3586

Електричний струм у газах. Несамостійний і самостійний розряди у газах.

Конспект урока

Физика

Електричний струм у газах. Несамостійний і самостійний розряди у газах. Мета: розкрити фізичну природу електричної провідності газів з точки зору електронної теорії, з'ясувати види розрядів; розвивати логічне мислення; виховувати спостережливість, увагу...

Украинкский

2012-11-03

27.41 KB

155 чел.

Електричний струм у газах. Несамостійний і самостійний розряди у газах.

Мета: розкрити фізичну природу електричної провідності газів з точки зору

електронної теорії, з'ясувати види розрядів; розвивати

логічне мислення; виховувати спостережливість, увагу.

Тип уроку: комбінований урок.

ХІД УРОКУ І. Перевірка домашнього завдання Розв'язування творчих задач.

  1.  Чиста дистильована вода й кухонна сіль є ізоляторами. Чому ж розчин солі у воді є провідником?
  2.  Під час електролізу виділені з розчину іони металів переходять, втрачаючи заряд, на катод. Яким чином поповнюється кількість іонів металів у розчині?

II. Вивчення нового матеріалу

Евристична бесіда.

1. Іонізація газів. Гази, на відміну від металів і електролітів, складаються з електрично нейтральних атомів і молекул і за нормальних умов не містять вільних носіїв струму (електронів та іонів). Гази за нормальних умов є діелектриками.

Проте за деяких умов можна помітно підвищити електропровідність газу. Достатньо, наприклад, подіяти полум'ям сірника на повітря біля зарядженого електроскопа, і він одразу ж розряджається. З цього досліду роблять висновок, що під дією полум'я повітря втрачає свої ізоляційні властивості, тобто в ньому з'являються вільні заряди. Повітря, як і гази, можна зробити електропровідним і в разі дії на нього ультрафіолетового, рентгенівського та радіоактивного випромінювань.

Для відриву електрона від атома необхідна певна енергія, яку називають енергією іонізації.

Іонізація газів — це відривання електронів від їх атомів чи молекул.

Протилежним процесу іонізації газів є процес рекомбінації — об'єднання протилежно заряджених частинок у нейтральні молекули. Іонізатор щосекунди створює в просторі між електродами деяке число іонів і електронів. Стільки ж іонів і електронів, з'єднуючись між собою, утворюють нейтральні атоми. Така динамічна рівновага існує до тих пір, поки між електродами немає електричного поля. Як тільки між електродами буде створено поле, одразу ж на частинки, які несуть заряди різних знаків, почнуть діяти сили, спрямовані в протилежні боки. Тому разом із безладним рухом заряджені частинки переміщатимуться в напрямі дії на них електричного поля. Цей спрямований рух частинок під дією електричного поля й є струмом у газі.

Процес протікання електричного струму через газ називають газовим розрядом.

2. Несамостійний і самостійний розряди. Існують два види газового розряду: несамостійний і самостійний.

Якщо електропровідність газу виникає під дією іонізаторів, а з видаленням останнього зникає, то має місце і несамостійний розряд.

У міру збільшення різниці потенціалів між електродами трубки частка заряджених частинок, які досягають електродів, збільшується. Зростає й сила струму в колі. Наступає момент, за якого всі заряджені частинки, що утворюються в газі протягом секунди, досягають за цей час електродів. При цьому подальшого зростання струму не відбувається (струм досягає насичення).

Дослід показує, що коли й далі збільшувати різницю потенціалів, то, починаючи з деякого значення, сила струму знову зростає. Це означає, що в газі з'являються додаткові іони, окрім тих, які утворюються за рахунок дії іонізатора. Сила струму може зрости в сотні й тисячі разів, а число іонів, що виникають у процесі розряду, може стати таким великим, що зовнішній іонізатор не буде вже потрібний для підтримки розряду.

Газовий розряд, який продовжується після того, як припиниться дія зовнішнього іонізатора, називається самостійним газовим розрядом.

Далі разом із учнями необхідно розглянути й проаналізувати вольт-амперну характеристику несамостійного й самостійного розрядів.

3. Іонізація електронним ударом

Вільний електрон, що з'явився завдяки дії зовнішнього іонізатора, починає рухатися до анода, а позитивний іон — до катода. У проміжках між двома послідовними і зіткненнями енергія електрона збільшується за рахунок і роботи сил електричного поля. Кінетична енергія електрона перед черговим зіткненням пропорційна напруженості поля й довжині вільного пробігу: то під час зіткнення електрона з атомом відбувається іонізація. У результаті замість одного вільного електрона виявляються два. Ці електрони, у свою чергу, здобувши енергію в полі, іонізують зустрічні атоми і т. д. Внаслідок цього число заряджених частинок різко зростає, виникає електронна лавина.

У газах у разі великих напруженостей електричних полів електрони досягають таких великих енергій, що починається іонізація електронним ударом. Розряд стає самостійним і продовжується без зовнішнього іонізатора.

Запитання до учнів у ході викладення нового матеріалу:

  1.  Якою є природа струму в газах?
  2.  Чим відрізняється іонізація газу від електролітичної дисоціації?
  3.  Чи виконується закон Ома для струму в газах?

Для подальшого вивчення матеріалу застосовую інтерактивний метод «Ажурна пилка».

