Электрический ток в газах. Несамостоятельный и самостоятельный разряды

 

Комбинированный урок

Голубева Тамара Сергеевна, учитель физики МКОУ Лунёвская СОШ, пос. Лунёво, Солнечногорский р-н, Московская обл.

Цели урока
1. Образовательная:

* продолжить формирование основных знаний раздела «Электрический ток в различных средах»

* сформировать новые понятия: «электрический ток  в газах», «несамостоятельный  и самостоятельный разряды», «искровой, дуговой, тлеющий и коронный разряды в газах»

* совершенствовать навыки обучающихся при систематизации знаний

2. Воспитательная: содействовать формированию основных мировоззренческих идей: пониманию причинно- следственных связей на примере изучения электрических разрядов в газе.

3. Развивающая: развитие у школьников умения выделять главное, существенное  в изучаемом материале; обучение составлению сравнительных таблиц.

Раздаточный материал: опорный  конспект -  таблица «Виды самостоятельных разрядов в газе» 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Оборудование: электрофорная  машина, воздушный конденсатор, спиртовка, свеча, демонстрационная лампа  дневного света, дуговой фонарь,  установка для демонстрации  ионного ветра, компьютер, проектор.

Используется альбом "Электрический ток в вакууме, газах и жидкостях" из ресурса "Школьная видеотека Разумного"

Ход урока

I.  Организационный  момент. Формулировка целей урока (3 мин.)
    Пояснение работы с опорной таблицей «Виды самостоятельных разрядов». 

II. Формирование основных знаний об электрическом токе в газах (32 мин.)

1. Электрический ток в газах:  высокая подвижность ионов и электронов – отличительная особенность газов. Демонстрация видеофрагмента «Движение заряженных частиц в газах под действием электрического поля».

2. Способы ионизации газов: электрическое поле с высокой напряженностью, нагрев, радиация, электромагнитные излучения (СВЧ, УФ, рентгеновское и гамма-излучение).

3. Несамостоятельный разряд.

    Демонстрация разряда конденсатора при внесении пламени между пластинами.

Виды разрядов

Искровой

Дуговой

Тлеющий

Коронный

Явления, сопровождающий разряд

Условия возникновения

Использование в технике

Где встречатеся в природе

gallery/несомостоят разряд

Объяснение обучающимися наблюдаемого явления.
4.  Демонстрация видеофрагмента «Несамостоятельный  разряд в газах». 

Краткое обсуждение видеофрагмента по вопросам:

1) Что показывает электрометр?

2) Каковы причины изменения заряда конденсатора?

3) Существовал ли электрический ток?

 5. Самостоятельный разряд. Виды самостоятельного разряда. (Отсутствие ионизатора).

6. Демонстрация искрового разряда с помощью электрофорной машины, поджигание ватки искрой.

gallery/искровой разряд

Видеофрагмент «Искровой разряд». Краткое обсуждение видеофрагмента по вопросам:
1) Если искра – электрический ток, то каков механизм появления движущихся зарядов?

2) Какие условия необходимы для возникновения этого разряда?

3) Какие явления сопровождают разряд?

4) Как  применяется искровой разряд в технике и наблюдается ли он в природе?

Время для  заполнения таблицы (Искровой разряд).

 7. Открытие электрической дуги (В. В. Петров и Г. Дэви, вопросы приоритета открытий и изобретений и других объектов интеллектуальной собственности).

 Демонстрация дугового фонаря и видеофрагмента «Дуговой разряд».

Краткое обсуждение видеофрагмента по вопросам:
1) Какова роль нагретого электрода в создании условий  возникновения дугового разряда?

2) Какие условия необходимы для возникновения  и поддержания дугового разряда?

3) Какие явления сопровождают разряд?

4) Как  применяется дуговой разряд в технике?

Время для  заполнения таблицы (Дуговой разряд).

8. Тлеющий разряд. Рассмотрение явлений, происходящих в газе с малой плотностью под действием электрического поля.
    Видеофрагмент «Тлеющий разряд». Демонстрация газонаполненных трубочек и лампы дневного света.

Краткое обсуждение видеофрагмента по вопросам:

1) Почему необходимое условие возникновения тлеющего разряда – низкая плотность газа?            

2) Почему происходит свечение газа? 

3) По какому признаку появилось название  «тлеющий разряд»?

 4) Применение тлеющего разряда.

 5) Природное явление «Полярное сияние».

Время для  заполнения таблицы (Тлеющий разряд).

9. Коронный разряд (тихий разряд).

    Демонстрация  «ионного ветра».

Обсуждение наблюдаемого явления, объяснение причин  его возникновения. Рассказ учителя о наблюдении этого явления в природе (огни Святого Эльма), применении и учёте его  в технике.

Время для  заполнения таблицы (Коронный разряд).

III этап. Закрепление материала (8 мин.)

Электрический ток в газах.

Отличительная особенность движения  ионов и электронов в газах.

Самостоятельный и несамостоятельный разряды.

Виды самостоятельного разряда.

Использование разряда.

Демонстрация таблицы «Виды самостоятельных разрядов в газе»  для самоконтроля обучающихся.
 

Виды разрядов

Искровой

Дуговой

Тлеющий

Коронный

Явления, сопровождающий разряд

Яркий световой канал, звуковые явления – гром, треск

Яркая светящаяся область в виде дуги, сильный нагрев электродов и газа

Почти вся трубка заполнена однородным свечением

Поток газа, увлекаемого заряженными частицами, свечение газа, звуковые явления

Условия возникновения

Достаточное напряжение

(от нескольких вольт до

миллионов вольт)

Разогрев катода до высокой t0C, достаточное напряжение

Низкая плотность газа, достаточное напряжение

Высокое напряжение, высокий градиент электрического поля

Использование в технике

Система зажигания ДВС, электроискровая обработка материалов

Сварка и плавка металлов, в том числе и под водой, мощные прожекторы, дугогасители в контакторах, масляные и пневматические выключатели в установках выше 1000 В

Рекламные огни, лампы дневного света, ультрафиолетовые лампы, тиратроны и индикаторы

Пылевые фильтры в химической и металлургической промышленности, озонаторы воздуха, дробление проводов ЛЭП для снижения градиента электрического поля и уменьшения  утечки электроэнергии

Где встречается в природе

Молнии в атмосфере Земли и других планет

Полярное сияние

Огни святого Эльма

IV. Домашнее задание:  (2 мин.):

1) параграф № 122;

2) повторить параграфы № 111–121;

3) подготовиться к итоговому тесту  «Электрический ток  в различных средах».

 * Дополнительное задание: эссе «Открытие электрической дуги».

 

Дидактическое обеспечение:

1. Буховцев Б. Б., Мякишев Г. Я. Физика. 10 класс: Учебник для образовательных учреждений. –М.: Просвещение, 2012.

2. Кабардин О. Ф. Справочные материалы. –М.: Просвещение, 1991.