Творческое задание, страница 27 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

Творческое задание

Подготовьте 2—3 опыта по темам:

1. Тепловое действие тока.

2. Световое излучение под действием тока.

3. Излучение радиоволн.

4. Химическое действие тока.

5. Магнитное действие тока.

Продемонстрируйте эти опыты на уроке.

1. Тепловое действие тока.

Цель опыта: Продемонстрировать выделение теплоты в проводнике при прохождении по нему электрического тока.

Оборудование:

- Источник тока (батарейка на 4,5–9 В или лабораторный блок питания);

- Соединительные провода с зажимами («крокодилами»);

- Отрезок тонкой нихромовой проволоки (из спирали электроплитки или специальная);

- Штатив с держателями или несгораемая подставка (например, керамическая плитка) для крепления проволоки;

- (Необязательно) маленький кусочек бумаги или капля воска.

Ход опыта:

1. Закрепите нихромовую проволоку на подставке так, чтобы она была натянута в воздухе и не касалась других предметов.

2. С помощью соединительных проводов подключите концы нихромовой проволоки к источнику тока. Цепь пока не замыкайте.

3. (Необязательно) Поместите на середину проволоки каплю воска или повесьте на нее маленький клочок бумаги.

4. Кратковременно замкните цепь.

Наблюдение и объяснение:

При замыкании цепи проволока быстро нагревается, что можно заметить по плавлению воска или обугливанию бумаги. Если пропустить ток достаточной силы, проволока раскалится докрасна. Это происходит потому, что движущиеся в проводнике заряженные частицы (электроны) взаимодействуют с ионами кристаллической решетки, передавая им часть своей энергии. В результате внутренняя энергия проводника увеличивается, и он нагревается. Количество теплоты, выделяемое в проводнике, определяется законом Джоуля-Ленца: $Q = I^2Rt$, где $\text{I}$ – сила тока, $\text{R}$ – сопротивление проводника, $\text{t}$ – время прохождения тока. Нихром используется благодаря своему высокому удельному сопротивлению, что позволяет достичь заметного нагрева даже при небольшом токе.

Техника безопасности:

- Используйте источник низкого напряжения.

- Не прикасайтесь к проволоке во время и в течение нескольких минут после опыта, так как она может вызвать сильный ожог.

- Проводите опыт на несгораемой поверхности вдали от легковоспламеняющихся материалов.

Ответ: Опыт наглядно демонстрирует тепловое действие тока, заключающееся в нагревании проводника, по которому проходит электрический ток.

4. Химическое действие тока.

Цель опыта: Продемонстрировать, что прохождение электрического тока через раствор электролита может вызывать химические реакции (электролиз).

Оборудование:

- Стеклянный или прозрачный пластиковый стакан;

- Дистиллированная или водопроводная вода;

- Пищевая сода (гидрокарбонат натрия, $NaHCO_3$) или поваренная соль ($NaCl$);

- Источник постоянного тока (например, батарейка «Крона» на 9 В);

- Два электрода (например, два простых карандаша, заточенных с обоих концов, или два графитовых стержня от больших батареек);

- Провода с зажимами для подключения.

Ход опыта:

1. Налейте в стакан теплую воду (примерно на 2/3 объема).

2. Растворите в воде чайную ложку пищевой соды (или соли), чтобы увеличить электропроводность раствора.

3. Подключите электроды к полюсам батарейки с помощью проводов. Графитовые стержни карандашей будут служить проводниками.

4. Опустите свободные концы электродов в раствор так, чтобы они не соприкасались друг с другом.

Наблюдение и объяснение:

Сразу после погружения электродов в раствор на их поверхности начнется активное выделение пузырьков газа. На электроде, подключенном к отрицательному полюсу батарейки (катоде), пузырьков будет заметно больше, чем на электроде, подключенном к положительному полюсу (аноде). Это явление — электролиз — разложение вещества под действием электрического тока. В данном случае происходит электролиз воды. Упрощенное уравнение реакции: $2H_2O(l) \rightarrow 2H_2(g) + O_2(g)$. На катоде выделяется водород ($H_2$), а на аноде — кислород ($O_2$). Поскольку в молекуле воды два атома водорода и один атом кислорода, объем выделяющегося водорода в два раза больше объема кислорода, что и наблюдается в опыте.

Техника безопасности:

- Опыт с пищевой содой безопасен. При использовании поваренной соли на аноде будет выделяться токсичный газ хлор, поэтому такой опыт следует проводить только в хорошо проветриваемом помещении или под тягой.

- Не допускайте короткого замыкания, следя за тем, чтобы электроды не соприкасались в растворе.

Ответ: Опыт демонстрирует химическое действие тока, которое заключается в способности тока вызывать химические превращения в растворах электролитов.

5. Магнитное действие тока.

Цель опыта: Продемонстрировать возникновение магнитного поля вокруг проводника с током (опыт Эрстеда) и создать простейший электромагнит.

Оборудование:

- Источник тока (плоская батарейка на 4,5 В или батарейка типа D на 1,5 В);

- Изолированный медный провод (длиной около 1 м);

- Магнитный компас;

- Большой железный гвоздь (длиной 100–150 мм);

- Набор канцелярских скрепок.

Ход опыта:

Часть 1: Опыт Эрстеда.

1. Положите компас на горизонтальную поверхность и подождите, пока стрелка успокоится, указывая на север.

2. Расположите прямой участок провода над стеклом компаса параллельно магнитной стрелке.

3. Кратковременно (на 1-2 секунды) подключите концы провода к полюсам батарейки.

Часть 2: Создание электромагнита.

1. Оставив свободный конец провода длиной 10-15 см, плотно, виток к витку, намотайте провод на железный гвоздь. Сделайте не менее 50 витков.

2. Зачистите концы провода от изоляции.

3. Подключите концы провода к батарейке.

4. Поднесите получившийся электромагнит к скрепкам и попробуйте их поднять.

5. Отключите один из проводов от батарейки.

Наблюдение и объяснение:

В первой части опыта при замыкании цепи стрелка компаса резко отклоняется, устанавливаясь перпендикулярно проводу. Это доказывает, что вокруг проводника, по которому течет электрический ток, возникает магнитное поле. Это поле и взаимодействует с магнитной стрелкой. При размыкании цепи стрелка возвращается в исходное положение.

Во второй части гвоздь с катушкой, подключенной к току, притягивает скрепки, то есть становится магнитом. При отключении тока гвоздь теряет магнитные свойства, и скрепки отпадают. Это устройство — электромагнит. Катушка с током создает магнитное поле, которое многократно усиливается железным сердечником (гвоздем).

Ответ: Опыты демонстрируют магнитное действие тока: любой проводник с током является источником магнитного поля, что позволяет обнаруживать ток с помощью компаса и создавать управляемые магниты (электромагниты).