Vortrag zum Thema Elektrotechnik: elektrischer Strom. Vortrag „Gleichstrom“ Vortrag für eine Physikstunde (8. Klasse) zum Thema. Betrachten wir nun die Wechselwirkung zwischen einem stromdurchflossenen Leiter und einem Magneten
WAS IST ELEKTRISCHER STROM IN METALLEN?
Elektrischer Strom in Metallen – Dies ist die geordnete Bewegung von Elektronen unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes. Experimente zeigen, dass beim Stromfluss durch einen Metallleiter keine Substanz übertragen wird und daher Metallionen nicht an der Übertragung elektrischer Ladung beteiligt sind.
Die Natur des elektrischen Stroms in Metallen
Elektrischer Strom in Metallleitern verursacht keine Veränderungen in diesen Leitern, außer ihrer Erwärmung.
Die Konzentration der Leitungselektronen in einem Metall ist sehr hoch: Sie entspricht größenordnungsmäßig der Anzahl der Atome pro Volumeneinheit des Metalls. Elektronen in Metallen sind in ständiger Bewegung. Ihre zufällige Bewegung ähnelt der Bewegung idealer Gasmoleküle. Dies gab Anlass zu der Annahme, dass Elektronen in Metallen eine Art Elektronengas bilden. Aber die Geschwindigkeit der zufälligen Bewegung von Elektronen in einem Metall ist viel größer als die Geschwindigkeit von Molekülen in einem Gas.
ERFAHRUNG VON E. RICKE
Der deutsche Physiker Karl Ricke führte ein Experiment durch, bei dem ein Jahr lang elektrischer Strom durch drei gegeneinander gepresste Erdungszylinder geleitet wurde – Kupfer, Aluminium und wieder Kupfer. Nach der Fertigstellung wurde festgestellt, dass es nur geringfügige Spuren einer gegenseitigen Durchdringung von Metallen gab, die nicht über die Ergebnisse der gewöhnlichen Diffusion von Atomen in Festkörpern hinausgingen. Mit hoher Genauigkeit durchgeführte Messungen zeigten, dass die Masse jedes Zylinders unverändert blieb. Da sich die Massen von Kupfer- und Aluminiumatomen deutlich voneinander unterscheiden, müsste sich die Masse der Zylinder merklich ändern, wenn die Ladungsträger Ionen wären. Daher sind freie Ladungsträger in Metallen keine Ionen. Die enorme Ladung, die durch die Zylinder floss, wurde offenbar von Partikeln getragen, die sowohl in Kupfer als auch in Aluminium gleich sind. Es liegt nahe, anzunehmen, dass es freie Elektronen sind, die in Metallen den Strom leiten.
Karl Victor Eduard Rikke
ERLEBEN SIE L.I. MANDELSHTAM UND N.D. PAPALEXI
Die russischen Wissenschaftler L.I. Mandelstam und N.D. Papaleksi führten 1913 ein originelles Experiment durch. Die Spule mit dem Draht begann sich in verschiedene Richtungen zu verdrehen. Sie drehen es im Uhrzeigersinn, stoppen es dann abrupt und wieder zurück. Sie argumentierten etwa so: Wenn Elektronen wirklich Masse haben, müssten sich die Elektronen, wenn die Spule plötzlich stoppt, noch einige Zeit durch Trägheit weiterbewegen. Und so geschah es. Wir schlossen ein Telefon an die Enden des Kabels an und hörten ein Geräusch, was bedeutete, dass Strom durch das Kabel floss.
Mandelstam Leonid Isaakovich
Nikolai Dmitrijewitsch Papaleksi (1880-1947)
DIE ERFAHRUNG VON T. STEWART UND R. TOLMAN
Die Erfahrung von Mandelstam und Papaleksi wurde 1916 von den amerikanischen Wissenschaftlern Tolman und Stewart wiederholt.
