Какое действие электрического тока используется для получения чистых металлов

Обновлено: 17.05.2024

Опыт, подтверждающий тепловое действие тока в воздухе, мы проделывать не будем, по причине его большой сложности. В общем, явлений, где проявляется тепловое действие тока в воздухе очень мало. Но, например, молния — наглядное природное явление, где тепловое действие тока тоже заметно.

Химическое действие тока в жидкостях

Как можно на опыте пронаблюдать химическое действие тока? Вернемся к предыдущему опыту и более внимательно приглядимся к электродам, опущенным в воду (рисунок 4).

Мы увидим, что даже в обычной воде вокруг электродов образуются мелкие пузырьки газа. Они не могут возникнуть сами по себе. Значит, происходит какая-то химическая реакция.

Обратите внимание, что здесь речь идет не о кипении, где мы ранее наблюдали образование пузырьков. Сами электроды еле теплые, мы можем спокойно потрогать их руками. Температура воды тоже далека от ее температуры кипения. Получается, что наличие этих пузырьков — это результат химических реакций, происходящих в воде, при пропускании через нее электрического тока.

Проведем еще один опыт, который более наглядно продемонстрирует нам химическое действие тока.

Заменим воду в сосуде из прошлого опыта на раствор медного купороса $CuSO_4$. Он имеет голубо-зеленоватый цвет. Металлические электроды заменим угольными (рисунок 5).

Замкнем ключ. По цепи пойдет ток. А теперь внимательно взглянем на электрод, соединенный с отрицательным полюсом источника тока. На нем образовался красноватый налет.

Что это? Откуда он взялся? Это чистая медь $Cu$. Под действием тока она выделилась из сложного соединения и отложилась на отрицательном электроде.

Химическое действие тока проявляется в том, что при его прохождении через растворы солей, кислот, щелочей на электродах выделяется чистое вещество.

Это действие тока активно применяется на практике в электрометаллургии для получении чистых металлов без каких-либо примесей (рисунок 6).

Эту методику применяют для нанесения на поверхность различных предметов тонким слоем никеля, серебра, золота. Это придает предметам красивый эстетический вид и защищает их от преждевременного ржавления.

Химическое действие тока в твердых телах и газах

В твердых телах атомы, молекулы или ионы прочно связаны между собой. Они находятся в узлах кристаллической решетки и способны совершать колебания. Действия тока обычно недостаточно для того, чтобы вырвать их со своих положений. Поэтому, говорят, что обычно химического действия тока в твердых телах не наблюдается.

В газах же возможно наблюдать такое действие. Вспомните электрофорную машину, где между электродами проскакивает искра.

После пропускания электрических искр через воздух, возникает характерный запах. По этому факту и ряду других было открыто такое химическое соединение как озон $O_3$ (рисунок 7). Оно состоит из трех молекул кислорода и обладает сильными окислительными свойствами. Это позволяет его широко использовать в качестве дезинфицирующего средства.

Магнитное действие тока

Сразу начнем с проведения опыта. Возьмем медный провод, покрытый изоляционным материалом. Намотаем его на гвоздь. Концы его (провода) соединим с источником тока и ключом (рисунок 8).

Замкнем цепь. Поднесем гвоздь к кучке мелких металлических предметов, например, других мелких гвоздиков.

Что мы увидим? Гвоздь притянет к себе другие железные предметы — он стал магнитом. Если мы разомкнем цепь, то гвоздь размагнитится.

Самое интересное, что магнитное действие тока является универсальным. Оно проявляется и в твердых телах, и в жидкостях, и в газах. Кроме того, если заставить заряд направленно двигаться в сильно разреженном пространстве (такое явление называют током в вакууме), то и здесь можно наблюдать его магнитное действие.

Гальванометр. Магнитное действие тока в его устройстве

Для начала рассмотрим, как будет взаимодействовать проводник с током и магнит.

Для этого соорудим следующую конструкцию. На небольшую рамку закрепим несколькими витками тонкую медную проволоку. Сама рамка у нас будет подвешена на нитях, чтобы мы могли наблюдать любое ее движение.

