Працюємо за підручником: Фізика8, В.Д.Сиротюк.

Урок №51 Розвязування задач. Паралельне зєднання провідників. 

Урок №52 Лабораторна робота №5  "Дослідження електричного кола з паралельним зєднанням провідників ". 

  https://www.youtube.com/watch?v=Ev3GCWNGW2A

Урок №53 Розвязування задач.Робота й потужність електричного струму.

Основи електроніки та електротехніки

Робота і потужність електричного струму

Електричний струм, проходячи по колу, здійснює робо­ту, причому U = A/Q. Звідси випливає, що робота електрич­ного струму

A=QU.  Підставивши сюди величину заряду Q = It, матимемо А = UIt,                 

де А — робота джерела, Дж; U — напруга джерела, В; I — струм у колі, А; t — час дії струму, с.

Одиницею роботи є джоуль (Дж).

Робота, яка здійснюється в електричному колі, дорів­нює одному джоулю, якщо при напрузі в один вольт у колі проходить струм в один ампер за секунду:

Дж = В •А •с.

 Застосовуючи закон Ома, з формули  дістаємо

A=UIt=I²Rt=U²t/R.

Джерело електричної енергії здійснює роботу на зов­нішній і внутрішній ділянках кола. Тому повна робота електричного   кола

A=EIt=(U+Uo)It= UIt+ U₀It=UIt+I²R_it.

При роботі джерела електрична енергія перетворюється в інші види енергії. Прилад, яким вимірюють роботу електричного струму, називається електролічиль­ником.

Потужність електричного струму. Потужність електрич­ного струму характеризує швидкість перетворення елект­ричної енергії в інші види і визначається роботою, викону­ваною за одиницю часу. Потужність, яка використовується споживачем, називається корисною потужністю   і визначається за формулою

Р = А/t = UIt/t = UI.

Застосовуючи закон Ома, маємо:

 P=UI=I²R=U²/R.

Одиницею потужності є ват (Вт).

Один ват — це потужність, при якій за одну секунду виконується робота в один джоуль: Вт = В А с= Дж/с.

Прилад, яким вимірюється потужність, називається ватметром, він одночасно враховує і струм, і напругу.

Схему включення ватметра в електричне коло подано на рис. Якщо ватметр включено в електричне коло, то між котушками виникає електродинамічна взаємодія, рухома котушка відхиляється, і стрілка, закріплена на осі цієї котушки, показує корисну потужність.

Уся потужність джерела елект­ричної енергії називається пов­ною потужністю, або потуж­ністю джерела (Рд),

Рд=EI=(U+U₀)I=UI+I²R_i=P+P_ви ,

де Рд—повна потужність джерела, Вт; Р — корисна потужніють на навантаженні;  Рвн — потуж­ність на внутрішньому опорі джерела.

Корисною потужністю (Р) називається потужність, яка віддається джерелом на зовнішнє коло споживання,

P=UI.

Внутрішньою потужністю втрат (Рви) назива­ється потужність, витрачена на нагрівання всередині джерела енергії.

Проте цей підхід виправданий для кіл з малим опором проводів. Для довгих ліній передачі електроенергії слід враховувати опір проводів Rп і додавати до Ri:

Rвт=Ri + Rn,

де  Rвт— загальний опір втрат, 0м; Ri — внутрішній опір джерела, 0м; Rn — опір провідників, 0м.

Щоб дістати максимальну потужність на навантаженні, слід створити узгоджений режим включення генератора, тобто внутрішній опір джерела (разом з опором проводів) повинен дорівнювати опору навантаження. Тоді на наван­таженні виділяється потужність P=E²/4R_i , яка і є мак­симальною. При цьому треба враховувати і ККД генератора електричної енергії.

При максимальній потужності на навантаженні генера­тора його ККД становить 50 %. Збільшити ККД можна, збільшивши опір навантаження, а зменшити — зменшивши опір. При цьому відповідно зменшуватиметься корисна потужність.

Оптимальні режими включення вибирають залежно від потреб і умов.

Теплові дії електричного струму. Одним з видів перетворення електричної енергії в інші види є перетворення елект­ричної енергії в теплову. Кількість тепла, що виділяється в провідниках, визначається законом Джоуля — Ленца:

Q=I²Rt ,

де Q — кількість тепла, Дж; I — струм у провіднику, А; R —опір провідника, 0м; t — час, с.