- Eine Spule mit vielen Windungen aus dünnem Draht wurde in schnelle Rotation um ihre Achse gebracht. Die Enden der Spule wurden über flexible Drähte mit einem empfindlichen ballistischen Galvanometer verbunden. Die ungedrehte Spule wurde stark verlangsamt und es trat ein Problem im Stromkreis auf. kurzfristiger Strom, aufgrund der Trägheit der Ladungsträger. Die durch den Stromkreis fließende Gesamtladung wurde durch die Auslenkung der Galvanometernadel gemessen.
Butler Stuart Thomas
Richard Chase Tolman
KLASSISCHE ELEKTRONISCHE THEORIE
Die Annahme, dass Elektronen für den elektrischen Strom in Metallen verantwortlich sind, gab es bereits vor dem Experiment von Stewart und Tolman. Im Jahr 1900 erstellte der deutsche Wissenschaftler P. Drude auf der Grundlage der Hypothese über die Existenz freier Elektronen in Metallen seine nach ihm benannte elektronische Theorie der Metallleitfähigkeit klassische elektronische Theorie . Nach dieser Theorie verhalten sich Elektronen in Metallen wie ein Elektronengas, also etwa wie ein ideales Gas. Es füllt den Raum zwischen den Ionen, die das Metallkristallgitter bilden
Die Abbildung zeigt die Flugbahn eines der freien Elektronen im Kristallgitter eines Metalls
GRUNDBESTIMMUNGEN DER THEORIE:
- Das Vorhandensein einer großen Anzahl von Elektronen in Metallen trägt zu ihrer guten Leitfähigkeit bei.
- Unter dem Einfluss eines externen elektrischen Feldes wird der zufälligen Bewegung der Elektronen eine geordnete Bewegung überlagert, d.h. Strom entsteht.
- Die Stärke des elektrischen Stroms, der durch einen Metallleiter fließt, ist gleich:
- Da die innere Struktur verschiedener Substanzen unterschiedlich ist, ist auch der Widerstand unterschiedlich.
- Mit zunehmender chaotischer Bewegung von Stoffpartikeln erwärmt sich der Körper, d.h. Wärmefreisetzung. Dabei gilt das Joule-Lenz-Gesetz:
l = e * n * S * Ū d
Supraleitfähigkeit von Metallen und Legierungen
- Einige Metalle und Legierungen verfügen über Supraleitung, d. h. die Eigenschaft, dass der elektrische Widerstand bei Erreichen einer Temperatur unter einem bestimmten Wert (kritische Temperatur) völlig Null ist.
Das Phänomen der Supraleitung wurde 1911 vom niederländischen Physiker H. Kamerling-Ohness für Quecksilber (T cr = 4,2 o K) entdeckt.
ANWENDUNGSBEREICH DES ELEKTRISCHEN STROMS:
- Erzielung starker Magnetfelder
- Übertragung von Elektrizität von der Quelle zum Verbraucher
- leistungsstarke Elektromagnete mit supraleitenden Wicklungen in Generatoren, Elektromotoren und Beschleunigern, in Heizgeräten
Derzeit gibt es im Energiesektor ein großes Problem, das mit großen Verlusten bei der Übertragung von Strom über Leitungen verbunden ist.
Mögliche Lösung des Problems:
Bau zusätzlicher Stromleitungen – Austausch von Leitungen mit größeren Querschnitten – Spannungserhöhung – Phasenteilung
Elektrisches Stromprojekt eines Schülers der 8. Klasse der städtischen Bildungseinrichtung „Sekundarschule Nr. 4“, Kimry Ilya Ustinova 201 4-2015
Elektrischer Strom ist die geordnete (gerichtete) Bewegung geladener Teilchen.
Die Stromstärke ist gleich dem Verhältnis der elektrischen Ladung q, die durch den Querschnitt des Leiters fließt, zur Zeit ihres Durchgangs t. I= I - Stromstärke (A) q- elektrische Ladung (C) t- Zeit (s) g t
Maßeinheit der Stromstärke Die Einheit der Stromstärke ist die Stromstärke, bei der Abschnitte paralleler Leiter von 1 m Länge mit einer Kraft von 2∙10 -7 N (0,0000002 N) interagieren. Diese Einheit heißt AMPERE (A). -7
Ampere Andre Marie wurde am 22. Januar 1775 in Polemiers bei Lyon in eine Adelsfamilie geboren. Er erhielt eine häusliche Ausbildung und beschäftigte sich mit der Erforschung des Zusammenhangs zwischen Elektrizität und Magnetismus (Ampère nannte diesen Phänomenbereich Elektrodynamik). Anschließend entwickelte er die Theorie des Magnetismus. Ampère starb am 10. Juni 1836 in Marseille.