Проволока, которой обвита рамка, подсоединена к полюсам источника тока. Замкнем ключ. Рамка останется неподвижной (рисунок 9).

А теперь возьмем магнит. Расположим его так, чтобы рамка с током оказалась между его полюсами (рисунок 10).

Теперь рамка начала поворачиваться! Именно это явление взаимодействия такой своеобразной катушки с током и магнитом лежит в основе устройства специального прибора — гальванометра (рисунок 11).

Гальванометр — это прибор, с помощью которого можно судить о наличии тока в проводнике.

На рисунке 11, а показан внешний вид этого прибора. На рисунке 11, б приведен условный знак, которым гальванометр обозначается на схеме электрической цепи.

Стрелка гальванометра связана с катушкой внутри самого прибора. Под катушкой мы подразумеваем провод намотанный на каркас из диэлектрика.

Эта катушка внутри прибора находится в магнитном поле. Когда по катушке течет ток, стрелка отклоняется. Так, при подсоединении гальванометра в цепь, мы можем судить о наличии в ней электрического тока.

Световое действие тока

Старые лампы накаливания излучают свет больше за счет высокой температуры, которую имеет вольфрамовая проволока в их устройстве. Поэтому в их работе наблюдается больше тепловое действие тока.

Но во второй половине XX века были изобретены новые источники света. Здесь уже не играет роль температура самого проводника, а происходят более сложные процессы.

Наверное, вы уже догадались, что речь идет о светодиодных лампах (рисунок 12). На данный момент именно такие лампы чаще всего мы используем в повседневной жизни.

Световое действие проявляется в возникновении светового излучения при прохождении тока.

Задания

Задание №1

Рассмотрите рисунок 8, на котором изображена установка для наблюдения магнитного действия тока. Что представляет собой каждая часть этой установки? Расскажите, как протекает опыт.

В верхней части рисунка изображен источник тока. К его положительному полюсу подсоединена проволока в изолирующем материале (провод). Далее этот провод намотан на обычный железный гвоздь. От гвоздя провод тянется до ключа, а от ключа до источника тока (его отрицательного полюса).

На рисунке ключ замкнут. В цепи течет электрический ток. Железный гвоздь моментально намагничивается — становится магнитом. Он притягивает к себе другие мелкие железные предметы.

Как только мы разомкнем цепь, по проводам перестанет идти ток. Железный гвоздь размагнитится. Все мелкие предметы, ранее примагниченные к нему, отпадут.

Задание №2

По рисункам 9 и 10 расскажите, как на опыте наблюдают взаимодействие рамки с током и магнита.

Соберем электрическую цепь из источника тока, ключа, соединительных проводов и рамки с обмоткой из тонкой проволоки, соединенной с проводами. Рамку подвесим на нитях, чтобы была возможность отслеживать любое ее движение.

Замкнем ключ. По цепи пойдет ток. Рамка при этом останется неподвижной.

Теперь возьмем магнит. Поместим его так, чтобы рамка оказалась между его полюсами. Снова замкнем цепь. Теперь рамка пришла в движение — она начала поворачиваться.

Так проявляется магнитное действие электрического тока. Именно это явление используется в устройстве гальванометра.

Какое действие электрического тока используется при получении чистых металлов?

Какое действие электрического тока используется при получении чистых металлов.

Используют электролиз, по закону Фарадея.

Помогите пожалуйста1) что представляет собой электрический ток в металлах?

1) что представляет собой электрический ток в металлах?

2) какие действия производит электрический ток?

3) как найти направление электрического тока?

Какое действие электрического тока наблюдается в электрическом чайнике?

Какое действие тока используется в электрических лампах?

1) тепловое 2) химическое 3) магнитное.

Какое действие электрического тока используется в аккумуляторах?

А) магнитное б) химическое в) тепловое г) механическое?

Какие источники тока используются на электростанциях для промышленного получения тока?

В каких целях чаще всего используют химическое действие тока?

А)Не используют вовсе б)Для перемешивания растворов в)Для получения чистых металлов г)Только для школьных демонстраций.

Какое действие тока используется в электрическом паяльнике?

Какое действие тока используется в электрическом паяльнике.

Вставьте пропущенное?