Кількість тепла, що виділяється струмом у провіднику при сталому опорі, прямо пропорційна опору провідника, квадрату величини струму і часу його проходження.

Теплова енергія, яка виділяється, нагріває провідники i навколишнє середовище. Температура провідників під­вищується до рівноваги, коли теплова енергія, що надходить у навколишнє середовище, стає такою, що дорівнює енер­гії, яка виділяється провідниками.

Температура, при якій наступає рівновага, називається  сталою.

Час, протягом якого провідники нагріваються до сталої температури, залежить від їх геометричних розмірів і фі­зичних властивостей, а також від ізолюючих матеріалів і умов охолодження провідників.

Припустимим струмом називається така величина струму, коли встановлюється найбільша стала температура.

При непередбачених великих навантаженнях або при короткому замиканні в електричних колах різко збільшу­ється струм, що призводить до значного підвищення тем­ператури провідників. Щоб захистити споживачів і провід­ники від високої температури, а джерело електроенергії — від надмірного перевантаження, застосовують різні за­побіжники, зокрема, плавкі запобіжники, які розраховані на струм певної величини. Якщо струм збільшується, дріт запобіжника перегорає і електричне коло відключається. Є також автоматичні запобіжники, розраховані на певні умови і параметри електричних величин.

Прочитати $33;34; Виконати №270.

Урок №54 Закон Джоуля-Ленца.Електронагрівальні прилади.Розвязування задач.

Закон Джоуля – Ленца. Електронагрівальні прилади

МЕТА УРОКУ:

5. НАВЧАЛЬНА: дати учням знання про закон Джоуля-Ленца; глибше з’ясувати    поняття теплової дії струму та кількісної міри цієї величини. Показати універсальність закону збереження та перетворення енергії на прикладі електричних і теплових процесів; сформувати уявлення учнів про електронагрівальні прилади.
5. РОЗВИВАЛЬНА:  розвивати пізнавальний інтерес та логічне мислення, вміння працювати в групах; розвиток вміння давати самооцінку своїй діяльності, формування наукового світогляду учнів.
5. ВИХОВНА:  стимулювання і розвиток ініціативи учнів;  залучити учнів до енергозбереження, формувати навички екологічного і безпечного стилю життя; виховання старанності, вміння спокійно вирішувати проблеми в режимі обмеженого часу; виховання чесності, об’єктивності щодо самооцінки своєї діяльності.

Тип уроку:  урок вивчення нової теми.

ХІД УРОКУ

Заповнення порожніх пропусків в таблиці «Перевір себе»

№	Назва фізичної величини	Позначення	Одиниця вимірювання	Формула	Прилад
1	Сила струму
2		U
3					омметр
4			Дж
5	Потужність електричного струму

3. Мотивація навчальної діяльності учнів

Вправа «Чорний ящик» ( всередині чорного ящика лежать два прилади: праска і лампочка, учні мають по характеристиці, яку читає вчитель повинні відгадати назву предметів)

1. Народилася я в 19 ст. Батьки мої – російський інженер Олександр Лодигін та американський винахідник Томас Едісон. Спочатку я мала коротке життя, була недовговічною, слабкою, дуже швидко виходила з ладу. Але мої винахідники довго працювали над моїм удосконаленням і значно збільшили тривалість мого життя.

Моя досконала форма скляного балона приваблює погляди людей. Я маю тоненькі молібденові ніжки які тримають вольфрамову нитку, яка нагрівається до температури 300°С. Ви вже здогадались, хто я?

Всередині балона благородний аргон, який продовжує моє довголіття.

Живлюсь від джерела струму.

2. Я – вірна ваша помічниця, я роблю вас привабливими. Якби ви знали, як мені спекотно буває, коли я приводжу до ладу ваш одяг, а особливо хлоп’ячі брюки. Добре, що зараз усі носять джинси. Здогадались, хто я?

Що спільного між лампою розжарення і праскою ( обидва прилади – електронагрівальні).Оголошення теми уроку

4.  Сприйняття та засвоєння нового матеріалу.

