какое действие оказывает электрический ток оказывает на проводник
Постоянный электрический ток
Направленное (упорядоченное) движение свободных заряженных частиц под действием электрического поля называется электрическим током.
Условия существования тока:
1. Наличие свободных зарядов.
2. Наличие электрического поля, т.е. разности потенциалов.
Свободные заряды имеются в проводниках. Электрическое поле создается источниками тока.
При прохождении тока через проводник он оказывает следующие действия:
Ток называют постоянным, если сила тока не меняется со временем.
Для того чтобы ток через проводник был постоянным необходимо, чтобы разность потенциалов на концах проводника была постоянной.
Т.о. при увеличении площади сечения проводника скорость направленного движения частиц, создающих ток, уменьшается.
3. Напряжение U. Напряжение численно равно работе электрического поля по перемещению единичного положительного заряда вдоль силовых линий поля внутри проводника.
Действия электрического тока: тепловое, химическое, магнитное, световое и механическое
Электрический ток в цепи всегда проявляется каким-нибудь своим действием. Это может быть как работа в определенной нагрузке, так и сопутствующее действие тока. Таким образом, по действию тока можно судить о его наличии или отсутствии в данной цепи: если нагрузка работает — ток есть. Если типичное сопутствующее току явление наблюдается — ток в цепи есть, и т. д.
Вообще, электрический ток способен вызывать различные действия: тепловое, химическое, магнитное (электромагнитное), световое или механическое, причем разного рода действия тока зачастую проявляются одновременно. Об этих явлениях и действиях тока и пойдет речь в данной статье.
Тепловое действие электрического тока
При прохождении постоянного или переменного электрического тока по проводнику, проводник нагревается. Такими нагревающимися проводниками в разных условиях и приложениях могут выступать: металлы, электролиты, плазма, расплавы металлов, полупроводники, полуметаллы.
Выделяемое на участке цепи количество теплоты зависит от приложенного к этому участку напряжения, значения протекающего тока и от времени его протекания (Закон Джоуля — Ленца).
Преобразовав закон Ома для участка цепи, можно для вычисления количества теплоты использовать либо напряжение, либо силу тока, но тогда обязательно необходимо знать и сопротивление цепи, ведь именно оно ограничивает ток, и вызывает, по сути, нагрев. Или, зная ток и напряжение в цепи, можно так же легко найти количество выделяемой теплоты.
Химическое действие электрического тока
Электролиты, содержащие ионы, под действием постоянного электрического тока подвергаются электролизу — это и есть химическое действие тока. К положительному электроду (аноду) в процессе электролиза притягиваются отрицательные ионы (анионы), а к отрицательному электроду (катоду) — положительные ионы (катионы). То есть вещества, содержащиеся в электролите, в процессе электролиза выделяются на электродах источника тока.
Например, в раствор определенной кислоты, щелочи или соли погружают пару электродов, и при пропускании электрического тока по цепи на одном электроде создается положительный заряд, на другом — отрицательный. Ионы содержащиеся в растворе начинают откладываться на электроде с противоположным зарядом.
Химическое действие электрического тока используется в промышленности, например, для разложения воды на составляющие ее части (водород и кислород). Также электролиз позволяет получать некоторые металлы в чистом виде. С помощью электролиза покрывают тонким слоем определенного металла (никеля, хрома) поверхности — это нанесение гальванических покрытий и т.д.
В 1832 году Майкл Фарадей установил, что масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна электрическому заряду q, прошедшему через электролит. Если через электролит пропускается в течение времени t постоянный ток I, то справедлив первый закон электролиза Фарадея:
Здесь коэффициент пропорциональности k называется электрохимическим эквивалентом вещества. Он численно равен массе вещества, выделившегося при прохождении через электролит единичного электрического заряда, и зависит от химической природы вещества.
Магнитное действие электрического тока
При наличии электрического тока в любом проводнике (в твердом, жидком или газообразном) наблюдается магнитное поле вокруг проводника, то есть проводник с током приобретает магнитные свойства.
Так, если к проводнику, по которому течет ток, поднести магнит, например в виде магнитной стрелки компаса, то стрелка повернется перпендикулярно проводнику, а если намотать проводник на железный сердечник, и пропустить по проводнику постоянный ток, то сердечник станет электромагнитом.
