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

159 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

81780. Функции науки. Роль науки в современном образовании и формировании личности 28.41 KB
  Роль науки в современном образовании и формировании личности. Проблема связанная с классификацией функций науки до сих пор остается спорной отчасти потому что последняя развивалась возлагая на себя новые и новые функции отчасти в силу того что выступая в роли социокультурного феномена она начинает больше заботиться не об объективной и безличностной закономерности а о коэволюционном вписывании в мир всех достижений научнотехнического прогресса. В качестве особой и приоритетной проблемы выделяют вопрос о социальных функциях науки...
81781. Преднаука и наука. Генезис науки и проблема периодизации её истории 31.74 KB
  Генезис науки и проблема периодизации её истории. Исследуя историю любого материального или духовного явления в том числе и науки следует иметь в виду что это сложный диалектический поступательный процесс появления различий включающий в себя ряд качественно своеобразных этапов фаз и т. Применяя сказанное о периодизации к истории науки следует прежде всего подчеркнуть следующее. Вопрос о периодизации истории науки и ее критериях по сей день является дискуссионным и активно обсуждается в отечественной и зарубежной литературе.
81783. Средневековая наука. Организация науки в средневековых университетах 33.78 KB
  Первый из них факультет свободных искусств trium был наиболее многочисленным и считался подготовительным для трех других факультетов: медицинского юридического и теологического самого малочисленного но обучение на котором было самым продолжительным. Таким образом Парижский университет оказался в плену противоречивых тенденций: превратиться в центр беспристрастных исследований связанных с изучением античного наследия но всегда стоящих перед опасностью впасть в инакомыслие либо подчинить исследование религиозным целям и тем самым...
81784. Формирование опытной науки в новоевропейской культуре 31.1 KB
  Изменяется роль человека в мире. Происходит постепенная смена мировоззренческой ориентации: для человека значимым становится посюсторонний мир автономным универсальным и самодостаточным становится индивид. Отсюда и характерное для эпохи Возрождения стремление познать принципы функционирования механизмов приборов устройств и самого человека.
81785. Наука в собственном смысле слова: классическая наука, неклассическая и постклассическая 30.52 KB
  Таким образом основные стороны бытия науки это вопервых сложный противоречивый процесс получения нового знания; вовторых результат этого процесса т. объединение полученных знаний в целостную развивающуюся органическую систему а не простое их суммирование; втретьих социальный институт со всей своей инфраструктурой: организация науки научные учреждения и т.; этос нравственность науки профессиональные объединения ученых ресурсы финансы научное оборудование система научной информации различного рода коммуникации ученых и т....
81786. Формирование науки как профессиональной деятельности. Возникновение дисциплинарно организованной науки 35.37 KB
  Возникновение дисциплинарно организованной науки. Несмотря на большое значение великих прозрений античности влияние науки арабов средневекового Востока гениальных идей эпохи Возрождения естествознание до XVII в. У истоков науки как профессиональной деятельности стоит Френсис Бэкон 1561 1626 утверждавший что достижения науки ничтожны и что она нуждается в великом обновлении.
81787. Становление социальных и гуманитарных наук 36.39 KB
  Если на этапе преднауки как первичные идеальные объекты так и их отношения соответственно смыслы основных терминов языка и правила оперирования с ними выводились непосредственно из практики и лишь затем внутри созданной системы знания языка формировались новые идеальные объекты то теперь познание делает следующий шаг. Оно начинает строить фундамент новой системы знания как бы сверху по отношению к реальной практике и лишь после этого путем ряда опосредствований проверяет созданные из идеальных объектов конструкции сопоставляя их с...
81788. Научное знание как система, его особенности и структура 31.63 KB
  Рассмотрим основные особенности научного познания или критерии научности. Его основная задача обнаружение объективных законов действительности природных социальных общественных законов самого познания мышления и др. Нацеленность науки на изучение не только объектов преобразуемых в сегодняшней практике но и тех которые могут стать предметом практического освоения в будущем является важной отличительной чертой научного познания. Существенным признаком научного познания является его системность...