Amperemeter Amperemeter ist ein Gerät zur Strommessung. Das Amperemeter wird in Reihe mit dem Gerät geschaltet, in dem der Strom gemessen wird.
Strommessung. Elektrischer Schaltplan Stromkreis
Die Spannung ist physikalische Größe Dies zeigt, wie viel Arbeit ein elektrisches Feld leistet, wenn es eine positive Ladungseinheit von einem Punkt zu einem anderen bewegt. A q U=
Die Maßeinheit ist die elektrische Spannung an den Enden des Leiters, bei der die Arbeit, die zum Bewegen einer elektrischen Ladung von 1 C entlang dieses Leiters verrichtet wird, 1 J entspricht. Diese Einheit wird VOLT (V) genannt.
Alessandro Volta ist ein italienischer Physiker, Chemiker und Physiologe, einer der Begründer der Elektrizitätslehre. Alessandro Volta wurde 1745 als viertes Kind der Familie geboren. 1801 erhielt er von Napoleon den Grafen- und Senatorentitel. Volta starb am 5. März 1827 in Como.
Voltmeter Voltmeter ist ein Messgerät elektrische Spannung. Das Voltmeter wird parallel zu dem Abschnitt des Stromkreises, zwischen dessen Enden die Spannung gemessen wird, an den Stromkreis angeschlossen.
Spannungsmessung Elektrischer Schaltplan Elektrischer Schaltkreis
Elektrischer Widerstand Der Widerstand ist direkt proportional zur Länge des Leiters, umgekehrt proportional zu seiner Querschnittsfläche und hängt von der Substanz des Leiters ab. R = ρ ℓ S R- Widerstand ρ - spezifischer Widerstand ℓ - Länge des Leiters S- Querschnittsfläche
Die Ursache des Widerstands ist die Wechselwirkung bewegter Elektronen mit Ionen des Kristallgitters.
Als Widerstandseinheit wird 1 Ohm angenommen. der Widerstand eines solchen Leiters, bei dem bei einer Spannung an den Enden von 1 Volt die Stromstärke 1 Ampere beträgt.
Ohm Georg OM (Ohm) Georg Simon (16. März 1787, Erlangen – 6. Juli 1854, München), deutscher Physiker, Autor eines der Grundgesetze, Ohm, begann mit der Erforschung der Elektrizität. Im Jahr 1852 erhielt Ohm die Stelle eines ordentlichen Professors. Ohm starb am 6. Juli 1854. Im Jahr 1881 stimmten Wissenschaftler auf dem Elektrotechnikkongress in Paris einstimmig dem Namen der Widerstandseinheit zu – 1 Ohm.
Ohmsches Gesetz Die Stromstärke in einem Abschnitt eines Stromkreises ist direkt proportional zur Spannung an den Enden dieses Abschnitts und umgekehrt proportional zu seinem Widerstand. I = u R
Ermittlung des Leiterwiderstandes R=U:I. Messung von Strom und Spannung. Elektrischer Schaltplan
ANWENDUNG DES ELEKTRISCHEN STROMS
Folie 1
Physiklehrer an der Nevinnomyssk Energy Technical School Pak Olga Ben-Ser
„Elektrischer Strom in Gasen“
Folie 2
Der Vorgang des Stromflusses durch Gase wird als elektrische Entladung in Gasen bezeichnet. Der Zerfall von Gasmolekülen in Elektronen und positive Ionen wird als Gasionisation bezeichnet
Bei Raumtemperatur sind Gase Dielektrika. Das Erhitzen eines Gases oder die Bestrahlung mit Ultraviolett-, Röntgen- und anderen Strahlen führt zur Ionisierung von Atomen oder Molekülen des Gases. Das Gas wird zum Leiter.