В 1820 году Эрстед открыл магнитное действие тока на магнитную стрелку, а Ампер установил количественные закономерности магнитного взаимодействия проводников с током.
В 1831 году, Фарадей установил, что изменяющееся магнитное поле от одного контура порождает ток в другом контуре: генерируемая ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Логично, что именно магнитное действие токов используется по сей день и во всех трансформаторах, а не только в электромагнитах ( например, в промышленных).
Световое действие электрического тока
В простейшем виде световое действие электрического тока можно наблюдать в лампе накаливания, спираль которой разогревается проходящим через нее током до белого каления и излучает свет.
Для лампы накаливания на световую энергию приходится около 5% от подведенной электроэнергии, остальные 95% которой преобразуется в тепло.
Люминесцентные лампы более эффективно преобразуют энергию тока в свет — до 20% электроэнергии преобразуется в видимый свет благодаря люминофору, принимающему ультрафиолетовое излучение от электрического разряда в парах ртути или в инертном газе типа неона.
Более эффективно световое действие электрического тока реализуется в светодиодах. При пропускании электрического тока через p-n переход в прямом направлении, носители заряда — электроны и дырки — рекомбинируют с излучением фотонов (из-за перехода электронов с одного энергетического уровня на другой).
Лучшие излучатели света относятся к прямозонным полупроводникам (то есть к таким, в которых разрешены прямые оптические переходы зона-зона), например GaAs, InP, ZnSe или CdTe. Варьируя состав полупроводников, можно создавать светодиоды для всевозможных длин волн от ультрафиолета (GaN) до среднего инфракрасного диапазона (PbS). КПД светодиода как источника света доходит в среднем до 50%.
Механическое действие электрического тока
Как было отмечено выше, каждый проводник, по которому течет электрический ток, образует вокруг себя магнитное поле. Магнитные действия превращаются в движение, например, в электродвигателях, в магнитных подъемных устройствах, в магнитных вентилях, в реле и т. д.
Механическое действие одного тока на другой описывает закон Ампера. Впервые этот закон был установлен Андре Мари Ампером в 1820 для постоянного тока. Из закона Ампера следует, что параллельные проводники с электрическими токами, текущими в одном направлении, притягиваются, а в противоположных — отталкиваются.
Законом Ампера называется также закон, определяющий силу, с которой магнитное поле действует на малый отрезок проводника с током. Сила, с которой магнитное поле действует на элемент проводника с током, находящегося в магнитном поле, прямо пропорциональна току в проводнике и векторному произведению элемента длины проводника на магнитную индукцию.
На этом принципе основана работа электродвигателей, где ротор играет роль рамки с током, ориентирующейся во внешнем магнитном поле статора вращающим моментом M.
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
Подписывайтесь на наш канал в Telegram!
Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.
Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:
Урок «Действие электрического тока»
Ищем педагогов в команду «Инфоурок»
Выбранный для просмотра документ Презентация_действие тока.pptx
Описание презентации по отдельным слайдам:
Причины электротравм неисправность оборудования, неправильная эксплуатация оборудования, невыполнение правил техники безопасности, халатность, незнание правил техники безопасности, усталость, сниженное внимание, беспечность
Причина Реакция организма на ток Правила ТБ Действие эл. тока на организм
Действие электрического тока на проводник
Тепловое действие утюг мультиварка
Магнитное действие электромагнитный кран индукционная печь
Механическое действие пылесос миксер
Химическое действие аккумулятор позолота мебели
Биологическое действие лазеротерапия дефибриллятор
Тепловое Магнитное Механическое Биологическое 1 Химическое Действие электрического тока 2 3 5 4
Проводимость тканей Проводимость эл.тока Кости, связки, сухожилия Внут. органы, жировая ткань Кровь, мышечная ткань Спинномозговая жидкость
Электрическая цепь Путь тока через организм человека А Б В Г Д
Электрическая цепь А 2 7 9
Электрическая цепь Б 1 11 12
Электрическая цепь Г 8 Д 4
Электрическая цепь 3 5 10 6
Термическое действие характеризуется нагревом тканей, вплоть до ожогов. Электрические ожоги возникают в результате нагрева тканей человека протекающим через него электрическим током силой более 1 А. Ожоги могут быть поверхностные, когда поражаются кожные покровы, и внутренние — при поражении глубоколежащих тканей тела вплоть до обугливания. Тепловое действие
Химическое действие Химическое действие сопровождается возникновением электролиза жидкостей внутри человека, кровь и лимфа расщепляются, что приводит к изменению их физико-химического состава. Разрушается оболочка эритроцитов. Кровь становится прозрачной, «лаковой». Меняется плотность и вязкость крови.