Сьогодні на уроці ми розглянемо теплову дію струму, закон Джоуля-Ленца та практичне використання теплової дії струму. Таке застосування струму ми маємо змогу спостерігати щодня в побуті: праски (мал. 3), електричні плитки (мал. 2), чайники, кип’ятильники (мал. 3). Електричний струм нагріває провідник. Це явище нам добре відоме. Якщо металевий провідник зєднати з джерелом струму, то при проходженні струму дріт нагрівається до червоного кольору. Чому це відбувається? Бо вільні електрони, які переміщуються під дією електричного поля, взаємодіють із зустрічними атомами або іонами речовини провідника й передають їм частину своєї енергії. Якщо провідник нерухомий, то ця енергія перетворюється у внутрішню енергію провідника, що призводить до його нагрівання.

Необхідно знати, від чого залежить кількість теплоти, яка виділяється в провіднику при проходженні струму. Ці знання допоможуть або збільшити тепловий ефект дії струму, або звести його до мінімуму.

Це питання зумів експериментально у 1841 році вирішити англійський вчений Джордж Джоуль, а через рік російський учений Емілій Ленц. Тому встановлений ними закон має назву «закон Джоуля-Ленца».

Отже, робота струму може повністю витрачатися на збільшення внутрішньої енергії тіла, тоді:

.

Позначимо кількість теплоти буквою Q. Згідно сказаного Q = A, або    .

Із закону Ома для ділянки кола . Якщо це врахувати, то:

.

Кількість теплоти, яку виділяє провідник зі струмом, дорівнює добутку квадрата сили струму, опору провідника і часу. Це і є закон Джоуля-Ленца.

Використовуючи закон Ома для ділянки кола, ми отримаємо формули:   

Ці формули не ідентичні, бо перша формула завжди визначає перетворення електричної енергії на внутрішню, тобто кількість теплоти.

За іншими формулами в загальному випадку визначають витрати електричної енергії, що йде як на нагрівання, так і на виконання механічної роботи. Для нерухомих провідників ці формули збігаються.

Зупинимося детальніше на лампах розжарювання. Основна їх частина-спіраль із тонкого вольфрамового дроту. Вольфрам - це тугоплавкий метал, що плавиться при температурі 3387 С°. У лампі розжарення спіраль нагрівається до 3000 С° і світиться яскравим світлом. Розглянемо будову лампи розжарювання (мал. 4) :

Кінці спіралі 1 приварено до двох дротин, які проходять крізь скло балона 2 і припаяні до металевих частин цоколя 3 лампи (одну дротину припаяно до гвинтової нарізки, а другу-до основи цоколя, ізольованої від нарізки.

Щоб лампу увімкнути в мережу, її вкручують у патрон. Внутрішня частина патрона має пружинний контакт 5, що стискається з основою цоколя лампи, і гвинтову нарізку 4, яка утримує лампу. Пружинний контакт і гвинтова нарізка патрона мають затискачі, до яких прикріплюють проводи від мережі.

Будь-який електричний нагрівальний прилад містить нагрівальний елемент-це провідник з великим питомим опором, що може витримувати, не руйнуючись, нагрівання до високої температури (1000-1200С°). Найчастіше для виготовлення нагрівального елемента застосовують сплав, відомий під назвою ніхром, бо його великий питомий опір дозволяє виготовляти малі за розмірами нагрівальні елементи.

Нам відомо, що електричні кола розраховані на певну силу струму. Якщо опір кола з якихось причин зменшиться, то сила струму зросте, і може стати більшою за допустиму. Природно, що при цьому нагріватимуться проводи, можливе загоряння ізоляції проводів і навіть їх розплавлення. Таке зменшення опору кола може виникнути в разі приєднання паралельно додаткових споживачів струму, наприклад, електричних плиток або в результаті короткого замикання. Під коротким замиканням розуміють з’єднання кінців ділянки кола провідником, опір якого дуже малий порівняно з опором ділянки кола. Коротке замикання може виникнути, наприклад, під час ремонту проводки під струмом або при випадковому зіткненні оголених проводів.

У випадку короткого замикання струм може сягнути дуже значної величини і виникне небезпека пожежі. Уникнути цієї небезпеки допомагають запобіжники, які призначені для вимкнення лінії,якщо сила струму раптом стане більшою від допустимої норми.