Электрический ток представляет собой

упорядоченное движение заряженных частиц,

2. Чтобы по цепи протекал электрический ток,

цепь должна быть ….

3. Чистая соль и дистиллированная вода не проводят

электрический ток, т.

Раствор соли проводит электрический ток, т.

5. О наличии электрического тока можно судить

по ……… электрического тока.

6. Мы узнали о … действиях электрического тока : …….

Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании тока через сверхпроводник?

На 74 градусов. Наверное так.

Площадь верхнего основания конуса не имеет никакого значения. Со стороны нижнего основания на стол действует сила mg, распределённая по площади Sa Единственно, надо площадь перевести в квадратные метры Sa = 4 см² = 4 / 10000 м² = 0, 0004 м² P = mg /..

Поскольку за ПЕРИОД грузик пройдет расстояние, равное четырем амплитудам : L₀ = 4 * 3 = 12 см или 0, 12 м то число колебаний : n = L / L₀ = 0, 36 / 0, 12 = 3 Ответ : 3 колебания.

Q = λ * m = 4 * 330000 = 1320000Дж или 1320 кДж.

Решение Q = m * λ Отсюда находим массу m = Q / λ = 0, 1 кг 100 грамм свинца.

V = 72 км / ч = 20 м / с ; = V² / R = 20² / 500 = 0, 8 м / с² ; N = m(g - ) = 500×(10 - 0, 8) = 4600 Н (4500, если брать g за 9. 8 м / с²).

Правильный ответ это б.

0, 3 * m1 = N * 0, 2 0, 1 * N = 0, 3 * M m1 = 2M M = 1, 2 кг.

Потому что перемещение , cкорость, ускорение - величины векторные и работать с векторами труднее чем с проекциями.

Ответ : Объяснение : Дано : S₁ = S / 4V₁ = 72 км / чS₂ = 3·S / 4V₂ = 15 м / с____________Vcp - ? Весь путь равен S. Время на первой четверти пути : t₁ = S₁ / V₁ = S / (72·4) = S / 288 чВремя на остальной части пути : t₂ = S₂ / V₂ = 3·S / (15·4) = 3..

© 2000-2022. При полном или частичном использовании материалов ссылка обязательна. 16+
Сайт защищён технологией reCAPTCHA, к которой применяются Политика конфиденциальности и Условия использования от Google.

Какое действие электрического тока используется для получения чистых металлов

Тип урока: Изучение нового материала.

Вид урока: Урок-исследование.

Цели урока:

изучение действий электрического тока экспериментальным путём;
формирование исследовательских навыков;
создание активной познавательной среды, необходимой для диалога учителя с обучающимися, эвристической беседы;
формирование навыков работы в группе;
познакомить учащихся с причинами поражения током и правилами техники безопасности при работе с электричеством;
познакомить с действием электрического тока на организм человека.

Оборудование: Мультимедиапроектор. Презентация (приложение 1). CD Физика 7 – 11 классы. Практикум. Диск 2. С.М.Козел, В.А.Орлов и др.

Лабораторное: источники питания, ключи, резистор (спираль), железный гвоздь, металлические опилки, рамка из провода, дугообразный магнит, лампочка на подставке, электроды, дистиллированная вода, раствор соли (медного купороса).

Ход урока

Учитель: Ребята, вы верите в чудеса.

Может быть вы слышали такие слова (приложение 1. Слайд 1):

…Пора чудес прошла, и нам
Подыскивать приходится причины
Всему, что совершается на свете.

А кто сказал эти слова? (Уильям Шекспир)

Вспомните, пожалуйста, какую тему мы сейчас изучаем? (Электрический ток)

Электричество кругом,
Полон им завод и дом.
Везде заряды: там и тут,
В любом атоме «живут».

А если вдруг они бегут,
То тут же токи создают.
Нам токи очень помогают,
Жизнь кардинально облегчают!

«Аукцион»

На обсуждение выставляется лот «электрический ток». Задача обучающихся: как можно больше сообщить информации об электрическом токе логически законченными высказываниями об электрическом токе.

