій.

Звичайне полум'я має деяку теплопровідність. Воно, хоч і слабко іонізоване, але є плазмою. Причина цієї провідності - невелика домішка натрію, який можна розпізнати по жовтому світінню полум’я.

Плазма застосовується в самих різних газорозрядних приладах: засобах відображення інформації ,випрямлячах електричного струму, стабілізаторах напруги, плазмових підсилювачах і генераторах надвисоких частот (НВЧ).

Всі так звані газові лазери (гелій-неоновий, криптоновий, на діоксиді вуглецю та ін.) насправді плазмові: газові суміші в них іонізовані електричним розрядом. Властивості, характерні для плазми, мають електрони провідності в металі (йони, жорстко закріплені в кристалічній решітці, нейтралізують їх заряди), сукупність вільних електронів і рухомих «дірок» (вакансій) в напівпровідниках. Тому такі системи називають плазмою твердих тіл.

Існують генератори низькотемпературної плазми - плазмотрони, в яких використовується електрична дуга. За допомогою плазмотрона можна нагрівати майже будь-який газ до 7000-10000 градусів за соті і тисячні долі секунди. Із створенням плазмотрона виникла нова область науки - плазмова хімія: багато хімічних реакцій прискорюються або відбуваються лише в плазмовому струмені. Плазмотрони застосовуються і в гірничо-рудній промисловості, і для різки металів. Створені також плазмові двигуни, магнітогідродинамічні електростанції ( магнітогідродинамічний генератор, МГД - генератор — енергетична установка, в якій енергія робочого тіла (рідкого або газоподібного електропровідного середовища), що рухається в магнітному полі, перетворюється безпосередньо в електричну енергію). Розробляються різні схеми плазмового прискорення заряджених частинок.

Центральним завданням фізики плазми є проблема керованого термоядерного синтезу. Термоядерними називають реакції синтезу важчих ядер з ядер легких елементів (в першу чергу ізотопів гідрогену - дейтерію D і тритію Т), що протікають при дуже високих температурах. У природних умовах термоядерні реакції відбуваються на Сонці: ядра гідрогену з'єднуються один з одним, утворюючи ядра гелію, при цьому виділяється значна кількість енергії. Штучна реакція термоядерного синтезу була здійснена у водневій бомбі.

3. Закріплення вивченого матеріалу

  • дати визначення електричного струму

  • дати визначення плазма

  • використання плазми




  1. Домашнє завдання

________________________________________________________________________________________



Схожі:

Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема: Електричний струм у різних середовищах (рідинах) та його використання Мета уроку
З курсу хімії та курсу фізики 9 класу вам відомо, що всі речовини поділяються на електроліти і неелектроліти. Електроліти характеризуються...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема: Електричний струм у різних середовищах (металах) та його використання Мета
Електронна теорія так пояснює відмінності у властивостях провідників і діелектриків: в одних тілах є вільні носії зарядів, які можуть...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема «Електричний струм у газах. Самостійний та несамостійний розряди.»

Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconУрок з геометрії на тему: «Прямокутник. Його властивості та ознаки» Підготувала Вовк Р. В. Тема уроку. Прямокутник. Його властивості та ознаки
...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема: Аналіз контрольної роботи. Електричний струм. Електричне коло Мета уроку
Нагадаємо, що під електричним струмом розуміють напрямлений рух заряджених частинок або тіл. Струм супроводжується певними фізичними...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconЗакон збереження щодо теплових явищ. Розділ Електродинаміка. 1 Електричне поле. Закони постійног струму. Електричний струм в різних середовищах. 2 Магнітне поле. Електромагнітна взаємодія. Розділ Коливання і хвилі
Голова приймальної комісії Ковельського промислово-економічного коледжу Луцького нту
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема уроку: Закони електричного струму 9кл. Мета уроку: повторити, узагальнити й систематизувати набуті учнями знання з теми «Електричний струм»
Обладнання: мультимедійний проектор, презентація запитань, 2 дзвоники, 3 лампочки, 2 джерела струму, 4 вмикачі, 2 ялинкові гірлянді...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconОсновні аспекти планування та проведення уроку
Це оптимальна структура уроку, застосування різних форм і методів учителем для спонукання учня до різних видів діяльності, використання...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconТема: Робота та потужність електричного струму. Міри та засоби безпеки під час роботи з електричними пристроями Мета уроку
Навчальна: навчити учнів обраховувати, яку роботу виконує електричний струм; визначати його потужність; ознайомити із мірами та засобами...
Тема: Електричний струм у різних середовищах (газах) та його використання. Плазма та її властивості. (Практичне застосування плазми) Мета уроку iconУроку: Застосування визначеного інтеграла для розв’язування фізичних задач Тип уроку: урок-бенефіс
Мета уроку: узагальнити та систематизувати знання учнів з теми «Визначений інтеграл та його застосування», розвивати логічне мислення...
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©te.zavantag.com 2000-2017
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи