Номер 3, страница 126 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

3. Сделайте простейший гальванический элемент и гальваноскоп и проверьте их действие.

Возьмите кислое яблоко или солёный помидор и воткните в него две проволочки: железную и медную (вместо железной проволоки лучше взять цинковую пластинку). Гальванический элемент готов (рис. 79).

Гальваноскоп — прибор для обнаружения очень слабых токов. Для его изготовления моток тонкой изолированной проволоки прикрепите к небольшой дощечке, в середину которой вставьте иглу остриём вверх. На остриё положите маленькую магнитную стрелку (рис. 80) (можно поместить внутри мотка компас). Дайте магнитной стрелке установиться в направлении магнитного меридиана.

Замкните электрическую цепь (см. рис. 80). Отклонение стрелки гальваноскопа покажет наличие электрического тока, созданного в проводнике вашим гальваническим элементом.

Решение

Для выполнения данного задания необходимо последовательно изготовить два устройства — простейший гальванический элемент и гальваноскоп, — а затем соединить их для проверки работоспособности. Ниже приведено пошаговое руководство с объяснением физических принципов.

Изготовление простейшего гальванического элемента

Гальванический элемент — это химический источник электрического тока, в котором энергия химической реакции преобразуется в электрическую энергию. Для его создания, согласно инструкции, потребуются: кислое яблоко или соленый помидор (выступают в роли электролита); два электрода из разных металлов, например, медная проволока и железная проволока (вместо железной лучше использовать цинковую пластинку для получения большего тока).

Процесс изготовления: 1. Возьмите яблоко. Его сок, содержащий в основном яблочную кислоту и соли, будет служить электролитом — средой, проводящей электрический ток за счет движения ионов. 2. Воткните в мякоть яблока на небольшом расстоянии друг от друга медную и железную (или цинковую) проволочки. Важно, чтобы электроды не соприкасались друг с другом внутри яблока.

Принцип действия заключается в следующем. Когда два различных металла (например, медь (Cu) и цинк (Zn)) погружены в электролит, между ними возникает разность потенциалов из-за разной химической активности. Более активный металл (цинк) будет выступать в роли отрицательного электрода (анода). На нем происходит процесс окисления: атомы цинка отдают электроны и переходят в раствор в виде ионов по реакции $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^{-}$. Менее активный металл (медь) становится положительным электродом (катодом). Электроны, высвободившиеся на аноде, по внешней цепи (проводам) перемещаются к катоду. На катоде происходит процесс восстановления, как правило, ионов водорода, присутствующих в кислой среде яблочного сока: $2H^{+} + 2e^{-} \rightarrow H_{2}\uparrow$. В результате этого направленного движения электронов во внешней цепи возникает электрический ток. Гальванический элемент готов.

Изготовление гальваноскопа и проверка действия

Гальваноскоп — это прибор для качественного обнаружения слабых электрических токов. Его действие основано на явлении, открытом Г. Х. Эрстедом: электрический ток, протекающий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле.

Для изготовления потребуются: моток тонкой изолированной проволоки; небольшая дощечка в качестве основания; швейная игла; маленькая магнитная стрелка (можно взять от компаса).

Процесс изготовления и проверки: 1. Закрепите моток проволоки (катушку) на дощечке. 2. В центре катушки установите вертикально иглу острием вверх. 3. Аккуратно поместите магнитную стрелку на острие иглы так, чтобы она могла свободно вращаться в горизонтальной плоскости. 4. Дайте стрелке успокоиться и установиться в направлении магнитного меридиана Земли (север-юг). Расположите катушку так, чтобы ее витки были параллельны установившейся стрелке. 5. Замкните электрическую цепь, соединив проводами выводы катушки гальваноскопа с электродами вашего гальванического элемента (яблока), как показано на рис. 80.

Как только цепь будет замкнута, по проводам и катушке гальваноскопа потечет электрический ток. Согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), этот ток создаст внутри катушки магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости витков. Это поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита (стрелки), в результате чего на стрелку подействует вращающий момент, и она отклонится от своего первоначального положения. Степень отклонения зависит от силы тока.

Ответ: При замыкании цепи, состоящей из гальванического элемента (яблока с двумя разными металлическими электродами) и гальваноскопа, магнитная стрелка гальваноскопа отклоняется от своего первоначального положения (север-юг). Это наблюдаемое явление доказывает, что созданный гальванический элемент является источником электрического тока, а гальваноскоп успешно его регистрирует.