Примерные высказывания обучающихся:

Электрический ток течет по проводам.
Электрический ток может быть постоянным, может быть переменным.
Электрический ток существует в природе.
Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.
Электрический ток опасен для жизни человека.
Электрический ток приносит пользу человеку.
Силу электрического тока можно измерить. И т. д .

Изучение нового.

Сегодня мы с вами продолжим изучение электрического тока.

Объявление темы и постановка целей урока совместно с обучающимися.

Действия электрического тока – это явления, которые наблюдаются при наличии электрического тока в цепи. (приложение 1. Слайды 2,3).

Изучить действия электрического тока нам помогут уже имеющиеся у вас знания об электрическом токе.

Воспроизведение опорных знаний (приложение 1. Слайды 4 - 7)

Дайте определение электрического тока.
На какие виды делятся все вещества по проводимости?
Приведите примеры проводников и диэлектриков.
Как образуются положительные и отрицательные ионы?
Каково строение металлов в твёрдом состоянии?
Что находится в узлах кристаллической решётки?
Что происходит со свободными электронами в металле при помещении его в электрическое поле?
Что представляет собой электрический ток в металлах?
Проводят ли жидкости электрический ток?
Электролиты - растворы солей, щелочей или кислот способных проводить электрический ток.
Электрический ток в электролите – это направленное движение ионов в электрическом поле.
Является ли электрическим током молния?

Учитель: Электроны увидеть нельзя, но их упорядоченное движение проявляется очень наглядно и полезно.

Судить о том протекает электрический ток по цепи или нет, можно по его действиям.

Без сомнения, всё наше знание начинается с опыта. (Кант Иммануил немецкий философ, 1724 - 1804 г.г.) (приложение 1. Слайд 8)

Вместе со мной сегодня вы будете физиками – экспериментаторами, исследователями. Нам ведь известно, что учёные сначала выдвигают теоретические гипотезы, а затем проверяют их путём проведения многочисленных опытов. Наблюдая, сравнивая, анализируя, они либо подтверждают, либо опровергают выдвинутую гипотезу.

Перед проведением опытов нам необходимо вспомнить технику безопасности. А каковы же правила техники безопасности при работе с электрическими цепями в кабинете физики?

Работа в группах (общее задание на слайде 9. приложение 1.).

Выберите на демонстрационном столе оборудование для опыта в соответствии с рисунком.

Начертите схему цепи.

Сформулируйте гипотезу о предполагаемом действии тока.

Приведите примеры применения данного действия

Оборудование: источник тока, резистор или проволока, ключ, соединительные провода. (Рис. 1).

(приложение 1. Слайд 10 – после примеров обучающихся).

Оборудование: источник тока, ключ, провода, лампочка на подставке, электроды, дистиллированная вода, раствор соли (медного купороса) (Рис. 2). (приложение 1. Слайд 11).

Демонстрация видеофрагментов (CD): 3.12 «Электролиты», 3.13»Электролиз».

Оборудование: источник тока, медный провод, ключ, провода, железный гвоздь, металлические опилки. (Рис. 3).

Демонстрация видеофрагментов(CD): 3.6 «Опыт Эрстеда», 3.17 «Электромагниты».

Учитель демонстрирует опыт по Рис. 4 (приложение 1. Слайд 12).

Примером применения данного действия является прибор гальванометр. Учитель рассказывает его устройство и принцип действия.

Демонстрация действия гальванометра – подключение солнечной батареи с целью показа тока разных направлений.

Минутка отдыха (приложение 1. Слайд 13).

Учитель: Ребята, однажды великого мыслителя Сократа спросили о том, что, по его мнению, легче всего в жизни? Он ответил, что легче всего – поучать других, а труднее – познать самого себя.

На уроках физики мы говорим о познании природы. Но сегодня давайте познаем себя. Как мы воспринимаем окружающий мир? Как «художники» или как «мыслители»?

Встаньте, поднимите руки вверх, потянитесь.
Переплетите пальцы рук.
Посмотрите какой палец левой или правой руки оказался у вас вверху? Результат запомните «Л» или «П»
Скрестите руки на груди («поза Наполеона»). Какая рука сверху?
Поаплодируйте. Какая рука сверху?

У кого получился результат «ЛЛЛ» - «художники», а «ППП» - «мыслители».