Механическое действие Переход электроэнергии в механическую. Результат: происходит разрыв тканей, сосудов, кожи человека. Возможно появление трещин в костях. 2) Переход электроэнергии в тепловую и механическую. Результат: человека может отбросить в сторону.
Биологическое действие Воздействие на нервную систему. Результат: судороги мышц. Остановка дыхания, сердцебиения. 2) Влияние на органы внутренней секреции. Результат: выброс адреналина, изменение артериального давления, пульса, уровня сахара в крови.
Тепловое Химическое Биологическое 1 Механическое Действие электрического тока на организм человека 2 4 3
Не суй в розетку пальцы и посторонние предметы
Не держись за провод работающего электроприбора
Не работай с неисправным прибором
Не наступай на лежащий провод
Не проникай на энергообъекты
Запрещается играть возле ЛЭП
Запрещается рыбачить возле ЛЭП
Не подходи к оборванным проводам ближе 8 – 10 метров
Не бери электроприбор мокрыми руками
Допишите Текст слайда
Выбранный для просмотра документ конспект.docx
Тема урока: Действие электрического тока на проводник
Цель: познакомить учащихся с действиями электрического тока.
В процессе урока определять действия электрического тока на проводник.
Учащийся получит возможность научиться:
Анализировать причины возникновения электротравм.
Безопасному поведению с электроприборами.
Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах
Развитие монологической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение.
Воспитание убежденности в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества.
Формирование ценностных отношений друг к другу; к результатам обучения.
Тип урока : урок получения новых знаний
Технология урока : развитие критического мышления
На столы раздаются опорные конспекты для учащихся, которые они будут заполнять, приложение
Оснащение : презентация « Действие электрического тока на проводник »
Приветствие, проверка присутствующих
Активизация познавательного процесса через постановку проблемного вопроса
Формулировка темы и цели урока
Знакомство с новым материалом
1. Выполнение фронтальной работы «Действие тока на проводник»
2. Анализ особенностей элетротравм
3. Причины действия тока на организм
4. Самостоятельная работа «Электрическая цепь»
5. Действие эл.тока на организм
Правила ТБ при работе с электроприборами
Мы живем во время бурного развития электроэнергетики. Электрические приборы делают нашу жизнь интересней, содержательней, красочней. Они окружают нас повсюду. Мы широко используем электричество в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в быту, в медицине. Они стали нашими спутниками. Мы доверяем их нашим детям. Но, несмотря на такое тесное взаимодействие, люди забывают о том, что электроприборы могут стать источником серьезных травм.
И хотя повреждения электрическим током составляет 2-2,5% прочих травм, по количеству летальных исходов и инвалидности они занимают одно из первых мест.
Кто из присутствующих хоть раз в жизни попадал под напряжение?
По какой причине это произошло?
Сравните ваши причины с наиболее часто встречающимися.
Целью нашего урока станет ликвидация пробелов знаний по вопросам действия электрического тока на организм.
Мы рассмотрим причины действия тока на организм, реакцию организма на прохождения тока и особое внимание уделим технике электробезопасности.
Как можно сформулировать тему нашего урока?
Тема урока: действие электрического тока на проводник.
Электрический ток оказывает на проводник различные действия, которые мы используем на практике.Эти действия вы должны отметить у себя в опорном конспекте.
Какое действие тока используется при работе данных приборов?
(Тепловое) Эл.ток нагревает проводник.
Какое действие тока используется при работе данных приборов?
(Магнитное) Вокруг проводника с током образуется магнитное поле.
Какое действие тока используется при работе данных приборов?
(Механическое) Действительно, эл. ток способен вызывать движение проводника
Какое действие тока используется при работе данных приборов?
