Электродвижущая сила (ЭДС).

ЦЕЛЬ УРОКА: Познакомить учеников с процессами, происходящими в замкнутой электрической цепи; ввести понятие ЭДС.

ТИП УРОКА: комбинированный.

ОБОРУДОВАНИЕ: электролитическая ванна с электролитом, вольтметр демонстрационный на 1 В, лампочка на подставке, амперметр с шунтом на 1 А, соединительные провода, диафильм " Химические источники тока"

ПЛАН УРОКА:

1. Вступительная часть 1-2 мин

2. Опрос 10 мин

3. Объяснение 20 мин

4. Закрепление 10 мин

5. Задание на дом 2-3 мин

II. Опрос фундаментальный: 1. Работа и мощность электрического тока 2. Нагревание проводников электрическим током.

Задачи:

1. Имеется резистор сопротивлением 100 Ом, рассчитанный на мощность не более 4 Вт, и резистор сопротивлением 200 Ом, рассчитан­ный на мощность не более 2 Вт. Какое максимальное напряжение можно подать на систему этих резисторов, соединенных последовательно, без риска выведения их из строя?

2. Какую площадь поперечного сечения должна иметь свинцовая проволока предохранителя, чтобы при прохождении через него тока 1 А " перегора­ние" происходило через 1 с? Начальная температура проволоки 20°С. Потерями тепла в окружающее пространство пренебречь.

3. При напряжении в сети 220 В лампочка на утюге с терморегулятором горит 0, 5 мин, а затем не горит 1, 5 мин. Как-то раз лампочка горела все время и не выключилась. Какое в этот раз было напряжение в сети? Нагреватель утюга работает только при горящей лампочке. Считайте, что изменение температуры утюга в процессе работы мало.

4. По сети длиной 5 км необходимо передать энергию от источника с напряжением 110 В, имеющего мощность 5 кВт. Какого минимального диаметра должен быть медный провод, чтобы потери энергии в сети не превышали 10% от мощности источника?

5. Параллельно соединенные резистор с сопротивлением = 50 Ом и конденсатор емкостью 15 мкФ соединены последовательно с параллельно соединенными резисторами с сопротивлениями и . Цепь подключена к сети с постоянным напряжением. В установившемся режиме заряд конденсатора 0, 75 мКл. Определите токи в цепи и выделяемые мощности.

6. Два одинаковых амперметра, два одинаковых вольтметра и лампочка соединены в схему, изображенную на рисунке. Показания приборов таковы: Найти мощность тока, текущего через лампочку.

Вопросы:

1. Почему лампочка накаливания сгорает обычно при включении?

2. По стальной проволоке пропускают ток такой силы, что она слегка накаляется. Почему при охлаждении одной части проволоки другая ее часть нагревается сильнее?.

3. Лампочка от карманного фонаря, соединенная последовательно с обычной лампочкой накаливания, перегорает при включении этой цепи в сеть, но светит, не перегорая, если ее подключили последовательно к уже горящей лампе накаливания. Почему?

4. Улица в сельской местности освещена лампами, питаемыми генератором небольшой мощности. Почему в том конце улицы, который находится дальше от генератора, лампы менее накалены?

5. На входе в электрическую цепь квартиры стоит предохранитель, размыкающий цепь при силе тока 10 А. Напряжение сети 200 В. Какое количество чайников мощностью 400 Вт каждый можно включить одновременно?

6. Вагон освещается пятью лампочками, включенными последовательно. Уменьшится ли расход электроэнергии, если уменьшить число ламп до четырех?

7. Почему при уменьшении размеров провода в два раза, тепловыделение с его поверхности увеличивается в 8 раз?

III. Схема простейшей электрической цепи (рисунок на доске/. Механи­ческая аналогия замкнутой электрической цепи. " Падение" электрических зарядов с клеммы " +" на клемму " -" источ­ника тока. Энергетические превращения на внешнем участке электрической цепи. Какую
роль в замкнутой электрической цепи играет источник тока? Сторонние силы.