Folie 3
Ladungsträger entstehen erst bei der Ionisation. Ladungsträger in Gasen – Elektronen und Ionen
Befinden sich Ionen und freie Elektronen in einem äußeren elektrischen Feld, beginnen sie sich in eine Richtung zu bewegen und erzeugen in den Gasen einen elektrischen Strom.
Mechanismus der elektrischen Leitfähigkeit von Gasen
Folie 4
Nicht selbsterhaltende Entladung
Das Phänomen, dass elektrischer Strom durch ein Gas fließt, wird nur unter bestimmten Bedingungen beobachtet Äußerer Einfluss zu Gas wird als nicht selbsterhaltende elektrische Entladung bezeichnet. Wenn an den Elektroden keine Spannung anliegt, zeigt das an den Stromkreis angeschlossene Galvanometer Null an. Bei einer kleinen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden der Röhre beginnen sich geladene Teilchen zu bewegen und es kommt zu einer Gasentladung. Allerdings erreichen nicht alle entstehenden Ionen die Elektroden. Mit zunehmender Potentialdifferenz zwischen den Elektroden der Röhre steigt auch der Strom im Stromkreis.
Folie 5
Nicht selbsterhaltende Entladung
Bei einer bestimmten Spannung, wenn alle vom Ionisator pro Sekunde im Gas gebildeten geladenen Teilchen in dieser Zeit die Elektroden erreichen. Der Strom erreicht die Sättigung. Strom-Spannungs-Kennlinien einer nicht selbsterhaltenden Entladung
Folie 6
Das Phänomen, dass elektrischer Strom unabhängig von externen Ionisatoren durch ein Gas fließt, wird als unabhängige Gasentladung in einem Gas bezeichnet. Das durch das elektrische Feld beschleunigte Elektron kollidiert auf seinem Weg zur Anode mit Ionen und neutralen Molekülen. Seine Energie ist proportional zur Feldstärke und der mittleren freien Weglänge des Elektrons. Wenn die kinetische Energie des Elektrons die Arbeit übersteigt, die zur Ionisierung des Atoms aufgewendet werden muss, wird das Elektron bei der Kollision mit dem Atom ionisiert, was als Elektronenstoßionisation bezeichnet wird.
Unter dem Einfluss eines starken elektrischen Feldes kann ein lawinenartiger Anstieg der Anzahl geladener Teilchen in einem Gas einsetzen. In diesem Fall wird der Ionisator nicht mehr benötigt.
Selbstentladung
Folie 7
Folie 8
Eine Koronaentladung wird bei atmosphärischem Druck in einem Gas beobachtet, das sich in einem sehr inhomogenen elektrischen Feld befindet (in der Nähe der Spitzen, Drähte von Leitungen). Hochspannung usw.), deren leuchtende Fläche oft einer Krone ähnelt (deshalb wurde sie Korona genannt)
Arten der Selbstentladung
Folie 9
Funkenentladung – Eine intermittierende Entladung in einem Gas, die bei hoher elektrischer Feldstärke (ca. 3 MV/m) in Luft bei Atmosphärendruck auftritt. Eine Funkenentladung führt im Gegensatz zu einer Koronaentladung zum Zusammenbruch des Luftspalts. Anwendung: Blitz, zum Zünden eines brennbaren Gemisches in einem Verbrennungsmotor, elektrische Funkenverarbeitung von Metallen
Arten der Selbstentladung
Folie 10
Lichtbogenentladung – (Lichtbogen) eine Entladung in einem Gas, die bei Atmosphärendruck und einer geringen Potentialdifferenz zwischen eng beieinander liegenden Elektroden auftritt, aber die Stromstärke im Lichtbogen erreicht mehrere zehn Ampere. Anwendung: Spotlight, Elektroschweißen, Schneiden von hochschmelzenden Metallen.
Arten der Selbstentladung
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Folienunterschriften:
Gleichstrom
Elektrischer Strom ist die geordnete (gerichtete) Bewegung geladener Teilchen.
Elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen. Für die Existenz von elektrischem Strom sind folgende Bedingungen notwendig: Das Vorhandensein freier elektrischer Ladungen im Leiter; Das Vorhandensein eines externen elektrischen Feldes für den Leiter.