У наших будинках також є запобіжники, дія яких ґрунтується на тому, що частина легкоплавкого провідника, що є в запобіжнику, при перевантаженні плавиться. Тому коло розмикається. Такі запобіжники називають плавкими. Існують також запобіжники, дія яких ґрунтується на тепловому розширенні тіл під час нагрівання.

У разі перегоряння запобіжника його треба замінити, а не використовувати будь-які провідники, так звані “жучки”, оскільки це небезпечно.

< >Закріплення вивченого на уроці.Чому іноді розетка чи штепсельна вилка працюючого електроприладу дуже нагрівається?  ( Бо великий опір поганого контакту штирів і гнізда розетки. Також таке спостерігається при перевантаженні розетки і вилки)

Задачі, що розв’язуються на уроці:

На цоколі лампочки написано 220 В,100 Вт .За цими даними визначте кількість теплоти, що виділяється в спіралі лампочки за 5 хв. світіння.

< >Підсумки урокуЯку дію електричного струму вивчили? (теплову)Від чого залежить теплова дія струму? ( від сили струму)З якими приладами познайомилися? ( електронагрівальними)Що є основною частиною нагрівального приладу? ( нагрівальний елемент) 

Здавалося, що буде так завжди:

Зелене листя і блакитне небо,

І чистота джерельної води –

Всього доволі, стільки, скільки треба.

Здавалось людям, що ось так весь час

Земля ділити щедро буде з ними

Всім тим, що відкладала про запас –

Скарбами не вичерпними своїми.

Та час минає, все ясніш стає:

Робити треба висновки належні.

Земля свої багатства віддає,

Вони ж, хоч і великі, не безмежні.

І треба правильні шляхи знайти,

Щоб те, що є у людства зберегти.

7. Домашнє завдання.

- Опрацювати теоретичний матеріал за підручником (§ 35; 36),

< >Підрахувати витрати та вартість електричної енергії у своєму помешканні за день, місяць, рік. Запропонувати шляхи зменшення витрат.Підготувати повідомлення на тему: «Енергозберігаючі лампи: за та проти»Написати твір на тему: «Як я зберігаю електроенергію в школі та вдома»

Урок №55 Розвязування задач.Природа електричного струму в розчинах і розплавах електролітів.Закон Фарадеядля електролізу

Тема уроку .   Електричний струм у розчинах і розплавах електролітів. Електроліз та його закони.

Мета уроку:    поглибити поняття електролітичної дисоціації, вивчити природу електричного струму в розчинах і розплавах електролітів та процесу електролізу, з'ясувати фізичний зміст законів електролізу Фарадея, поняття електрохімічного еквіваленту речовини; розвивати в учнів уміння і наполегливість у розв’язанні поставленої проблеми, у досягненні поставлених завдань; виховати в учнів самостійність і наполегливість у навчанні.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Зміст і методи роботи .ІV. Закріплення знань. Самостійна робота.

Розв’язування задач.

V. Підсумок уроку.

Повідомлення оцінок за урок. Загальна оцінка роботи групи.

Пояснення вчителя щодо домашнього завдання .

Унаочнення.  Порівняння електропровідностей води і розчину солі або кислоти, електроліз розчину мідного купоросу; таблиця електрохімічних еквівалентів різних речовин; опорні конспекти; завдання для самостійної роботи; збірники задач.

 Вивчення нового матеріалу .

Вивчення матеріалу доцільно почати із запитання: Як ви  вважаєте, чи світитиметься лампочка, ввімкнена в електричне коло, якщо електроди опустити в дистильовану воду ?

Потім демонструємо дослід: сполучаємо послідовно з електричною лампочкою посудину, в якій є дистильована вода і два вугільні електроди, вимикач, джерело постійного струму (вугільні електроди перед дослідом слід старанно зачистити наждачним папером і промити дистильованою водою).

Замкнувши коло, виявляємо що лампочка не світиться. З’єднавши електроди провідником, переконуємося, що в колі є напруга. Отже, можна зробити висновок, що дистильована вода не проводить електричного струму.

Далі знову звертаємося до учнів з запитанням:

Чи світитиметься лампочка , якщо у воду додати сіль або кислоту ?

Вислухавши відповіді учнів, демонструють електропровідність розчину кухонної солі.

Додаємо до води трохи кухонної солі,  лампочка починає світитися, причому її яскравість збільшується, по мірі додавання кухонної солі, тобто провідність розчину сірчаної кислоти залежить від його концентрації :

             Отже дистильована вода не є провідником, а розчин кухонної солі у воді – провідник.