У кого получились разные буквы – гармонично развитые личности, которым свойственно, как логическое, так и образное мышление.

Закрепление изученного.

Учитель: Русская пословица гласит - не стыдно не знать, стыдно не учиться. Сейчас мы будем учиться решать задачи, применяя полученные знания о действиях электрического тока.

«Порешаем». (Задачи на слайдах 14-16, каждой группе по 3 задачи)

С каким действием электрического тока мы сталкиваемся, когда при грозовых разрядах в воздухе образуется озон?
Как по химическому действию тока можно судить о количестве прошедшего электричества?
Какое действие тока используется в электрическом паяльнике?
Почему компас дает неправильные показания, если неподалеку от него находится провод с электрическим током?
На каком действии электрического тока основано получение химически чистых металлов?
Какие действия электрического тока проявляются в вашей квартире? А химическое?
Открытие физика Араго в 1820 г. заключалось в следующем: когда тонкая медная проволока, соединенная с источником тока, погружалась в железные опилки, то они приставали к ней. Объясните это явление.
Годность батарейки для карманного фонаря можно проверить, прикоснувшись кончиком языка одновременно к обоим полюсам: если ощущается кисловатый вкус, то батарейка хорошая. Какое действие тока используется при этом?
Какое действие оказывает ток, проходя по волоску электрической лампочки?

Вам нужно сделать точный слепок с некоторого деревянного рельефа. Не поможет ли в этом электрический ток?

Как изготовить посеребрённые или позолоченные ювелирные изделия?

Что является источником магнитного поля Земли?

Итог урока:

I. Отчет - рассказ о полученных результатах исследований по плану (приложение 1. Слайд 18).

Электрический ток представляет собой упорядоченное движение … частиц, в металлах это … , в растворах солей …
Чтобы по цепи протекал электрический ток, цепь должна…
Чистая соль и дистиллированная вода не проводят электрический ток, т. к. …
Раствор соли проводит электрический ток, т.к. …
О наличии электрического тока можно судить по … электрического тока.
Мы узнали о 3 действиях электрического тока: … .

Какое действие электрического тока используется для получения чистых металлов?

Какие действия электрического тока наблюдаются при пропускании тока через металлический проводник?

А) тепловое, химическое и магнитное действия;
Б) химическое и магнитное действия, теплового действия нет;
В) тепловое и магнитное действия, химического действия нет;
Г) тепловое и химическое действия, магнитного действия нет.

Учитель: А сейчас познакомимся с некоторыми подробностями, касающимися опасности, которую может представлять электрический ток.

Тело человека является проводником. Электрический ток, проходя через организм человека, раздражает и возбуждает живые ткани организма. Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое и световое действия.

При термическом действии происходит перегрев и функциональное расстройство органов по пути прохождения тока. Электролитическое (химическое) действие тока выражается в электролизе жидкости в тканях организма, в том числе крови, и нарушении её физико-химического состава. Механическое действие приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма. Механическое действие связано с сильным сокращением мышц, вплоть до их разрыва. Биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы. Световое действие приводит к поражению глаз.

Тяжесть поражения током зависит от силы тока, прошедшего через человека, характера тока (является он постоянным или переменным, т.е. изменяющимся по величине и направлению), продолжительности его действия, а также по какому пути внутри человека он шел. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека.)

Работающим с электрическими цепями надо знать как действие электрического тока на организм человека зависит от его силы и соблюдать технику безопасности (приложение 1. Слайд 20).

Если атом теряет хоть один электрон, он теряет свою электронную стабильность. Теперь суммарный положительный заряд всех протонов в ядре по абсолютному значению больше отрицательного заряда электронов. Такой атом называют положительным ионом.

В таком строении кроется ответ на вопрос: “Почему в обычных условиях металл электрически нейтрален?”.

Отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов решетки.

Обратите внимание на тот факт, что не все электроны в металлах являются свободными. Часть из них остается связанными с ядрами атомов, а другая их часть — беспорядочно движется между этими атомами.

Эти электроны изначально находятся на самых удаленных от ядра орбитах. Они слабо связаны с ядром. Поэтому они могут довольно легко переходить от одного атома к другому, повторяя этот процесс множество раз. Именно это движение мы и называем беспорядочным движением свободных электронов.