Die Stromstärke ist gleich dem Verhältnis der elektrischen Ladung q, die durch den Querschnitt des Leiters fließt, zur Zeit ihres Durchgangs t. I= I - Stromstärke (A) q- elektrische Ladung (C) t- Zeit (s) g t
Aktuelle Einheit -7
Ampere Andre Marie wurde am 22. Januar 1775 in Polemiers bei Lyon in eine Adelsfamilie geboren. Er erhielt eine häusliche Ausbildung und beschäftigte sich mit der Erforschung des Zusammenhangs zwischen Elektrizität und Magnetismus (Ampère nannte diesen Phänomenbereich Elektrodynamik). Anschließend entwickelte er die Theorie des Magnetismus. Ampère starb am 10. Juni 1836 in Marseille.
Amperemeter Amperemeter ist ein Gerät zur Strommessung. Das Amperemeter wird in Reihe mit dem Gerät geschaltet, in dem der Strom gemessen wird.
ANWENDUNG DES ELEKTRISCHEN STROMS
Biologische Wirkung von Strom
Thermische Wirkung von Strom
Die chemische Wirkung von elektrischem Strom wurde erstmals im Jahr 1800 entdeckt.
Chemische Wirkung von Strom
Magnetische Wirkung von Strom
Magnetische Wirkung von Strom
Vergleichen Sie die durchgeführten Experimente in den Abbildungen. Was haben die Erfahrungen gemeinsam und worin unterscheiden sie sich? Eine Stromquelle ist ein Gerät, in dem eine Art Energie in elektrische Energie umgewandelt wird. Geräte, die Ladungen trennen, d. h. Ein elektrisches Feld erzeugend, nennt man Stromquellen.
Die erste elektrische Batterie erschien 1799. Es wurde vom italienischen Physiker Alessandro Volta (1745 - 1827) erfunden – italienischer Physiker, Chemiker und Physiologe, Erfinder einer Gleichstromquelle. Seine erste Stromquelle, die „Voltaische Säule“, wurde streng nach seiner Theorie der „metallischen“ Elektrizität gebaut. Volta legte abwechselnd mehrere Dutzend kleine Zink- und Silberkreise übereinander und legte mit Salzwasser angefeuchtetes Papier dazwischen.
Mechanische Stromquelle – mechanische Energie wird in elektrische Energie umgewandelt. Bis zum Ende des 18. Jahrhunderts basierten alle technischen Stromquellen auf der Elektrifizierung durch Reibung. Die effektivste dieser Quellen ist die Elektrophormaschine (die Scheiben der Maschine werden in entgegengesetzte Richtungen gedreht. Durch die Reibung der Bürsten auf den Scheiben sammeln sich Ladungen mit entgegengesetztem Vorzeichen auf den Leitern der Maschine an). Elektrophormaschine
Thermische Stromquelle – innere Energie wird in elektrische Energie umgewandelt Thermoelement Thermoelement (Thermoelement) – zwei Drähte aus unterschiedlichen Metallen müssen an einem Ende verlötet werden, dann wird die Verbindungsstelle erhitzt, dann entsteht in ihnen ein Strom. Die Ladungen werden getrennt, wenn die Verbindung erhitzt wird. Thermoelemente werden in Temperatursensoren und in Geothermiekraftwerken als Temperatursensor eingesetzt. Thermoelement
Mithilfe von Sonnenkollektoren wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. Solarbatterie-Fotozelle. Wenn einige Stoffe mit Licht beleuchtet werden, entsteht in ihnen ein Strom; Lichtenergie wird in elektrische Energie umgewandelt. Bei diesem Gerät werden Ladungen unter Lichteinfluss getrennt. Solarbatterien werden aus Fotozellen hergestellt. Sie werden in Solarbatterien, Lichtsensoren, Taschenrechnern und Videokameras verwendet. Fotozelle
Elektromechanischer Generator. Durch mechanische Arbeit werden Ladungen getrennt. Wird zur Erzeugung von Industriestrom verwendet. Elektromechanischer Generator Generator (von lateinisch Generator – Hersteller) ist ein Gerät, eine Apparatur oder eine Maschine, die jedes Produkt herstellt.