 Як це пояснити ? Як з’явились заряджені частинки ? Що вони собою являють? (лампочка засвітилася, значить у розчині з’явились заряджені частини)

        Формують проблему: Чому ж дві речовини – діелектрики будучи розчиненими одна в одній , проводять електричний стум? (Учні висувають гіпотези)

2. Повідомлення теми і завдання уроку. Пояснення нового матеріалу.      Причини дисоціації електролітів у воді ( чи іншому розчиннику ) пояснюють   за підручником, використовуючи мал. 197 ( параграф 88, Гончаренко, фізика 10 кл.) на приладі молекула Na Cl.

Пояснення ведуть у вигляді бесіди, звертаючись до учнів із запитанням: з чого складається молекула NaCl; що означає, що молекула полярна; учні пригадують закон Кулона.

Увагу учнів слід звернути на те, чому саме водні розчини особливо добре проводять електрику.

До електролітів належать речовини, молекули яких побудовані з позитивно і негативно заряджених атомів, стриманих силою електричної взаємодії. Проте сила взаємодії між двома зарядами в середовищі з електричною проникністю ԑ, згідно закону Кулона зменшується в ԑ разів. Тому в розчиннику з великою діелектричною сталою (у води ԑ = 81) сили, які стримують іони значно зменшуються. Молекули з таких слабо зв’язаних йонів під впливом безперервних теплових співударів «розбиваються» на заряджені частинки – йони.

Учням треба показати, що дисоціюють не всі речовини, розчиняючись у певній рідині. Можна звертаючись до учнів із запитанням:

Чи усі речовини, розчиняючись у воді, будуть дисоціювати? Чому водний розчин цукру не проводить не поводить струм?

Демонструють дослід, використовуючи попередню установку, тільки замість солі розчиняють цукор і спостерігають за лампочкою.

Заслуховуючи пояснення учнів, слід ще раз підкреслити , що для дисоціації необхідно особливі властивості розчинника і полярність молекул розчиненої речовини.

Димоціацію солі можна викликати без розчинника – сильним нагріванням. При нагріванні молекули солей, що складаються з іонів, можуть дисоціювати на окремі іони, тому розплави солей є теж провідниками струму

Далі пропонуємо учням написати рівняння:

     H₂SO₄® 2H⁺  +  SO₄^-

     NaCl ® Na⁺  +  Cl^-

     CuSO₄  ®  Cu²⁺  +  SO₄^-

Потім переходимо до пояснення електролізу, тобто явища, які відбуваються на електродах при пропусканні електричного струму через розчин або розплав електроліту. Демонструємо електроліз розчину мідного купоросу.

Звертаємо увагу учнів на те, що метали завжди виділяються на катоді.

Оскільки виділення речовини на електролізі зумовлене нейтралізацію іонів на електродах, поміж масою виділення речовини на електролізі зумовлена нейтралізацію йонів на електродах,поміж масою виділеної речовини та зарядом,що пройшов через розчин, повинна існувати певна залежність, яка вперше була встановлена Фарадеєм.

Перший закон Фарадея: маса речовини, яка виділяється на одну електроді, пропорційна кількості електрики яка проходить через електроліт:

                                                       m = kq

k- електрохімічний еквівалент речовини (чисельно дорівнює масі речовини, яка виділяється на електроді при проходженні одиниці заряду):

                                             q = It , m = kIt .

Електрохімічні еквіваленти різних речовин дуже істотно відрізняються один від одного. Від яких же властивостей речовини залежить величина її електрохімічного еквівалента?

Відповідь на це запитання дає такий важливий закон, який так само встановив Фарадей на досліді.

Другий закон Фарадея: електрохімічний еквівалент речовини прямо пропорційний молярній мамі речовини і обернено пропорційний валентності .

                                                           k =

F=9,6·10⁴ кг/ моль – стала Фарадея.

Далі пояснюють залежність опору розчинів електролітів від температури, порівнюють цю залежність для металів.

IV Закріплення знань

1. Самостійна робота ( 1 варіанти ). 

2. Розв’язування задач.

Щоб покрити цинком металеві вирази, в електролітичну ванну вставили цинковий електрод масою 10 г. Який заряд має пройти через ванну, щоб витратився весь електрод?

