ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ
Згадайте умови існування електричного струму та сформулюйте гіпотезу щодо того, які з відомих вам пристроїв можуть «відповідати» за наявність електричного поля.
Щоб виник електричний струм, потрібні вільні заряджені частинки та електричне поле. Я вважаю, що поле створюють і підтримують джерела струму, адже саме в них відбувається розділення зарядів, що й зумовлює появу поля між полюсами.
А ЯК НАСПРАВДІ?
А як ви вважаєте, чи може пристрій, схематично зображений на рис. 2, виробляти електричну енергію?
Так, пристрій на малюнку 2 здатний генерувати енергію. Це схема хвильового генератора: поплавок рухається вгору-вниз на хвилях, і ця механічна робота витрачається на розділення електричних зарядів.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Які пристрої називають джерелами електричного струму?
Це прилади, що перетворюють інші види енергії (механічну, хімічну, теплову, світлову) на електричну.
2. Які процеси відбуваються в джерелах електричного струму?
Всередині джерела сторонні сили виконують роботу з розділення зарядів: позитивні частинки збираються на одному полюсі, а негативні — на іншому, створюючи електричне поле.
3. Чому для розділення різнойменних зарядів необхідно виконати роботу?
Робота потрібна, щоб подолати сили взаємного притягання, які діють між різнойменними зарядами.
4. Завдяки якій енергії може здійснюватися розділення різнойменних зарядів у джерелі електричного струму?
Це відбувається за рахунок механічної, хімічної, теплової, світлової або інших видів енергії.
5. Які джерела електричного струму ви знаєте? Наведіть приклади їх використання в техніці.
До джерел струму належать:
- Турбогенератори (виробляють струм на електростанціях);
- Сонячні батареї (живлять космічні апарати);
- Акумулятори та гальванічні елементи (використовуються в авто, телефонах, пультах).
6. Що спільного між гальванічними елементами та акумуляторами? Чим вони відрізняються?
Спільне: обидва є хімічними джерелами з двома електродами та електролітом. Відмінність: гальванічні елементи — одноразові, а акумулятори можна перезаряджати багаторазово.
ВПРАВА № 33
1. Які перетворення енергії відбуваються: а) під час заряджання акумулятора; б) під час роботи акумулятора?
а) Електрична енергія перетворюється на хімічну.
б) Хімічна енергія перетворюється назад на електричну.
2. Як на двох електрометрах, з’єднаних металевим провідником (див. рис. 31.1, б), підтримувати протилежні за знаком електричні заряди?
Необхідно приєднати один електрометр до позитивного полюса джерела струму, а інший — до негативного.
3. Які перетворення енергії відбуваються під час роботи гідроелектростанції?
Потенціальна енергія піднятої води переходить у кінетичну енергію потоку. Цей потік обертає турбіну (механічна енергія), а генератор трансформує обертання в електричну енергію.
4. Чи працюватиме найпростіший гальванічний елемент (див. рис. 33.5), якщо для його виготовлення взяти пластинки з однакового металу?
Ні, струму не буде. Різниця потенціалів виникає лише за умови використання металів із різною хімічною активністю.
5. На рис. 1 і 2 схематично зображено будову гальванічного елемента (батарейки) типу АА та будову літій-йонного акумулятора. Визначте, де який пристрій, і коротко опишіть принцип роботи кожного з них.
Рис. 1 — гальванічний елемент (АА): працює завдяки незворотним хімічним реакціям.
Рис. 2 — літій-йонний акумулятор: працює завдяки переміщенню йонів літію між електродами, що дозволяє перезаряджати пристрій.
6. Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся, які спостереження й досліди Л. Гальвані підштовхнули А. Вольту до створення хімічного джерела електричного струму.
Гальвані помітив скорочення м’язів жаби від дотику металів. Вольта проаналізував це і довів, що струм виникає не через «тваринну електрику», а через контакт різних металів у вологому середовищі. Це призвело до створення першої батареї — «вольтового стовпа».
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
«Фруктова батарейка». Візьміть лимон, мідний дріт, залізний цвях і виготовте із цих предметів гальванічний елемент. Намалюйте його будову, зазначте назви основних елементів. Якщо у вас є тестер (мультиметр), переконайтеся, що ваше джерело струму працює. Якщо тестера немає, принесіть ваш пристрій до школи та перевірте його за допомогою гальванометра. Поміркуйте, яким фруктом або овочем можна замінити лимон.
Я створив гальванічний елемент, встромивши в лимон мідний дріт і залізний цвях.
Будова:
- Позитивний електрод (+) — мідь.
- Негативний електрод (–) — залізо.
- Електроліт — лимонний сік.
Мультиметр зафіксував напругу між електродами, отже джерело працює. Лимон можна замінити яблуком, картоплею, апельсином або солоним огірком, оскільки вони теж містять кислоти або солі для реакції.