(Химическое) Действительно, под действием эл.тока протекают некоторые химические реакции; электролиз, который мы будем проходить позже
Какое действие тока используется при работе данных приборов?
(биологическое) Действительно, эл.ток оказывает действие на живой организм
Т.о. мы зафиксировали следующие действия тока на проводник: тепловое, магнитное, механическое, химическое, биологическое. С первой четверкой мы с вами еще встретимся на уроках физики, познакомимся с их закономерностями.
Сегодня мы подробно поговорим о последнем свойстве.
Электрический ток оказывает действие на живой организм. Это действие может быть положительным и отрицательным. Из положительных примеров мы можем отметить тот факт, что ток может оказывать лечебное действие на организм, это широко используется в лечебных учреждениях (например, в физ.кабинетах).
Но есть еще другая, отрицательная сторона.
Электрический ток, как причина травм отличается рядом особенностей, незнание которых и приводит к риску получение электротравмы даже взрослыми, образованными людьми.
Возможные особенности представлены в вашем опорном конспекте. Вы должны ознакомиться с материалом и оценить его (согласиться или нет).
электрический ток незрим, не имеет ни запаха, ни цвета, действует бесшумно, а поэтому не обнаруживается органами чувств до начала его действия на организм.
невозможно без специальных приборов определить наличие напряжения в проводниках;
электрический ток может оказывать повреждающее действие не только при непосредственном соприкосновении с ним, но и через предметы, которые человек держит в руках и даже на расстоянии; разрядом через воздух и через землю;
при действии электрического тока может наблюдаться несоответствие между тяжестью поражения и длительностью его воздействия, и даже случайное точечное прикосновение к токоведущей части электрической установки за долю секунды может вызвать значительные повреждения;
источником поражения могут быть предметы, никакого отношения к электрической установке не имеющие.
Давайте проверим результаты вашей работы.
Если появятся вопросы, отметьте их у себя, спросите в конце урока (если не получите ответа в ходе урока)
Почему эл.ток может действовать на организм? Потому что организм является проводником.
Для того, чтобы ток пошел через проводник, нужно чтобы тот стал частью электрической цепи.
Вы видите на слайде возможные пути прохождения тока через организм.
Выполните задание №2, используя картинки в Приложении 1, соотнесите номера примеров с буквой схемы (не все картинки имеют предложенную схему)
На какие группы можно разбить оставшиеся картинки?
Поставьте себе оценку по критериям, которые представлены в опорном конспекте.
Рассмотрим действия, которые может оказывать эл. ток на организм.
Как вы это понимаете?
Действительно, ток при прохождении через организм часть своей энергии превращает в тепловую.
Щелчок 
Как вы это понимаете?
Ткани человеческого организма более чем на половину состоят из воды, а некоторые из них (например, мозг) состоят из воды более чем на 80%. Поэтому в общем виде организм человека можно рассматривать как электролит, в котором имеется много молекул, находящихся в ионизированном состоянии.
Химическое действие тока проявляется в том, что ток, преодолев сопротивление кожных покровов, пронизывая ткани, вызывает поляризацию клетки, что меняет ее функционал.
Все это приводит к образованию новых соединений, ткани отмирают.
Например, разрушается оболочка эритроцитов. Кровь становится прозрачной, «лаковой».
Меняется плотность и вязкость крови.
Как вы это понимаете?
Механическое действие тока может осуществляться двумя путями:
посредством прямого перехода электроэнергии в механическую. П оявляющиеся судороги мышц могут привести к разрыву тканей, сосудов, кожи.
Происходит расслоение тканей, даже отрыв частей тела, образование ран типа резаных, переломы костей, вывихи суставов, травмы черепа, сотрясения мозга и т.д.
Совместное действие тепловой и механической энергии оказывает взрывоподобный эффект, повышенное давление воздушных масс может отбросить человека в сторону.
Как вы это понимаете?
Биологическое действие тока заключается в его воздействии на нервную систему.
Возникают судороги скелетных и гладких мышц. Может произойти остановка дыхания и сердцебиения.
Под воздействием тока органы внутренней секреции выбрасывают в большом количестве адреналина, изменяются соматические функции: артериальное давление, частота сердцебиения уровень сахара в крови.