При силі струму 1,6 А на катоді електролітичної ванни за 10 хв відклалась мідь масою 0,316 г. Визначити електрохімічний еквівалент міді за результатами досліду. ( З.В.Дубас. Дидактичний матеріал з фізики )

V. Підсумок уроку.

Наголошують, що учні повинні знати, що називається електрохімічною дисоціацією, ступенем дисоціації, що таке електроліт, електроліз, закони електролізу, фізичний зміст електрохімічного еквівалента.

Учні повинні вміти застосовувати вивчений матеріал для розв’язування якісних і кількісних задач.

Можна прочитати учня вірш О.Бондаренка «Електроліз»

VI. Завдання додому:

Підготувати повідомлення на тему:

1. Гальванопластика.

2. Гальваностегія.

3. Електрометалургія.

4.Очищення ( рафінування ) металів

     

Варіант -1

1.Які носії електричного заряду створюють  електричний струм в розчинах

електролітів?

А  Електрони і позитивні іони.    Б  Позитивні і негативні іони.              В  Електрони.

2.Електричну    лампу    увімкнули в мережу послідовно з електролітичною ванною, що наповнена слабким розчином солі,чи зміниться розваження лампи, якщо додати в розчин ще деяку кількість солі?

А Не зміниться.     Б  Зменшиться.     В Збільшиться.

3.Вкажіть на формулу другого закону Фарадея

А  m = kq.           Б   k =        В  q = It

4. Що означає величина k  у формулі першого закону Фарадея ?

А  Силу струму.

Б   Коефіцієнт жорстокості.

В   Електрохімічний еквівалент речовини.

5. Під дією електричного поля у розчині електроліту позитивні іони …

А  Рухаються до катода

Б   Рухаються до анода

В  Вступають у хімічні реакції

Прочитати § 37.Виконати №292;№306.

Урок №56 Розвязування задач.Електричний струм у газах.

Газ складається з електрично-нейтральних молекул і в нормальних умовах є добрим ізолятором. Наелектризоване тіло в сухому повітрі зберігає свій заряд практично довгий час. Гази стають електропро­відними внаслідок іонізаціїїх під дією зовнішніх збудників. При цьому їх молекули перетворюються в позитивні іони. Електрон, який відщепився від нейтральної молекули, стикаючись з іншою нейтраль­ною молекулою, може з'єднатись з нею й утворити негативний іон. Можлива також і багатократна іонізація.

Щоб іонізувати атом (молекулу), треба виконати роботу іонізації проти сил взаємодії електрона з іншими частинками атома (молекули). Ця робота вимірюється в електрон-вольтах, залежить від хімічної природи газу й енергетичного стану електрона в атомі (молекулі). Зовнішні збудники, або джерела енергії, які спричинюють іонізацію газу, називаються іонізаторами. Добрими іонізаторами є ультрафіолетові, рентгенівські, радіоактивні й космічні промені, по­лум'я, хімічні реакції тощо.

Іонізація газу можлива також під дією прискорених електронів та іонів (ударна іонізація). Останні повинні мати достатню кінетичну енергію для здійснення ударної іонізації. Електрони та іони звичайно прискорюються під дією електричного поля.

Проходження електричного струму через газ називається газовим розрядом. Залежно від механізму іонізації газу розрізняють несамо­стійний і самостійний газові розряди.

Несамостійний газовий розряд не підтримує сам себе і відбу­вається під впливом зовнішнього іонізатора. Якщо іонізатор перестає діяти, то розряд припиняється.

Самостійний газовий розряд підтримує сам себе і зберігається після припинення дії зовнішнього іонізатора, тобто під час розряду весь час утворюються вільні заряджені частинки.Вони можуть вини­кати внаслідок ударної іонізації.

Напруга запалювання в самостійному газовому розряді залежить від хімічної природи газу, домішок, тиску, відстані між електродами, матеріалу катода тощо. Тому деякі види самостійних газових розрядів відрізняються один від одного і за характером фізичних процесів, що відбуваються в газорозрядній трубці, і за зовнішнім виглядом.