Reis. 1 Abb. 2 Abb. 3 Welche Stromquellen sehen Sie auf den Bildern?
Aufbau einer galvanischen Zelle Eine galvanische Zelle ist eine chemische Stromquelle, in der elektrische Energie durch die direkte Umwandlung chemischer Energie durch eine Oxidations-Reduktions-Reaktion erzeugt wird.
Eine Batterie kann aus mehreren galvanischen Zellen bestehen.
Eine Batterie (von lat. Akkumulator – Kollektor) ist ein Gerät zur Speicherung von Energie für den späteren Gebrauch.
Stromquelle Methode der Ladungstrennung Anwendung Fotozelle Wirkung von Licht Solarbatterien Thermoelement Erwärmung von Verbindungsstellen Temperaturmessung Elektromechanischer Generator Verrichtung mechanischer Arbeit Produktion von Industriestrom. Energie Galvanische Zelle Chemische Reaktion Taschenlampen, Radios Batterie Chemische Reaktion Autos Klassifizierung von Stromquellen
Wie nennt man elektrischen Strom? (Elektrischer Strom ist die geordnete Bewegung geladener Teilchen.) 2. Was kann dazu führen, dass sich geladene Teilchen geordnet bewegen? (Elektrisches Feld.) 3. Wie kann ein elektrisches Feld erzeugt werden? (Mit Hilfe der Elektrifizierung.) 4. Kann ein in einer Elektrophoresemaschine erzeugter Funke als elektrischer Strom bezeichnet werden? (Ja, da es zu einer kurzfristigen geordneten Bewegung geladener Teilchen kommt?) Fixierung des Materials. Fragen:
5. Was sind die positiven und negativen Pole einer Stromquelle? 6. Welche aktuellen Quellen kennen Sie? 7. Entsteht ein elektrischer Strom, wenn eine geladene Metallkugel geerdet wird? 8. Bewegen sich geladene Teilchen in einem Leiter, wenn Strom durch ihn fließt? 9. Wenn Sie eine Kartoffel oder einen Apfel nehmen und Kupfer- und Zinkplatten hineinstecken. Schließen Sie dann eine 1,5-V-Glühbirne an diese Platten an. Was werden Sie tun? Fixieren des Materials. Fragen:
Wir lösen Aufgabe 5.2 in der Klasse Seite 27
Für das Experiment benötigen Sie: Ein haltbares Papiertuch; Lebensmittelfolie; Schere; Kupfermünzen; Salz; Wasser; zwei isolierte Kupferdrähte; kleine Glühbirne (1,5 V). Ihre Aktionen: Lösen Sie etwas Salz in Wasser auf; Schneiden Sie das Papiertuch und die Folie vorsichtig in Quadrate, die etwas größer als Münzen sind. Die Papierquadrate in Salzwasser einweichen; Legen Sie einen Stapel übereinander: eine Kupfermünze, ein Stück Folie, eine weitere Münze usw. mehrmals. Oben auf dem Stapel sollte sich Papier befinden und unten eine Münze. Schieben Sie das geschützte Ende eines Kabels unter den Stapel und verbinden Sie das andere Ende mit der Glühbirne. Legen Sie ein Ende des zweiten Kabels oben auf den Stapel und verbinden Sie das andere Ende ebenfalls mit der Glühbirne. Was ist passiert? Heimprojekt. Machen Sie eine Batterie.
Verwendete Ressourcen und Literatur: Kabardin O.F. Physik, 8. Klasse M.: Prosveshchenie, 2014. Tomilin A.N. Geschichten über Elektrizität. http://ru.wikipedia.org http:// www.disel.r u http:// www.fizika.ru http:// www.edu.doal.ru http://schools.mari-el.ru http :// www.iro.yar.ru Hausaufgaben: § 5,6,7 Seite 27, Aufgabe Nr. 5.1; Heimprojekt. Stellen Sie eine Batterie her (die Anweisungen werden jedem Schüler gegeben).
