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

3614. Понятие темперамента 85 KB
  Понятие о темпераменте Темперамент является одним из наиболее значимых свойств личности. Интерес к данной проблеме возник более двух с половиной тысяч лет тому назад. Он был вызван очевидностью существования индивидуальных различий, которые обуслов...
3615. Начертательная геометрия и инженерная графика 2.3 MB
  Содержание и объем контрольных работ находятся в соответствии с программой Министерства образования Российской Федерации. Пособие включает методические указания, рабочую программу и варианты заданий для контрольных работ. В нем кратко изложен теорет...
3616. Разработка технологического процесса механической обработки детали «Клапан» 579.5 KB
  Основные направления в развитии технического прогресса, которые характеризуются не только непрерывным появлением принципиально новых технологических процессов производства, но и непрерывной заменой существующих процессов более точными
3617. Проектування металоконструкцій 550.5 KB
  Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи з курсу “Проектування металоконструкцій” для студентів спеціальності 7.090214 - “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини і обладнання” і 6.0...
3618. Технологічні комплекси для виробництва будівельних матеріалів 928 KB
  Методичні вказівки до виконання практичних вправ, курсового та дипломного проектів з курсу “Технологічні комплекси для виробництва будівельних матеріалів” розділ: “Дробарно-сортувальні комплекси” для студентів спеціальності 7...
3619. Инновационно-инвестиционный процесс в переходной экономике России 447 KB
  Россия вступила в 2011 г. в условиях заметного оживления экономики, преодолев наиболее острые последствия финансового и экономического кризиса 1998 г. Этому способствовали усилия правительства по стабилизации экономики и финансов в посткриз...
3620. Аккумуляторы и аккумуляторные батареи 35 KB
  Особенности работы батарей При включении отдельных элементов в батареи необходимо решить ряд тривиальных вопросов: а) выбор межэлементных соединений, рассчитанных на максимально возможный для данной батареи ток, но вместе с тем не слишком тяжёлых б...
3621. Проект массового взрыва на карьере 234 KB
  Содержание расчетной части проекта. 1. Определение относительного показателя трудности бурения породы по В.В. Ржевскому: Пб = 0,07...
3622. Построение тяговой характеристики гусеничного движителя 124 KB
  Тяговые качества оцениваются тяговыми характеристиками, которые представляют собой графическое выражение реальных выходных тяговых параметров СДМ определенных результатами совместной работы движителя, трансмиссии и двигателя. Цель курсового...