Электрические разряды: интересные эксперименты и их применение в реальной жизни . Работа №75296

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РАЗРЯДЫ: ИНТЕРЕСНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В РЕАЛЬНОЙ ЖИЗНИ

Барсуков Сергей Владимирович, учитель

МБОУ "Малоатлымская средняя общеобразовательное учреждение"

Ханты-Мансийский Автономный округ-Югра

Аннотация. В статье рассматривается тема электрических разрядов и их применения в школьной программе по физике. Электрические разряды представляют собой явление, с которым учащиеся сталкиваются как в повседневной жизни, так и в учебной среде. Представлены основные виды электрических разрядов и примеры их демонстрации на уроках, а также связь с реальными применениями, такими как молния, электростатические устройства, медицинские применения и индустриальные процессы. Предложены практические советы и безопасные эксперименты для школьников, чтобы помочь учащимся наглядно и увлекательно понять принципы разрядов и их влияние на окружающий мир.

Ключевые слова: электрические разряды, молния, статическое электричество, электростатика, эксперименты по физике, школьное образование, электричество.

Электрические разряды — захватывающее и визуально эффектное явление, с которым мы сталкиваемся не только в естественной среде, но и в быту. От молнии в небе до легкого потрескивания от статического электричества — каждый из нас сталкивался с проявлениями разрядов. Обсуждение этого явления на уроках физики позволяет раскрыть перед учащимися принципы работы электрических сил и заряженных частиц, помогает понять, как электричество окружает нас повсюду и как оно используется в самых разных областях.

Эта статья предлагает набор интересных экспериментов, которые можно безопасно продемонстрировать в школе, а также рассматривает реальные применения электрических разрядов в повседневной жизни и науке. Это поможет учителям физики в доступной форме объяснить суть разрядов и их значимость, а также пробудить интерес учащихся к теме.

Электрические разряды бывают нескольких типов в зависимости от условий возникновения и характеристик.

Искровой разряд возникает при достаточно высоком напряжении между двумя заряженными объектами. Это разряд, сопровождающийся яркой вспышкой и звуком, который мы можем наблюдать в форме молний. Искровые разряды используются, например, в автомобильных свечах зажигания и газовых горелках.

Коронный разряд происходит в неравномерном электрическом поле и сопровождается слабым свечением вокруг заостренных электродов. Он применяется для очистки воздуха, в электронике и для предотвращения накопления статического электричества.

Дуговой разряд возникает в условиях высокой температуры и чаще всего наблюдается в сварочных процессах. Этот вид разряда характеризуется ярким светом и высокой температурой.

Разряды в вакууме могут происходить при очень низких давлениях и высокой разнице потенциалов. Их применение наиболее заметно в области электронных микроскопов и рентгеновских трубок.

Для демонстрации статического электричества и искровых разрядов можно использовать электрофорную машину или генератор Ван де Граафа. Эти устройства накапливают заряд и позволяют наблюдать, как электричество «перепрыгивает» с одного объекта на другой. Это визуальный и безопасный способ объяснить понятия заряда, напряжения и искрового разряда.

Ход эксперимента:

1. Установите электрофорную машину на стол и пригласите учащихся приблизиться на безопасное расстояние.

2. Объясните процесс накопления заряда на устройстве и покажите, как искровой разряд происходит между двумя металлическими сферами.

3. Примеры использования — от демонстрации молний до свечей зажигания в двигателях.

Воздушные шары также отлично подходят для экспериментов с электростатикой. Шар можно потереть о шерстяную ткань, чтобы он приобрел заряд, а затем использовать его для притяжения маленьких бумажек или волос.

Ход эксперимента:

1. Раздайте воздушные шары и кусочки бумажек.

2. Попросите учащихся потереть шар о ткань.

3. Объясните учащимся, что это пример статического электричества, и обсудите, как оно возникает в повседневной жизни, например, при расчесывании волос.

Катушка Теслы может быть использована для демонстрации высокой частоты и высоковольтных искровых разрядов, что наглядно иллюстрирует принцип возникновения молний. Поскольку катушка Теслы может генерировать очень высокое напряжение, данный эксперимент должен проводиться с осторожностью и под руководством учителя.

Ход эксперимента:

1. Установите катушку Теслы и обеспечьте соблюдение мер безопасности.

2. Показать, как катушка создает маленькие разряды, похожие на молнии.

3. Обсудить с учащимися природу молний и как разряды возникают в атмосфере.

Молния — самый известный природный искровой разряд. Объяснение принципа действия громоотводов помогает учащимся понять, как люди научились защищаться от этого явления. Громоотводы отводят электрический заряд в землю, защищая здания и сооружения.

Электрические разряды также используются в медицине, например, для запуска сердца при помощи дефибрилляторов или в диагностических устройствах, таких как электрокардиографы (ЭКГ). Эти устройства помогают врачу оценивать здоровье сердца и при необходимости запускать его ритм.

В промышленных условиях дуговые разряды активно применяются в сварке, поскольку дуга выделяет много тепла и позволяет плавить металл. Коронные разряды используются в очистителях воздуха и устройствах для удаления пыли, помогая захватывать мелкие частицы и очищать воздух.

Работа с электричеством требует соблюдения мер безопасности, особенно при демонстрации разрядов, которые могут вызвать ожоги или повреждение оборудования. Несколько рекомендаций для учителей:

- Убедитесь, что ученики находятся на безопасном расстоянии от источников высоковольтных разрядов.

- Всегда используйте изолирующие материалы и избегайте контакта с металлическими частями установок.

- Объясните учащимся, что любые эксперименты с электричеством должны проводиться только под наблюдением взрослых.

В заключение отметим, что электрические разряды представляют собой захватывающее явление, которое помогает учащимся лучше понять природу электричества. Использование различных экспериментов, таких как демонстрации с катушкой Теслы, электрофорной машиной или воздушными шарами, дает возможность наглядно объяснить законы физики и пробудить интерес к предмету. Электрические разряды не только играют важную роль в природе, но и находят широкое применение в реальной жизни — от медицины до промышленности. Рассмотрение этих примеров в рамках уроков физики позволяет учащимся лучше понять взаимосвязь между наукой и реальными жизненными процессами.

Список литературы

Васильев, А. С. Методы преподавания физики: активизация познавательной деятельности через эксперимент // Санкт-Петербург: Издательство "Питер" - 2015.

Гончаров, Н. Н. Творческий подход к организации физического эксперимента на уроках // Новосибирск: Издательство "Сибирское университетское" - 2016.

Романов, И. Ю. Эксперимент как метод обучения физике: опыт и практика /

/  Казань

: Издательство "Казанский университет" - 2017.