Электрический ток в газах

Методическая разработка учебного занятия «Электрический ток в газах»

 Тип урока: Изучение новых знаний

 Цель занятия: формирование предметных и общих компетенций с использованием проблемных и игровых методов обучения и интерактивных технологий. По окончанию урока студент:

а) знает:

- что собой представляет электрический ток в газах;

- виды разрядов в газах;

- применение различных видов самостоятельных разрядов в газах.

б) умеет:

- работать с информацией,

- анализировать  проблемные ситуации,

- проводить физический эксперимент,

- применять  свои знания для решения практических задач.

- делать обобщающие выводы.

в) владеет рефлексией.

Задачи:

Воспитательная: продолжить формирование у студентов научно-материального мировоззрения, познаваемости мира, причинно следственных связей, интереса к физике, как к учебному предмету;

воспитывать навыки коммуникативного общения, чувства ответственности, исполнительности, умение работать в команде.

 Образовательная: Изучить явление  электрического тока в газах. Виды разрядов в газах и их техническое применение. Выработка способности применять полученные знания в нестандартных условиях.

 Развивающая: развивать  память, логическое  мышление, навыки работы в команде, умения сравнивать, анализировать, обобщать, делать самостоятельные выводы, выражать свои мысли, нести ответственность за свои решения.

Методическая цель: показать нестандартный подход  к изучению нового материала, с применением проблемного, объектно–иллюстративного, интерактивного и репродуктивных методов обучения, групповой работы.

 Межпредметные связи: электротехника, математика.

 Учебно-методическое обеспечение занятия:

 Технические средства обучения: проектор, экран, компьютер, электрофорная машина, конденсатор воздушный, электрометр, эбонитовая палочка, шерсть,  набор видеофайлов с опытами  и иллюстрациями  по изучаемой теме, приборы и устройства, в которых применяются изучаемые явления (люминесцентные лампы, источники света), изображение различных предметов, в которых используются применение знаний по изученной теме.

 Наглядные пособия:презентация к уроку,   видео файлы с опытами.

 Дидактические материалы: информация  для самостоятельной  работы по группам (приложение №1),  краткий конспект лекции «Электрический ток в газах» (приложение №2), карточки с текстами для работы над ошибками (приложение №3); карточки с информацией для конкурса «мозговой штурм» (приложение №4).

Ход урока:

 1. Организационный момент.

• проверка готовности учащихся к уроку, проверка отсутствующих;

• мотивация к изучению данной темы.

 2. Сообщение темы,  цели  и плана учебного  занятия.

 3. Актуализация опорных знаний по теме «Электрический ток».

Вопросы:
1. Что такое электрический ток?
2. Какие вещества мы считаем проводниками, а какие - диэлектриками?
3. Какие носители заряда в металлах вы знаете?
4. Как работает электрометр?
5. Как вы думаете, может ли ток течь в газе?

 4. Изложение нового материала  в форме эвристической беседы  «Электрический ток в  газах» с показом опытов и видеофайлов по теме.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ

В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. он состоит из нейтральных атомов и молекул и не содержит свободных носителей электрического тока. Опыт с эбонитовой палочкой, воздушным конденсатором, электроскопом

Электроскоп показывает, что конденсатор не разряжается, т.к. воздух не проводит ток.

Газ становится электропроводным в результате ионизации. Ионизация может быть вызвана нагреванием газа до высокой температуры или действием ультрафиолетового, рентгеновского, гамма-излучения. Ионизация газа состоит в том, что нейтральные молекулы или атомы газа теряют электроны и превращаются в положительные ионы.

Опыт с эбонитовой палочкой, воздушным конденсатором, электроскопом и свечой. При внесении свечи между пластинами конденсатора он разряжается. Воздух становится проводником.

Газовый разряд - это электрический ток в ионизированных газах. Существует самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Опыт с электрофорной машиной и молнией. Видеофайл с опытом по искровому разряду.

Несамостоятельный электрический разряд – это  протекания электрического тока при действии ионизатора (высокой температуры, ультрафиолетового излучения или гамма-излучения.)   Видеофайл с опытом.