Тліючий розряд.Цей розряд відбувається при зниженому тиску. Такий розряд можна утворити в скляній трубці з впаяними електро­дами, з якої насосом відкачують повітря. Спочатку відбувається невидимий тихий розряд. При тиску близько Па внаслідок ударної іонізації з'являються перехідні форми від несамостійного розряду до самостійного. Тліючий газовий розряд має широке застосування. Його викори­стовують у сигнальних неонових лампах, у лампах денного світла, для катодного розпилювання металів тощо.

Китичний розряд. Такий розряд виникає в повітрі під впливом сильного електричного поля, коли відбувається ударна іонізація газу. Його можна спостерігати під час грози на вістрях громовідводів, антен, щоглах кораблів тощо. Оскільки біля вістря електричне поле неоднорідне, то розряд має вигляд китиці.

Коронний розряд виникає між провідниками, які перебувають під високою напругою в атмосфері. При цьому біля провідника виникає світіння у вигляді оболонки або корони, яка оточує провідник, ї китичний, і коронний розряди відбуваються в дуже неоднорідному електричному полі, при напрузі між провідниками, меншій від пробивної. Коронний розряд можна спостерігати біля кондукторів електрофорної машини, якщо вони розведені на велику відстань. Його можна утворити навколо дротини, розміщеної по осі порожнистого циліндра, якщо між нею і циліндром напруженість електричного поля велика.

Взагалі коронний розряд виникає і при позитивному потенціалі дротини (позитивна корона), і при її негативному потенціалі (нега­тивна корона), а також при змінній напрузі між провідниками. За межами негативної корони будуть іони тільки одного знака - негативні. Якщо ж корона позитивна, то за її межами будуть позитивні іони. На цьому принципі грунтується дія електрофільтрів для очищення промислових газів від домішок на заводах, що вироб­ляють сірчану кислоту, на заводах кольорової металургії тощо, а також фільтрів, які застосовують для очищення доменних газів.

Виникнення корони біля провідників високовольтних ліній елек­тропередачі - явище небажане: витрачається енергія на іонізацію повітря. Тому провідники високовольтних ліній роблять товстими або трубчастими.

Під впливом електричного поля атмосферних зарядів корона може з'явитися на щоглах кораблів, верхівках дерев і висотних будівель.

Іскровий розряд виникає при високій напрузі (напруга пробою) в атмосферному повітрі між двома електродами такої форми, що електричне поле між ними мало відрізняється від однорідного (на­приклад, між великими кулями, плоскими електродами із закруг­леними краями). При цьому повітряний проміжок пробивається іскрою у вигляді яскравого зигзагоподібного тонкого каналу з розгалуженнями. В іскрових каналах відбувається інтенсивний процес іонізації, нагрівання газу (до 100 000 К) і зростання тиску до сотень атмосфер. Тому іскровий розряд супроводиться звуковим ефектом (тріском, громом). Блискавка в повіт­рі є прикладом іскрового розряду - Максимальний струм блискавки досягає десятків і сотень амперів.

У твердих і рідких діелектриках іскра руйнує саму речовину, і термін “пробій” тут має буквальне значення. Якщо розрядний проміжок малий, то іскра спричи­нює місцеве руйнування металу (ерозію). На цьому і грунтується електроіскровий метод обробки металів (різання, свердління, поверхнева обробка).

Дуговий розряд відбувається при малій напрузі і великому струмі. Якщо після появи електричної іскри (під потужного джерела) поступово зменшувати відстань між елект­родами, то виникає світний стовп газу у вигляді дуги. При цьому струм різко зростає, а напруга на розрядному проміжку спадає до кількох десятків вольтів.

Дуговий розряд можна утворити, минувши стадію іскри. Якщо обидва електроди зблизити до їх дотикання, то в контакті створюється великий опір, а тому виділяється багато тепла і електроди розжарю­ються. Якщо тепер розвести електроди на певну відстань, то між ними виникає електрична дуга. Так уперше в В.В. Петров добув електричну дугу між двома вугільними електродами за допомогою батареї гальванічних елементів. Тепер використовують електроди із пресованого порошкоподібного графіту і в'яжучих речовин.

Важливими є практичні застосування електричної дуги. З часів П.М. Яблочкова електричну дугу використовують як джере­ло світла; за почином Є.О. Патона її використовують для електрозварювання, плавлення і різання металів.

Прочитати § 38.Виконати №298.

Бажаю успіхів!!!