Створюю групи:

1. Домашні групи: кожна група отримує завдання, вивчає його та обговорює матеріал. У кожній групі призначаю головуючого, тайм-кіпера та особу, яка ставить запитання. Завдання домашнім групам:

1) Тліючий розряд. 2) Іскровий розряд. 3) Коронний розряд. 4) Дуговий розряд.

Якщо кінетична енергія електрона перевершує роботу, яку треба здійснити, щоб іонізувати нейтральний атом, тобто

2. Експертні групи: далі об'єдную дітей в нові групи, де кожний учень стає експертом з тієї теми, що вивчалася в «домашній групі». Кожний учень по черзі за визначений час якісно і в повному обсязі доносить інформацію до членів інших груп та сприймає від них нову інформацію.

3. «Домашні групи». Діти повертаються «додому», де мають поділитися інформацією, яку вони отримали від представників інших груп, з членами своєї «домашньої групи». Таким чином, за допомогою методу «Ажурна пилка» за короткий проміжок часу діти отримали велику кількість інформації з теми «Види самостійного розряду в газах».

III. Закріплення нового матеріалу

Розв'язування задач

1. Іонізуюче випромінювання кожної секунди створює вгазу в трубці

пар однозарядних іонів. Якою є сила струму насичення під час несамостійного розряду, якщо об'єм трубки?

Розв'язання

Сила струму

Слід звернути увагу на те, що пара однозарядних іонів переносить з катода на анод один електрон. (Відповідь: 480)

2. За якої напруженості поля почнеться самостійний розряд у водні, якщо енергія іонізації молекул дорівнює , а середня довжина вільного

пробігу 5 мкм? Яку швидкість мають електрони під час удару об молекулу?

IV. Домашнє завдання

Параграфи 91 -93.

Розв'язати задачі.

  1.  Сила струму насичення в разі несамостійного розряду в трубці завдовжки у 60 см і площею поперечного перерізудорівнює 0,3 мкА. Скільки пар іонів виникає в кожному кубічному сантиметрі газу за одну секунду під дією іонізатора? (Відповідь:)
  2.  Два плоскі паралельні електроди розташовані в скляній розрядній трубці, заповненій атомарним Гідрогеном за зниженого тиску. Відстань між електродами дорівнює 2,5 см, напруга 4 кВ. Чи протікатиме струм у трубці? Потенціал іонізації атомів Гідрогену дорівнює 13,54 В, довжина вільного пробігу електронів 92 мкм. (Відповідь: струм протікатиме.)

 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

37317. СОВРЕМЕННЫЙ РУССКИЙ ЯЗЫК. ЯЗЫК ЛИТЕРАТУРНЫЙ И НЕЛИТЕРАТУРНЫЕ ФОРМЫ ЯЗЫКА 163 KB
  ЯЗЫК ЛИТЕРАТУРНЫЙ И НЕЛИТЕРАТУРНЫЕ ФОРМЫ ЯЗЫКА Вопросы Русский язык и его функции. Функциональная дифференциация языка. Язык литературный и нелитературные формы языка. Функциональные стили русского языка.
37318. ОСНОВЫ ПРАВА. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ 36.04 KB
  Учебная дисциплина «Основы права» относятся к базовой части дисциплин Гуманитарного, социального и экономического цикла основной образовательной программы подготовки бакалавров по направлению 081100.62 «Государственное и муниципальное управление». Ее освоение опирается на знания, полученные в процессе освоения программы общего среднего образования, в том числе при изучении дисциплин «История», «Обществознание», «Граждановедение» и других курсов гуманитарного и социально-политического характера – «Политологии» и «Правовой акмеологии».
37323. ФИЛОСОФИЯ ОНТОЛОГИЯ И ТЕОРИЯ ПОЗНАНИЯ 284 KB
  Одна из задач философии – научить человека самостоятельно и творчески мыслить. Учебный курс философии предполагает как теоретический так и практический уровни. На практическом уровне студент должен научиться: использовать полученные теоретические знания для определения закономерностей развития и социальной значимости явлений и процессов действительного мира; анализировать имеющиеся точки зрения на вопрос; аргументировать собственную позицию; оценить личный вклад философа учёного деятеля культуры в развитие науки и культуры; использовать...
37324. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ 235.5 KB
  Заказная спецификация на приборы и средства автоматизации электроаппаратуру Приложение 7. Чертеж функциональной схемы автоматизации Приложение 10. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ Выполнение курсового проекта по дисциплине “Проектирование автоматизированных систем†является подготовкой студентов к самостоятельной разработке проектов автоматизации в пищевой и химической промышленности. В процессе выполнения проекта студент должен показать глубину освоения теоретических и практических...
37325. Создать трехмерную модель сварного соединения и провести анализ ее напряженно-деформированного состояния под воздействием внешней статической нагрузки 471.5 KB
  Исходные данные Рисунок 1 – Изображение узла Сварное нахлесточное соединение. Рисунок 2 – Указание пути к файлу Рисунок 3 – Задание необходимых параметров вставки 3 Разбиение на конечные элементы Выберем пункт меню Mesh= Geometry= Solids Сетка= Геометрия= Тело. Рисунок 4 – Разбиение на конечные элементы На запрос о задании материала введем характеристики для Ст. Рисунок 5 – Задание характеристик для материала Далее появится панель utomesh Solids Авторазбиение твердых тел – рис.