Если разряд может протекать без действия внешнего ионизатора, то его называют самостоятельным.

Существует самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Опыт с электрофорной машиной и молнией. Видеофайл с опытом по искровому разряду.

5.Взаимообучение, работа в группах с информацией «Виды самостоятельных разрядов в газах и их техническое применение»(приложение №1.)

• разбивка по группам, распределение заданий;

• изучение своей порции информации,

• формулировка основных закономерностей изучаемого явления;

• обмен информацией студентами из разных групп.

6. Обобщение информации  из разных групп по изучаемой теме.

Самостоятельный газовый разряд бывает 4-х типов:

• Тлеющий разряд  - возникает при низких давлениях и небольшом напряжении    ( до 220 В) -наблюдается в рекламных трубках, газовых лазерах и лампах дневного света.

• Искровой - при нормальном давлении и высокой напряжении электрического поля (молния – при 1000 000 В) используют для резки, сверления металлов, в свечах зажигания в автомобилях.

• Коронный - при нормальном давлении в неоднородном электрическом поле ( на острие ). Огни святого Эльма. Применяют в фильтрах для очистки от продуктов сгорания топлива.

• Дуговой – при  малом напряжение между электродами и высокой температуре газа в дуге (6000°С); применяется в прожекторах, проекционной киноаппаратуре, при сварке, для выплавки стали, чугуна.

 7. Раздать краткие конспекты по изученной теме. (приложение №2)

 8. Конкурс аналитиков. Структурируйте полученную информацию и составьте краткую схему  «Виды разрядов в газах»   3 балла

• Конкурс «Мино-искатели».  (Поиск ошибок в тексте, посвященном изученной теме) 1 балл – за каждую найденную «мину».

Текст с ошибками.

1. Все газы хорошо проводят электрический ток. (м)

2. Ионизация газа- это распад нейтральных атомов или молекул на положительные ионы и электроны.

3. Газы, в том числе и воздух  в обычных условиях не проводят электрический ток и являются диэлектриками.

4. Самостоятельный электрический разряд – это  протекания электрического тока под действием ионизатора.  (м)

5. Дуговой разряд нашел широкое практического применения ,  например в прожекторах и проекционных аппаратах, в дуговых печах для выплавки стали, чугуна, для резки и сварки металла.

6. Молния — это гигантский электрический коронный  разряд в атмосфере. (м)

7. Тлеющий разряд сопровождается свечением столба газа. Его используют в светящихся рубках рекламы,  а также в лампах дневного света.

Конкурс «Мозговой штурм». Определить какие из предложенных технических устройств и предметов, были изготовлены  с помощью знаний из области изученных нами тем.  В каких из этих предметов применяются изученные нами явления. (Электрический ток в газах).2 балла за каждый правильный ответ. приложение №4

Правильные ответы:

Автомобиль не тронется с места - если неисправны свеча зажигания, в которой используется искровой разряд для воспламенения горючей смеси в двигателях внутреннего сгорания.

Термометр– это устройство, в котором не применялись изученные темы.

В лампах дневного света  и рекламных трубках  – применяется тлеющий разряд в газах.

В проекционном аппарате используется дуговой разряд.

В лампе накаливания – свечение вольфрамовой нити вызвано прохождением тока по металлу и выделением при этом очень большого количества энергии. К нашим темам не относиться.

В ночнике – используется тлеющий разряд в воздухе при пониженном давлении. Просмотр видеофайла с объяснением работы неизвестного источника света.

9. Подведение итогов соревнований. Поздравление победителей.

10. Выставление оценок.

Что нового вы сегодня узнали? Выполнена ли цель урока? Задайте вопрос на который вы не получили ответ.

12. Домашнее задание.

Подготовить сообщения на тему «Плазма».

Решить задачу: Определить силу тока в молнии при протекании заряда в 100 К за время разряда 0,1 с.

13. Подведение итогов. Заключительное слово преподавателя.

Список литературы:

1. Грановский В. Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток, М., 1971.

2. Райзер Ю. П. Физика газового разряда, 2 изд., М., 1992.

3. Ховатсон А. М. Введение в теорию газового разряда, пер. с англ., М., 1980.