Transcript Elektrický proud v kapalinách a plynech

Základní škola a mateřská škola Bzenec
Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.2769
Číslo a název šablony klíčové aktivity:
I/2: čtenářská a informační gramotnost - inovace
Vypracoval/a: Mgr. Jana Presová
Ověřil/a: Mgr. Jana Presová
Název výukového materiálu:
Elektrický proud v kapalinách
a plynech - 9. ročník
Vzdělávací obor: fyzika
Tematický okruh: elektrický proud v látkách
Téma:
I.
II.
III.
IV.
Elektrický proud v kapalinách
Chemické reakce v okolí elektrod, elektrolýza
Elektrický proud v plynech, jiskrový výboj
Elektrický oblouk a výboj plynu za sníženého tlaku
Stručná anotace:
Prezentace shrnující nejdůležitější informace o elektrickém proudu v kapalinách a
plynech (co je nositelem el. náboje, za jakých podmínek proud prochází, …).
Video – elektrický proud v plynech,
kapalinách a pevných látkách
• http://www.youtube.com/watch?v=CNESf02MBqE
• Elektrický proud je tvořen usměrněným
pohybem volných elektricky nabitých částic.
• V kovovém vodiči je elektrický proud tvořen
usměrněným pohybem volných elektronů.
• Co ale vede elektrický proud v kapalinách a
plynech?
Elektrický proud v kapalinách
• destilovaná voda nevede elektrický proud,
protože neobsahuje žádné volné částice s
elektrickým nábojem
• pokud do ní nasypeme kuchyňskou sůl (NaCl),
proběhne elektrolytická disociace - NaCl se
rozloží na kationty Na+ a anionty Cl- (vzniknou
tedy částice s elektrickým nábojem)
Animace – elektrolytická disociace
(aneb co se stane po nasypání soli do vody)
http://phet.colorado.edu/simulations/soluble-salts/soluble-salts.jnlp
Jak prochází proud?
• pokud do roztoku NaCl vložíme dvě elektrody
(např. uhlíkové) a ty připojíme ke zdroji napětí,
vznikne mezi elektrodami elektrické pole
• elektrické pole způsobí, že se kationty Na+
začnou pohybovat směrem k záporné elektrodě
a anionty Cl- se začnou pohybovat směrem ke
kladné elektrodě
Animace 
kladná elektroda
záporná elektroda
Na+
Na+
Cl-
Cl-
Na+
Cl-
A
Obvod není uzavřen – nic se neděje!
Animace 
kladná elektroda
záporná elektroda
Na+
Na+
Cl-
Cl-
ClNa+
A
Obvod je uzavřen – prochází proud!
Zápis
• elektrický proud ve vodném roztoku soli je tvořen
usměrněným pohybem kationtů a aniontů
• elektrolyt je kapalina, která obsahuje volné ionty a
vede elektrický proud (jsou to především vodné
roztoky solí, kyselin a zásad)
• katoda – záporná elektroda – jdou k ní kationty
anoda – kladná elektroda – jdou k ní anionty
Co se děje v okolí elektrod?
• při průchodu elektrického
proudu v elektrolytu dochází k
přenosu látky a v okolí elektrod
probíhají chemické reakce –
látky se vylučují u elektrod
• tomuto jevu se říká elektrolýza
Využití v praxi
• galvanické pokovování - předměty z méně ušlechtilých kovů se
pokrývají vrstvou ušlechtilého kovu, anodou je deska z kovu,
kterým se pokovuje, katodou je pokovovaný předmět (chromování,
niklování, stříbření, zlacení apod.)
• elektrolytická výroba kovů
• elektrolytické čištění kovů
• galvanoplastika (elektrolytický způsob zhotovování
přesných kopií – i gram. desky, odlitky, …) a další
Videa – elektrický proud v kapalinách
• http://www.youtube.com/watch?v=2158VCE48KI&feature=related
• http://www.youtube.com/watch?v=eTb-UUVFvYY&feature=related
• http://www.youtube.com/watch?v=Or22ktW8btc&feature=related
• http://www.youtube.com/watch?v=oRRxFxpJXK0
• http://www.youtube.com/watch?v=kLLJV5pG_6w&feature=related
• http://www.youtube.com/watch?v=ERPXPTOVNvM&feature=related
• http://www.youtube.com/watch?v=CNESf02MBqE&feature=related
Elektrický proud v plynech
• za normálních podmínek je plyn nevodivý
• za zvláštních podmínek můžou v plynu vzniknout
volné elektricky nabité částice
• mezi tyto podmínky patří např.:
– silné elektrické pole
– vysoká teplota
– nízký tlak plynu
Jak prochází proud?
• aby plynem procházel proud, musíme v něm mít volné
elektricky nabité částice
Jak na to? Například pomocí silného elektrického pole!
• ve vzduchu je velké množství částic s nábojem, hlavně kladných
iontů, které se neustále pohybují
• když tyto ionty např. pomocí silného el. pole zrychlí svůj pohyb,
tak při nárazu na neutrální molekulu ji může rozštěpit (vznikne
další kladný iont a volný elektron)
• říkáme, že se vzduch ionizuje
• vodivost vzduchu rychle stoupá a v určitém okamžiku může
nastat výboj
Jiskrový výboj
(elektrický výboj  jiskrový elektrický výboj)
• pozorujeme jej např.:
–
–
–
–
–
při bouřce jako blesk
kolem elektrického vedení s vysokým napětím
při spínání nebo vypínání silnějších elektrických spotřebičů
při vzájemném tření umělohmotných kusů oblečení
atd.