Определение: ЭДС () - свойство сторонних сил совершать работу против сил электрического поля, измеряемое отношением произведенной ими работы к перенесенному заряду.

Гальванический элемент - новый источник электрического тока. Опыты Гальвани.

"... И вот, замечая иногда, это препарированные лягушки, которые бы, подвешены на железной решетке, окружающей балкон нашего дома, при помощи медных крючков, воткнутых в спинной мозг, впадали в обычные сокращения не только в грозу, но иногда также при спокойном и ясном небе, я решил...". Что решил Луиджи Гальвани? Как вы сами объясните это явление?

Демонстрация элемента Вольта с использованием электролитической ванны, цинкового и медного электродов, электролита, лампочки на 2, 5 Подробно разобрать процессы, происходящие внутри источника тока при разомкнутом и замкнутом ключе.

Заменив медный электрод угольным стержнем, наблюдаем, что в этом случае ЗДС источника 1, 5 В. Примеры гальванических элементов: элемент Лекланше, аккумулятор, изготовленные учениками гальванические элементы. КПД современных химических источников тока порядка 50 – 80%, однако продолжительность их работы ограничена конструктивным запасом активных материалов в них.

Выводы учащихся:

" Смелый и быстрый ум, большие и верные мысли, мягкий и искренний характер, - таковы были основные качества знаменитого профессора Алессандро Вольта! Никогда честолюбие, жадность к деньгам, дух соперничества не повелевали его действиями. Единственная страсть, которую он испытал, была любовь к исследованиям".

Араго

" Я не могу согласиться на отставку Вольты... добрый генерал должен умереть на поле чести".

Наполеон

Дополнительная информация: Один электрод свинцового аккумулятора сделан из свинца, другой - из двуокиси свинца, а в качестве электро­лита используется раствор серной кислоты. Свинец стремится перейти в раствор в виде положительного двухзарядного иона, где немедленно сое­диняется отрицательным сульфатным ионом серной кислоты, образуя отло­жения сульфата свинца на пластине. При замкнутой внешней цепи электроны переходят со свинцовой пластины на пластину из окиси свинца, где восстанавливается свинец, а кислород, соединяясь с дает воду. Положительный двухзарядный ион свинца, соединяясь с отрицательным сульфатным ионом, также образует отложение сульфата свинца, а на электроде выделяется водород. Таким образом оба электрода покрываются сульфатом свинца, а серная кислота медленно превращается в воду. Когда батарея полностью заряжена, плотность сер­ной кислоты равняется 1, 28, при 50% заряженности - 1, 18, при полной разрядке - 1, 08.

IV. Демонстрация кинофрагмента.

Задачи:

1. В каком элементе можно запасти больше энергии: в очень маленьком аккумуляторе, на котором написано 1, 2 В и 0, 1 А· ч, или в очень большом конденсаторе, на котором написано 16000 мкФ и 50 В?

2. При растворении цинка в Н₂SO₄ выделяется 4, 40·10⁵ Дж/моль тепла, на выделение меди из СuSO₄ требуется затратить энергии 2, 34·10⁵ Дж/моль. Чему равна ЭДС батареи? Почему полученное значение ЭДС немного меньше истинного (1, 09 В)?

3. Аккумулятору приходится обеспечивать силу тока 50 А в течение 10 с для того, чтобы завести мотор автомашины. Сколько граммов сер­ной кислоты превращается при этом в воду?

Вопросы:

1. Почему не рекомендуется ставить зубные протезы из разных металлов?

2. Бак для воды, изготовленный из листового алюминия с помощью медных заклепок, быстро разрушается вследствие коррозии. Объясните электро­химическую природу коррозии.

3. Изменится ли ЭДС элемента Вольта, если его электроды сблизить?

V. § 58

1. Подготовить пятиминутное сообщение о жизни и научной деятельности Луиджи Гальвани;

Алессандро Вольта.

" Красота - это истина, истина - это красота, -вот все, что Вы знаете на Земле, и все, что Вам надо знать".

Джон Китс