Итак, как вы видите, ток оказывает серьезное поражающее действие на организм. Для того, чтобы их не допустить человек должен избегать самой возможности ситуации, когда он может попасть под напряжение. Часть таких примеров вы уже увидели при выполнении задания.
Результат действия электрического тока на организм зависит от множества факторов.
Два человека, находясь в одних и тех же условиях, попав под напряжение одного и того же прибора могут получить разные по тяжести поражения.
И наоборот, один и тот же человек, попадая в одну и ту же ситуацию, может получить разные травмы.
Сейчас мы с помощью плакатов вспомним с вами некоторые правила безопасности.
Работа будет индивидуальная. По очереди называете правило и объясняете его.
Слайд 24 
Слайд 26 
Важно знать, что попасть под напряжение можно и не касаясь токоведущих частей, а только приблизившись к ним. В воздушном пространстве, между электроустановкой и телом человека, возникнет электрическая дуга и нанесет несовместимые с жизнью ожоги.
Пример. Подросток влез на металлическую опору ВЛ, чтобы палкой спугнуть с нее голубя. Приблизившись к проводу, он был смертельно поражен током.
К печальным последствиям приводят игры вблизи воздушных линий электропередачи и трансформаторных подстанций.
Пример. Ребята из озорства сделали наброс тонкой проволоки на один из проводов воздушной линии электропередачи. Проволока провисла так, что ее конец оказался на высоте 1,5 метра от земли. Проходивший мимо мужчина, который вел за руку пятилетнего сына, не заметил проволоку и коснулся ее головой. И он, и ребенок погибли.
Опасно останавливаться на отдых вблизи подстанций и воздушных линий электропередачи.
Пример. Семья отдыхала на берегу реки, поставив палатку под воздушной линией электропередачи.
От ветра дерево упало на провода, один оборвало, и он упал на землю неподалеку от 15летней девушки, которая загорала возле палатки. Девушка погибла, как и ее мать, которая пыталась приблизиться к телу дочери.
Пример. Подросток близко подошел к оборванному проводу линии электропередачи, лежавшему на земле. Не коснувшись провода, он попал под «шаговое» напряжение и потерял сознание.
Нужно твердо помнить: опасно подходить к проводу, лежащему на земле, ближе чем на 8 метров.
Если оказались вблизи и поздно это заметили, ни в коем случае нельзя прыгать или бежать – можно попасть под действие шагового напряжения. При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судороги мышц ног, человек падает и, как следствие, бывает смертельно поражен током.
При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками, не отрывая от земли ступни, а пятку шагающей ноги приставлять к носку опорной ноги.
Нельзя приближаться бегом или обычным шагом к лежащему проводу или пораженному током человеку.
Какие правила вы можете добавить?
Стоит обращать внимание на предупреждающие знаки, которые размещены на опорах воздушных линий, ограждениях и дверях электроустановок.
Ну и напоследок поговорим, как правильно оказывать первую помощь человеку, который попал под напряжение.
Часто сам человек не может освободиться от проводов с током, т.к. электрический ток вызывает судорожное сокращение мышц, или пострадавший теряет сознание. Сначала надо отсоединить человека от токонесущих проводов. Для этого надо выключить ток или вывернуть предохранители, стоящие около счетчика. Если выключатель далеко, то надо деревянной палкой (непроводящим предметом) оттащить его от провода. Под ногами должен быть изолирующая поверхность: резиновый коврик, сухие доски или линолеум. Оттаскивать пострадавшего от проводов голыми руками можно только за концы сухой одежды и одной рукой. Нельзя касаться соединенных с землей. проводящих предметов!
Затем пострадавшего надо положить на спину и вызвать врача.
Сегодня на уроке мы узнали, какое действие ток может оказывать на проводник, особое внимание уделили действию тока на организм. Расставили акценты в безопасном обращении с эл. приборами.
Все вы работали очень активно. Оцените свое настроение на конец урока и отметьте в опорном конспекте в колонке «рефлексия». А также оцените работу на уроке своих товарищей. Фамилии особенно активных отразите в другой колонке.
В конце урока я хочу подарить каждому памятку по ТБ.
Домашнее задание: §102