Vlastnosti:
• trvá většinou krátce - do doby vybití elektrického pole
• velikost procházejícího proudu muže být velmi vysoká
(jedná se o krátkodobé uvolnění nahromaděné energie)
Animace - blesk
http://cs.wikipedia.org/wiki/
Video – jiskrové výboje
• http://www.youtube.com/watch?v=3ff_AXVlo9U
• http://www.youtube.com/watch?v=FIyCbgP-Z6k
Ruhmkorffův
transformátor
2 způsob získání proudu v plynu?
• elektricky nabité částice můžeme také získat
pomocí vysoké teploty – díky ní mají částice
plynu velkou kinetickou energii, při nárazech
může docházet k vyrážení elektronů z atomů
nebo molekul (ionizace plynu)
• elektrický oblouk – jde o proud v plynu za
vysoké teploty, je tvořen směsí elektronů a
iontů
Elektrický oblouk (obloukový výboj)
• doprovází ho:
– velmi jasné světelné záření (využití -obloukové
lampy … F. Křižík)
– vysoká teplota (až 5000°C), která se využívá při
obloukovém svařování nebo v elektrických tavících
pecích
Video – elektrický oblouk a výboje na
elektrickém vedení
•
http://www.youtube.com/watch?v=N4_ceUyH38s
•
http://www.youtube.com/watch?v=f7tHs-Iy1E4
•
http://www.youtube.com/watch?v=yZ-mm8cxasU
•
http://www.youtube.com/watch?v=2PaeJ3G3F6Y
•
http://www.youtube.com/watch?v=DPvonY2_kRY
•
http://www.youtube.com/watch?v=PXiOQCRiSp0
•
http://www.youtube.com/watch?v=vCpH19TkMqo
3 způsob získání proudu v plynu
• snížením tlaku v plynu (vyčerpáním částic) dojde
ke zrychlení pohybu části (mají víc místa), díky
tomu při srážkách dochází opět k ionizaci
• elektrický proud opět vede směs elektronů a
kladných iontů
Elektrický výboj za nízkého tlaku
(zředěný plyn  doutnavý výboj)
• vzniká:
– v trubicích s vyčerpaným vzduchem (výbojové trubice,
katodové trubice)
– v trubicích naplněných nějakým plynem
• různé druhy plynu a různé tlaky vyvolávají různé
světelné jevy, které se využívají např. ve výbojkách,
zářivkách, doutnavkách nebo neonkách (reklama)
Video – výboje v plynu
• http://www.youtube.com/watch?v=8dc_S6sIddU
• http://www.youtube.com/watch?v=Wllg6e12fC4
• http://www.youtube.com/watch?v=uVzz-7B2s-k
• http://www.youtube.com/watch?v=UxeVhzenLqE
• Učebnice fyziky pro základní školy
–
–
–
–
R. Kolářová, J. Bohuněk, I. Štoll, M. Svoboda, M. Wolf, nakladatelství Prometheus 2001
K. Rauner, V. Havel, M. Randa, nakladatelství Fraus 2007
Z. Lustigová, nakladatelství Fortuna 1999
J. Maršák, nakladatelství Kvarta Praha 1993
• Pracovní sešit k učebnici fyziky
–
K. Rauner, V. Havel, M. Randa, nakladatelství Fraus 2007
• Přehled učiva fyziky
–
S. Pople a P.Whitehead, nakladatelství Svojtka&Co. 1999
• Fyzika - přehled učiva základní školy
–
J. Vachek, nakladatelství SPN 1978
• Fyzika I. a II.
–
Z. Horák a F. Krupka, nakladatelství SNTL/ALFA, 1976
• Pokusy z fyziky s jednoduchými pomůckami
–
E. Svoboda, nakladatelství Prometheus
• Fyzika – ilustrovaný přehled
–
Ch. Oxlade, C. Stockley aj. Werheim, nakladatelství Blesk Ostrava 1994
• Internetová encyklopedie - wikipedie
Zdroje:
texty
Zdroje – texty a obrázky
•
http://www.vossost.cz/svab/elektross/elektrina/el_proud/vedeni_proudu/kapaliny
/kapaliny.html
•
http://fyzika.jreichl.com/index.php?sekce=browse&page=1
•
http://radek.jandora.sweb.cz/f14.htm
•
http://www.techmania.cz/edutorium/art_exponaty.php?xkat=fyzika&xser=456c65
6b74f8696e612061206d61676e657469736d7573h&key=402
•
http://www.cez.cz/edee/content/microsites/elektrina/2-2.htm
•
http://www.e-fyzika.cz/
•
http://lookatgame.com/index.php?key=v%C3%BDboje
Zdroje - obrázky a videa
•
http://www.fyzikavpokusech.info/rozcestnik/
•
http://www.pragochema.cz/?start=7&lan=cz&txt=Lubrikace-pasivace-ahydrofobizace-monomolekularni-samoorganizujici-se-vrstvou
•
http://www.youtube.com
•
http://fyzweb.cuni.cz/zajimavosti/hravafyzika/blesk/index.htm
•
http://galerie.bourky.com/
•
http://www.darkroastedblend.com/2007/08/tesla-power.html
•
http://fyztyd.fjfi.cvut.cz/?p=fgl