Ток в металлах

Создадим в металле электрическое поле с помощью любого источника тока. Положительные ионы останутся в узлах кристаллической решетки. В движение придут именно свободные электроны под действием электрических сил. Их движение станет направленным (рисунок 2).

При этом сохранится и беспорядочность этого движения. Как это можно представить? Вообразите себе стайку мошкары, где каждое насекомое беспорядочно двигается. Если подует ветер, то эта стайка начнет перемещаться в одном направлении, при этом беспорядочное движение внутри этой стайки сохранится. На это и будет похоже движение электронов под действием электрических сил.

Теперь мы можем определить природу электрического тока в металлах и дать ему определение.

Электрический ток в металлах — это упорядоченное движение свободных электронов.

Доказательные опыты

Сделанные нами выводы построены не просто на рассуждениях, но и множество раз доказаны эмпирически. Российские ученые Леонид Исаакович Мандельштам (рисунок 3) и Николай Дмитриевич Папалекси (рисунок 4) провели ряд интересных опытов. Эти опыты позже были подтверждены американскими физиками Бальфуром Стюартом и Робертом Толменом.

Рисунок 3. Леонид Исаакович Мандельштам (1879 — 1944) — российский и советский физик, один из основателей научной школы радиофизики

Рисунок 4. Николай Дмитриевич Папалекси (1880 — 1947) — российский и советский физик, основоположник радиоастрономии

Суть опытов заключалась в следующем. Уже известно, что в металле есть какие-то свободные заряды, и они обладают массой. Тогда они должны испытывать на себе инерцию.

Для проверки этого предположения металлический проводник нужно было привести в движение, а затем резко остановить. Для удобства использовали вращательно движение, а не поступательное.

Металлическую проволоку наматывали на деревянный каркас и раскручивали (рисунок 5). После резкой остановки с помощью гальванометра фиксировали возникновение тока.

Было определено, что именно электроны вылетали из проводника. Установили это, определяя отношение заряда к массе его носителя. Эти данные для электрона у ученых уже имелись.

Скорость распространения электрического поля и тока в металлах

После создания электрического поля свободные электроны приходят в движение. Скорость их движения совсем небольшая. В среднем она составляет несколько миллиметров в секунду.

Но как тогда после щелчка выключателем лампа в комнате загорается мгновенно? Дело обстоит в следующем.

Именно само электрическое поле распространяется в проводнике с огромной скоростью. Она близка к скорости света в вакууме ($c = 300 \space 000 \frac$). Распространяется поле по всей длине проводника.

Соответственно, в движение приходят одновременно все электроны в проводнике. И те, что ближе к выключателю, и те, что ближе к электроприбору.

Например, пошлем электрический сигнал из Владивостока в Москву. Расстояние между этими городами составляет около 8000 км. В Москве сигнал будет зафиксирован уже через 0,03 с. Это не означает, что электроны от Владивостока проделали весь этот путь за указанное время и прибыли в Москву. Нет, это электрическое поле распространилось по проводам с невероятной скоростью и привело в движение самые ближние к приемнику в Москве электроны в движение, которое и было зафиксировано.

Поэтому, когда говорят о скорости распространения тока в проводнике, то имеется в виду скорость распространения электрического поля по всей длине проводника.

Скорость движения электронов в металлах

С какой скоростью все же двигаются сами электроны в металлах? Давайте ответим на этот вопрос и сравним полученную скорость со скоростью света, т.е. со скоростью распространения электрического поля по проводнику.

Скорость движения электронов при действии на них электрических сил называется дрейфовой скоростью.

Величина дрейфовой скорости электронов лежит в пределах $0.6 — 6 \frac$.

Сравним среднее значение этой скорости ($2.7 \frac$) со скоростью света. Для этого переведем значение, выраженное в $\frac$ в $\frac$:
$\upsilon_e = 2.7 \frac = 2.7 \cdot 10^ \frac$.

Получается, что скорость распространения электрического поля по проводнику (скорость света) больше в $10^$ раз скорости движения электронов под действием этого же электрического поля.

Читайте также: