Что не проводит электричество: Физики раскрыли секрет того, почему вода проводит ток

Преподавателям — Россети Урал

Уважаемые коллеги!

Перед Вами методические указания для проведения внеклассного часа по теме «Электробезопасность», которые помогут донести детям информацию об опасности электрического тока. Вы можете ознакомиться с ними на этой странице, либо скачать в формате PDF

Энергетики «МРСК Урала» призывают к бдительности и соблюдению правил безопасного поведения при взаимодействии с электричеством. Особенно это касается детской и подростковой аудитории. Для того, чтобы обезопасить детей от нежелательного воздействия электрического тока, мы взрослые, обязаны постоянно обучать детей основам безопасности жизнедеятельности. Ведь так СТРАШНО, когда причиной трагической случайности становятся пять минут, которые мы не уделили нашим детям.

Среди детей разных возрастов, случаи электротравматизма распределяются неравномерно, в большей мере под воздействие электрического тока попадают дети младшего школьного возраста.

Особое внимание необходимо уделить взаимодействию именно с данной возрастной  категорией и более плотно организовать работу с родителями.

Данные методические рекомендации разработаны специалистами «МРСК Урала»  для  преподавателей  ОБЖ, классных руководителей образовательных  учреждений,  персонала  оздоровительных  лагерей детского  отдыха. В них представлены основные правила поведения с электричеством дома и на улице для проведения внеклассного часа «Электробезопасность».

Вы можете скачать: 

План проведения внеклассного часа по теме «Электробезопасность»

1. Введение

2. Представление об опасности электрического тока

3. Действие электрического тока на организм

4. Правила поведения с электричеством в быту

5. Правила поведения вблизи энергообъектов

6. Помощь пострадавшему от действия электрического тока

7. Предупреждающие знаки по электробезопасности

8. Тест на знание ключевых правил электробезопасности

Введение

Дорогие ребята! Вы хорошо знаете, какую важную роль играет электроэнергия в быту и учебе. Она дает нам свет, тепло, приводит в движение различные механизмы, облегчающие труд человека.

Электроэнергия заняла настолько прочное место в нашей жизни, что сейчас обойтись без нее просто невозможно. Она наш незаменимый помощник. Но, оказывая огромную помощь людям, электроэнергия таит в себе смертельную опасность для тех, кто не знает или пренебрегает правилами электробезопасности, не умеет обращаться с бытовыми приборами, нарушает правила поведения вблизи энергообъектов. 

Представление об опасности электрического тока

Опасность для жизни человека представляют электроустановки любого напряжения. Запомните: безопасного электрического тока не существует!

Электроустановки — это такое оборудование, которое используется энергетиками, а также все бытовые электроприборы, окружающие нас в повседневной жизни.

Человек, коснувшись токоведущих частей электроустановок и неизолированных проводов, находящихся под напряжением, оказывается включенным в электрическую цепь. Под воздействием напряжения через его тело протекает электрический ток, который нарушает нормальную работу организма, из-за чего возникают  судороги,  прекращается  дыхание  и  останавливается  сердце.  При  перегреве  отдельных  участков  тела  возникают тяжелые  ожоги. Человек  погибает  или  становится  инвалидом.

Чем больше величина тока, протекающего через тело, тем он опаснее!

Величина тока тем больше, чем выше напряжение, под которым оказался человек.

Безопасным считается напряжение 12 вольт. Наибольшее распространение в промышленности и сельском хозяйстве и быту  получили электрические сети, напряжением 220 и 380 вольт (220 вольт — для  освещения  и  бытовых  приборов,  380 вольт — для трехфазных электродвигателей машин и механизмов). Это напряжение экономически выгодно, но очень опасно для человека.

Наибольшее  количество  смертельных  несчастных  случаев происходит с людьми, попавшими под напряжение 220 и 380 вольт.

Электрические приборы, которыми вы пользуетесь дома и в школе, электрические сети и подстанции, мимо которых вы проходите во дворе, на улице и в поле, при нормальной работе безопасны. Энергетики позаботились о том, чтобы исключить случайное прикосновение к токоведущим частям. Все электроустановки имеют ограждение, предупреждающие знаки и плакаты безопасности и закрыты на замок.

Однако, при различных повреждениях изоляции, обрыве проводов, подъеме на опоры, проникновении в подстанции и электрические щитки возникает реальная угроза для жизни.

Вот почему так важно всем знать правила обращения с электрическими приборами и электропроводками, вовремя предупредить товарища от опасной шалости вблизи электрических линий и подстанций, уметь обезопасить себя и других людей при обнаружении повреждения сети. 

Действие электрического тока на организм

Опасность электрического тока состоит в том, что у человека нет специальных органов чувств для обнаружения на расстоянии электрического тока. Электрический ток не имеет запаха, цвета и действует бесшумно. Невозможно без специальных приборов почувствовать, находится ли данная часть электроустановки под напряжением или нет. Это приводит к тому, что люди часто не осознают реально имеющейся опасности и не принимают необходимых защитных мер.

Большое значение в исходе поражения имеет путь, проходимый током в теле человека. Поражение будет более тяжелым, если на пути тока оказываются сердце, грудная клетка, головной и спинной мозг. Наиболее опасными путями прохождения тока через человека являются: рука-ноги, рука-рука.

Непосредственными причинами смерти человека, пораженного электрическим током, является прекращение работы сердца, остановка дыхания вследствие паралича мышц грудной клетки и электрический шок. Наиболее неблагоприятный исход поражения человека электрическим током будет в случаях, когда прикосновение произошло влажными руками к электроприборам или электропроводу в сыром или жарком помещении.

Поражение электричеством может иметь место в следующих формах:

• остановка сердца или дыхания при прохождении электрического тока через тело
• электроожог
• механическая травма из-за сокращения мышц под действием тока
• ослепление электрической дугой

Смерть обычно наступает из-за остановки сердца или дыхания, или того и другого. Под действием электрического тока сокращаются мышцы тела. Если человек взялся за находящуюся под напряжением часть оборудования, он возможно, не сумеет оторваться без посторонней помощи. Более того, его, возможно, будет притягивать к опасному месту. Под действием переменного тока мышцы периодически сокращаются с частотой тока, но пауза между сокращениями бывает недостаточной, чтобы освободиться.

Повреждения от электрического тока определяются силой тока и длительностью его воздействия. Чем меньше сопротивление человеческого тела, тем выше ток. Сопротивление уменьшается под действием следующих факторов:

• высокое напряжение
• влажность кожи
• длительное время воздействия
• повышение содержания углекислого газа в воздухе
• высокая температура воздуха
• беспечность, психическая и психологическая неподготовленность к возможному электрическому удару

Больше всего от действия электрического тока страдает центральная нервная система. Из-за повреждения ее нарушается дыхание и сердечная деятельность. Участки тела с наименьшим сопротивлением (т.е. более уязвимые):

• боковые поверхности шеи, виски
• тыльная сторона ладони, поверхность ладони между большим и указательным пальцами
• рука на участке выше кисти
• плечо, спина
• передняя часть ноги

Электроожоги излечиваются значительно труднее обычных термических. Некоторые последствия электротравмы могут проявиться через несколько часов, дней, месяцев. Пострадавший должен длительное время жить в «щадящем» режиме и находиться под наблюдением специалистов.

Правила поведения с электричеством в быту

Правила обращения с электрическими приборами не сложны, и их легко запомнить:

1. НЕЛЬЗЯ пользоваться электроприборами без разрешения взрослых.

2. ВЫ НЕ ДОЛЖНЫ самостоятельно заменять электролампы и предохранители, производить ремонт электропроводки и бытовых приборов, открывать задние крышки телевизоров и радиоприемников, устанавливать звонки, выключатели и штепсельные розетки. Пусть это сделают взрослые или специалист-электрик!

3. НЕЛЬЗЯ пользоваться выключателями, штепсельными розетками, вилками, кнопками звонков с разбитыми крышками, а также бытовыми приборами с поврежденными, обуглившимися и перекрученными шнурами. ЭТО ОЧЕНЬ ОПАСНО! ВЫ НЕ ДОЛЖНЫ проходить мимо подобных фактов. Своевременно сообщайте взрослым о повреждениях! ЗАПОМНИТЕ, разбивая из озорства крышки выключателей, звонков, штепсельных розеток, повреждая электропроводку, вы, тем самым, совершаете проступок равный преступлению, так как это может привести к гибели людей.

4. НЕЛЬЗЯ пользоваться неисправными электроприборами. Если из телевизора, холодильника или пылесоса пахнет горелой резиной, если видны искры — надо немедленно отключить прибор от сети и рассказать о неисправном приборе взрослым.

5. НЕЛЬЗЯ самим чинить и разбирать электроприборы.

6. Выключая электроприбор, НЕЛЬЗЯ тянуть за шнур. Надо взяться за штепсель и плавно вынуть его из розетки.

7. НЕЛЬЗЯ играть с электрическими  розетками. Если ты увидел неисправную розетку,  выключатель, оголенный провод, ничего НЕ трогай и сразу расскажи об этом взрослым!

8. ПОМНИ, электричество не терпит соседства с водой. Чтобы не получить удар током, НЕЛЬЗЯ касаться включенных электроприборов мокрыми руками или протирать электроприборы влажной тряпкой.

Правила поведения вблизи энергообъектов

Энергообъекты — это воздушные и кабельные линии электропередачи, подстанции, трансформаторные подстанции, распределительные пункты.

Воздушные линии электропередачи напряжением 35, 110 киловольт и выше отвечают за электроснабжение городов и поселков. Воздушные и кабельные линии электропередачи напряжением 6 и 10 киловольт отвечают за электроснабжение внутри городов и поселков, а также сельских населенных пунктов. Линии электропередачи напряжением 380 вольт обеспечивают электроэнергией многоквартирные жилые дома, а 220 вольт — отдельные квартиры.

Подстанции и высоковольтные линии электропередачи делятся по классам напряжения: 35 и 110 киловольт и выше и трансформаторные подстанции напряжением 6 — 10 киловольт — это как раз те трансформаторные будки.

Подстанции предназначены для понижения напряжения в сети переменного тока и для распределения электроэнергии. Трансформаторные подстанции расположены в каждом населенном пункте и в силу их повсеместности представляют особую опасность для населения!

Все энергообъекты несут в себе реальную опасность для жизни!

Запомните простые правила:

1. Ни в коем случае НЕЛЬЗЯ  касаться оборванных висящих или лежащих на земле проводов или даже приближаться к ним. Удар током можно получить и в нескольких метрах от провода за счет шагового напряжения. Поэтому давай договоримся: любой провод или электроприбор считать находящимся под напряжением! Даже если до тебя его трогали два десятка человек. А вдруг именно в это же время, когда ты взял его в руки, кто-то за несколько метров от тебя включил рубильник! Если все же человек попал в зону «шагового напряжения» нельзя отрывать подошвы от поверхности земли. Передвигаться следует в сторону удаления от провода «гусиным шагом» — пятка шагающей ноги, не отрываясь от земли, приставляется к носку другой ноги. Запомните, увидев оборванный провод, лежащий на земле, ни в коем случае не приближайтесь к нему на расстояние ближе 8 метров.

2. СМЕРТЕЛЬНО ОПАСНО влезать на опоры высоковольтных линий электропередачи, играть под ними, разводить костры, разбивать изоляторы на опорах, делать на провода набросы проволоки и других предметов, запускать под провода­ми воздушных змеев.

3. Если ты увидел оборванный провод, незакрытые или поврежденные двери трансформаторных будок или электрических щитов, НИЧЕГО НЕ ТРОГАЙ и незамедлительно сообщи взрослым.

4. Ни в коем случае НЕЛЬЗЯ открывать лестничные электрощиты, находящиеся в подъездах домов, влезать на крыши домов и строений, где поблизости проходят электрические провода, заходить в трансформаторные  будки,  электрощитовые и другие электротехнические помещения, трогать руками электрооборудование, провода.

5. Летом, находясь в походе, либо идя на рыбалку, ОПАСНО останавливаться на отдых вблизи воздушных линий электропередачи, либо подстанций и рыбачить под проводами линии электропередачи.

Помощь пострадавшему от электрического тока

Необходимо помнить, что человека, пораженного электрическим током, можно спасти, вернуть к жизни, если правильно и, главное, быстро оказать ему помощь.

Запомни! Не следует предпринимать самостоятельно мероприятия по спасению пострадавшего. Лучше это следают взрослые, либо специалисты-энергетики. Незамедлительно позови их на помощь!

Оказать эффективную помощь пострадавшему от электрического тока может человек, хорошо знающий Правила освобождения пострадавшего от электрического тока и оказания первой помощи.

Какие действия должен предпринять взрослый, чтобы оказать помощь?

• Вызвать бригаду скорой помощи
• Оценить обстановку и, по возможности освободить пострадавшего от действия электрического тока
• Оказать первую помощь до приезда бригады скорой помощи

Ни в коем случае нельзя прикасаться к пострадавшему сразу же. Возможно,он все еще находится под действием электрического тока. Дотронувшись до пострадавшего, человек может также попасть под удар. Необходимо отключить источник электроэнергии (вывернуть пробки, выключить рубильник). Если это невозможно, необходимо отодвинуть источник тока от себя и от пострадавшего сухим, непроводящим ток предметом (веткой, деревянной палкой).

Если необходимо оттащить пострадавшего от провода электросети, надо при этом помнить, что тело человека, через которое прошел ток, проводит ток так же, как и электропровод. Поэтому голыми руками не следует дотрагиваться до открытых частей тела пострадавшего, можно касаться только сухих частей его одежды, а лучше надеть резиновые перчатки или обернуть руки сухой шелковой материей.

После прекращения действия электрического тока необходимо обратить внимание на присутствие признаков жизни (дыхания и пульса на крупных сосудах). При отсутствии признаков дыхания и пульса необходимы срочные реанимационные мероприятия: проведение закрытого массажа сердца и искусственной вентиляции легких (искусственного дыхания). Осмотрите открытые участки тела пострадавшего. Всегда ищите два ожога (места входа и выхода электрического тока). Наложите на обожженные участки стерильную или чистую салфетку. Не используйте с этой целью одеяло или полотенце – волокна с них могут прилипнуть к обожженной поверхности. Для улучшения работы сердца следует увеличить приток крови к нему. Для этого уложите пострадавшего так,  чтобы его грудь находилась несколько ниже ног.

Всех пострадавших от удара током следует как можно быстрее госпитализировать. 

Предупреждающие знаки по электробезопасности

Для предотвращения случайного проникновения в электроустановки, и тем самым предотвращения поражения электрическим током людей, существуют специальные предупреждающие знаки и плакаты. Они вывешиваются или наносятся на опоры воздушных линий электропередачи любого напряжения, двери различных электрощитов, в которых находится электрооборудование, на ограждениях и заборах, огораживающих электроустановки. Наличие таких знаков подразумевает запрет проникновения со стороны населения в электроустановки или подъем на опору линий электропередачи.

Знаки предупреждают человека об опасности поражения электрическим током. Пренебрегать ими, а тем более снимать и срывать их — недопустимо!

Уважаемые ребята!

Не огорчайте родителей своими необдуманными действиями! Остановите, предостерегите товарища от опасной шалости вблизи энергообъектов! Этим вы спасете ему жизнь!

При обнаружении обрыва проводов, искрения, повреждения опор, изоляторов, незакрытых или повреждённых дверей трансформаторных подстанций или электрических щитов, обнаружении сорванных знаков и плакатов по электробезопасности во избежание несчастных случаев необходимо незамедлительно сообщить взрослым или позвонить по телефону 112.

Порой кажется, что беда может произойти с кем угодно, только не с нами. Это обманчивое впечатление!

Будьте осторожны ребята! Берегите свою жизнь и жизнь своих друзей! 

Тест на знание ключевых правил электробезопасности

1. Где человек встречается с электричеством?

2. Какие основные причины поражения человека электрическим током?

3. Почему опасно пользоваться электроприборами без разрешения взрослых?

4. Можно ли пользоваться телевизором, чайником, пылесосом, если они неисправны?

5. Что нужно сделать, если искрят контакты в розетке и пахнет горелым?

6. Почему нельзя трогать оголенные концы провода?

7. Как нужно себя вести на улице, чтобы не получить удар электрическим током?

8. На что нужно обратить тебе внимание, выбирая место для игр? А для рыбалки?

9. Что необходимо делать, если ты увидел на улице оборванный провод?

10. Как правильно оказать первую помощь пострадавшему от действия электрического тока?

11. Что означают предупреждающие знаки?

Скачать

Частые вопросы по технике безопасности – электрический ток

Опасность поражения током
 
В: В каких обстоятельствах может произойти удар электрическим током?
О: Удар током происходит при прикосновении к двум металлическим предметам, через которые проходит электрический ток.
 
В: При каком напряжении ток представляет собой опасность?
О: В обычных домах обычно используется напряжение 220 вольт. Однако при неудачном стечении обстоятельств даже 50 вольт или меньше могут привести к гибели или серьезной травме.
 
В: Что опасней: переменный (AC) или постоянный ток (DC)?
О: В большинстве случаев переменный ток более опасен, чем постоянный.
 
В: Какое напряжение используется при дуговой сварке?
О: Напряжение разомкнутого контура (холостого хода) при дуговой сварке обычно колеблется от 20 до 100 вольт.
 
В: Под каким напряжением находятся компоненты внутри сварочных аппаратов?
О: Напряжение внутри сварочного оборудования значительно выше – от 120 до 575 вольт и больше.
 
 
Поражение первичным электротоком
 
В: Почему первичный ток опаснее вторичного?
О: Напряжение первичного тока составляет от 115 до 600 вольт – что значительно выше и опаснее вторичного (или сварочного) напряжения.
 
В: Когда происходит удар первичным током?
О: Удар первичным входным током происходит при прикосновении к питающему кабелю или другому компоненту «под напряжением» внутри включенного аппарата, если тело или другая рука сварщика находится на корпусе аппарата или другой заземленной металлической поверхности.
 
В: Как полностью отключить питание сварочного аппарата?
О: Для отключения аппарата нужно отсоединить кабель питания или повернуть выключатель питания в положение «Выкл.».
 
В: Для чего заземляется корпус сварочного аппарата?
О: Корпус заземляется для того, чтобы неполадки внутри аппарата вызывали перегорание предохранителя. Это приведет к мгновенному отключению питания и даст знать о необходимости ремонта.
 
В: Как отличить заземляющий провод в кабеле питания?
О: Заземляющий провод в кабеле питания имеет изоляцию зеленого цвета, а иногда вообще не имеет изоляции.
 
В: В чем разница между рабочим и заземляющим кабелем?
О: Зеленый заземляющий провод связывает сварочный аппарат с заземлением. Рабочий кабель (идущий к свариваемому изделию), напротив, является частью контура сварочной дуги и проводит только сварочный ток. Рабочий кабель не заземляет корпус аппарата.
 
 
Поражение вторичным электротоком
 
В: Как может произойти удар вторичным током?
О: Поражение вторичным током происходит при прикосновении к какой-либо части сварочного контура – возможно, оголенному участку электродного кабеля – в то время как другая часть тела сварщика касается свариваемого металла (рабочего изделия). Для того, чтобы произошел удар током, тело сварщика должно одновременно касаться обеих сторон сварочного контура – то есть со стороны электрода и рабочего изделия (или заземления) – при включенном сварочном токе.
 
В: В какой момент напряжение проходящего через электрод тока достигает своего максимума?
О: Напряжение достигает максимума в те периоды, когда оператор не ведет сварку («напряжение холостого хода»).
 
 
Практика безопасной работы

В: Как определить, что электрод «под напряжением»?
О: Если сварочный аппарат включен, электрод всегда находится под напряжением.
 
В: Как защититься от удара током во время сварки?
О: Во время работы тело сварщика должно быть полностью изолировано от металла. Не опирайтесь руками или ногами на рабочее изделие (т. е. свариваемый металл), особенно если на вас влажная одежда или если она не полностью закрывает кожу (последнее абсолютно недопустимо). Если Вам нужно встать или лечь на рабочую поверхность, воспользуйтесь листом фанеры, резиновым ковриком или любой другой сухой изоляцией. Во время сварки оператор должен носить сухие плотные перчатки.  Не прикасайтесь к электроду и металлическим деталям электрододержателя голой кожей или мокрой одеждой.
 
 
Зоны риска
 
В: В каких случаях дуговая сварка связана с большой опасностью удара током?
О: Риск возникает в тех случаях, когда сварка проводится в опасных с точки зрения электротехники условиях (в сырых местах или при использовании мокрой одежды, на металлических конструкциях, например, стальных полах, решетках или строительных лесах, при сварке в стесненном положении, например, сидя, на коленях или лежа, а также при высокой вероятности неизбежных или случайных контактов с рабочим изделием или заземлением).
 
В: Какой тип сварочного оборудования лучше всего подходит для дуговой сварки в опасных условиях?
О: Полуавтоматические сварочные аппараты постоянного тока с постоянной ВАХ, аппараты для ручной сварки на постоянном токе и аппараты для сварки на переменном токе с пониженным напряжением.
 
В: Что нужно предпринять при ударе током?
О: Любой удар током, даже самый слабый, нужно расценивать как предупреждение. Обязательно выясните причину удара – проверьте свое оборудование и проанализируйте процесс сварки и пространство вокруг своего рабочего места. При необходимости немедленно обратитесь за медицинской помощью.
 
В: Что предпринять при подозрении на неполадки?
О: При любом подозрении на неполадки отключите питание сварочного аппарата и сообщите о произошедшем своему руководителю или профессиональному электрику. Пока этот аппарат не будет проверен, им запрещено пользоваться.

Проверка браузера

• IP:

  85.140.4.124

• Браузер:

  Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64; rv:33.0) Gecko/20100101 Firefox/33.0

• Время:

  2021-12-30 21:43:56

• URL:

  https://avselectro. ru/buyers/articles/6-opasnostei-electrichestva/

• Идентификатор запроса:

  f5qbpy6thf2v

Это займет несколько секунд…

Мы должны проверить ваш браузер, чтобы убедиться, что вы не робот.

От вас не требуется никаких действий, проверка происходит автоматически.

У вас отключён JavaScript — вы не пройдёте проверку. Включите JavaScript в браузере!

• IP:

  85.140.4.124

• Browser:

  Mozilla/5.0 (X11; Linux x86_64; rv:33.0) Gecko/20100101 Firefox/33.0

• Time:

  2021-12-30 21:43:56

• URL:

  https://avselectro. ru/buyers/articles/6-opasnostei-electrichestva/

• Request ID:

  f5qbpy6thf2v

It will take a few seconds…

We need to check your browser to make sure you are not a robot.

No action is required from you, the verification is automatic.

You have JavaScript disabled — you will not pass validation. Enable JavaScript in your browser!

НОБЕЛЕВСКИЕ ПРЕМИИ 2000 ГОДА. ПЛАСТИК ПРОВОДИТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Алан Мак-Диамид.

Хидеки Шикава.

Молекула полиацетилена имеет форму цепочки углеродных атомов (черные шарики), соединенные одинарными и двойными связями друг с другом и одинарными — с атомами водорода (светлые шарики).

Когда в молекулу встраиваются дополнительные протоны (шарики сбоку), в цепочке возникает распределенный положительный заряд.

‹

›

Всем известно, что пластические материалы электричества не проводят. Из них делают покрытие проводов и кабелей, монтажные панели для электронных схем и другие изоляторы. Однако модифицированные пластики оказались способными проводить электричество. Химики Алан Хигер, директор Института полимеров и твердых органических соединений Калифорнийского университета, г. Санта-Барбара, Алан Мак-Диамид, профессор Пенсильванского университета, США, и Хидеки Шикава, профессор Института материаловедения, г. Цукуба, Япония, были удостоены Нобелевской премии по химии за 2000 год за открытие и совершенствование проводящих полимеров.

Пластики представляют собой полимеры, молекулы которых вытянуты в цепочки. В полимере, способном проводить электрический ток, имеются атомы углерода, соединенные попеременно двойными и одинарными связями. В каждой из этих связей имеется либо лишний электрон, либо вакансия — отсутствующий электрон. Когда к молекуле подсоединяются дополнительные изотопы, вакансии и электроны получают возможность двигаться в противоположных направлениях вдоль молекулы полимера — возникает электрический ток.

Исследования, начатые в конце семидесятых годов Хигером, Мак-Диамидом и Шикавой, довольно быстро привели к созданию целого класса проводящих полимеров, уже нашедших широкое применение в технике, физике и химии. Из них делают фото- и кинопленки, покрытия экранов телевизоров и компьютерных мониторов (они не электризуются и перестают собирать пыль), оконные стекла, задерживающие слишком яркий солнечный свет. Полимеры, имеющие свойства полупроводников, уже применяются в светодиодах, солнечных батареях, дисплеях мобильных телефонов, портативных компьютеров и телевизоров.

Достижения в области химии проводящих полимеров вызовут бурное развитие молекулярной электроники. В перспективе транзисторы и другие элементы электронных схем будут уменьшены до размеров отдельных молекул. Это позволит сильно увеличить их быстродействие и собрать мощный компьютер в объеме наручных часов.

5 минут об электричестве в человеке

Всем привет, я Маша Осетрова, и сегодня я немного расскажу вам про электричество в теле человека.

Сюжет о Викторе Франкенштейне, создавшем монстра из неживой материи, идейно восходит к проведенным в XVIII веке опытам Луиджи Гальвани, который заставил мышцы лягушки сокращаться под действием электрического тока. Его эксперименты вдохновили многих исследователей на изучение функций электричества в теле живых существ. На сегодняшний день ученые сильно продвинулись в этой области: придумали обезболивающие, выяснили, что заставляет наше сердце биться, что происходит в голове у влюбленных и многое другое.

Между электричеством нашего организм, и электричеством, которое обеспечивает наши дома, есть два фундаментальных различия. Электричество из розетки представляет собой поток электронов. В отличие от этого практически все токи в живых существах являются потоками ионов — атомов, имеющих электрический заряд. Токи в нашем организме связаны с пятью типами частиц: четырьмя положительными ионами — натрия, калия, кальция и водорода — и одним отрицательным хлорид-аниона.

Второе важное различие связано с направлением движения частиц. Ток в электрической цепи течет вдоль проводника, в то время как распространению электрического импульса по нейрону способствует движение ионов в перпендикулярном направлении.

В книге «Искра жизни» Фрэнсис Эшкрофт собрала воедино имеющиеся на сегодняшний день знания об электрических токах в организме человека и процессах на клеточном и молекулярном уровне, управляющих передачей электрических импульсов.

В состоянии покоя на мембране всех клеток существует разность потенциалов в 70 мВ, которую также называют потенциалом покоя. Изменение этого потенциала возможно при проходе заряженных частиц через мембрану внутрь и наружу клетки через специальные шлюзы — ионные каналы.

Для управления ионными каналами соседей нервные клетки выпускают в синаптическую щель — место контакта нейронов — специальные вещества, нейромедиаторы. Они специфично взаимодействуют с ионными каналами в мембране целевой клетки, подходя к определенному типу каналов как ключ к замку. В результате взаимодействия канал открывается, пропуская через себя ионы внутрь или наружу клетки. Направление движения частиц при этом зависит от концентрации ионов и распределения зарядов.

В состоянии покоя потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы клеток нервной и мышечной ткани находятся в закрытом состоянии под действием потенциала покоя. Они открываются только тогда, когда потенциал смещается в положительную сторону: когда это происходит, генерируется нервный импульс.

Хотя потенциально нервные волокна могут проводить импульсы в любую сторону, обычно они передают их только в одном направлении. Двигательные нервы передают сигнал от головного и спинного мозга к мышцам для управления их сокращением, а чувствительные нервы передают информацию в обратном направлении — от органов чувств к головному мозгу.

Поддержание клеток в поляризованном состоянии жизненно важно для организма и крайне энергозатратно. Один лишь мозг использует около 10% вдыхаемого кислорода для поддержания работы натриевого насоса и подзарядки аккумуляторов нервных клеток.

Наибольшее значение для генерации нервного импульса имеют калиевые и натриевые каналы. Это подчеркивает тот факт, что яды пауков, моллюсков, актиний, лягушек, змей, скорпионов и множества других экзотических существ воздействуют именно на них и, таким образом, нарушают функционирование нервов и мышц. Многие токсины крайне специфичны и нацелены на какой-нибудь один вид ионных каналов.

Разные яды имеют разный механизм действия: некоторые из них закупоривают ионные поры, а некоторые выступают в роли «распора», фиксируя канал в открытом состоянии. Это приводит к тому, что результатом проникновения в организм одних токсинов является паралич, а других — чрезмерное возбуждение, вызывающее судороги.

К примеру, яд тетродотоксин, содержащийся во внутренностях иглобрюха, которого японцы называют «рыба фугу», обладает специфичностью к натриевым каналам. Прочно закупоривая ионные поры, он препятствует нормальной передаче нервных импульсов, вызывая паралич и зачастую приводя к летальному исходу. Тем не менее, гурманы со всего мира регулярно рискуют жизнью, чтобы отведать фугу: при правильном приготовлении она перестает быть ядовитой, и лишь слегка покалывает небо.

Еще один токсин, ради эффекта которого люди готовы рискнуть — ботокс, используемый в косметических целях для разглаживания морщин. Ботокс, он же ботулотоксин — яд бактерий вида Clostridium botulinum, — один из самых сильных известных природных ядов. Он препятствует сокращению мышц и постепенно приводит к смерти от удушья. В количестве, умещающемся на кончике иглы, он смертелен для взрослого человека, однако инъекции ботокса под кожу в ничтожных концентрациях способствуют избавлению от мимических морщин.

На этом все, читайте умные книги, не суйте пальцы в розетку и читайте портал «Чердак»! А в следующем выпуске я расскажу вам о том, как мы делаем ЭТО.

 Анастасия Тмур

О природе электрического тока и основах электротехники / Хабр

В данной короткой статье попытаюсь на пальцах объяснить основы электротехники. Для тех, кто  не понимает откуда в розетке электричество, но спрашивать вроде как уже неприлично.  

1. Что такое электрический ток.
«Главный инженер повернул рубильник, и электрический ток все быстрее и быстрее побежал по проводам» (с)  

1.1 Пара общих слов по физике вопроса  
Электрический ток — это движение заряженных частиц. Из заряженных частиц у нас имеются электроны и немножко ионы. Ионы — это атомы, которые потеряли или приобрели один или несколько электронов и поэтому потеряли электрическую нейтральность, приобрели электрический заряд.  Так-то атом  электрически нейтрален — заряд положительно заряженного ядра компенсируется зарядом электронной оболочки.  Ионы обычно являются переносчиком заряда в электролитах, в металлических проводах носителями являются электроны. Металлы хорошо проводят ток, потому что некоторые электроны могут перескакивать от одного атому к другому. В непроводящих материалах электроны привязаны к своему атому и перемещаться не могут. (Напомню,  данная статья — это объяснение физики на пальцах! Подробнее искать по  «электронная теория проводимости»).

Будем рассматривать ток в металлических проводниках, который создаётся электронами. Можно провести аналогию между электронами в проводнике  и  жидкости в водопроводной трубе. (На начальном этапе электричество так и считали особой жидкостью.) Как через стенки трубы вода не выливается, так и электроны не могут покинуть проводник, потому что положительно заряженные ядра атомов притянут их обратно. Электроны могут перемещаться только в внутри проводника.

1.2 Создание электрического тока.  
Но просто так ток в проводнике не возникнет.  Это все равно, что залить воду в кусок трубы и заварить с обоих концов. Вода никуда не потечет.  В куске проводника электроны тоже не могут двигаться в одном направлении. Если электроны почему-то сдвинутся вправо, то слева возникнет нескомпенсированный положительный заряд, который потянет их обратно.  Поэтому электроны могут только прыгать от одного атома к другому и обратно.  Но если трубу свернуть в кольцо, то вода уже может течь вдоль трубы, если каким-то образом  заставить ее двигаться. Точно также и концы проводника можно соединить друг с другом, и тогда электроны смогут перемещаться вдоль проводника, если их заставить.  Если концы проводника соединены друг с другом, то получается замкнутая цепь. Постоянный ток может идти только в замкнутой цепи. Если цепь разомкнута, то ток не идет. Чтобы заставить воду течь по трубе используется насос. В электрической цепи роль насоса выполнят батарейка. Батарейка гонит электроны по проводнику и тем самым создает электрический ток. По научному батарейка называется генератором. Так в электротехнике называют насос для создания электрического тока.

Бывают два типа генераторов — генератор напряжения и генератор тока.
Это фундаментальная вещь на самом деле, обратите внимание!   См. рисунок ниже

рис 1. Генератор напряжения величиной Uрис 2. Генератор тока  величиной I

На верхней картинке изображен генератор напряжения, на нижней — генератор тока. Насос -генератор напряжения создает постоянное давление, насос-генератор тока создает постоянный поток.  Верхняя цепь разомкнута, и нижняя — замкнута. Рассмотрим, какими свойствами обладает генератор напряжения.  Представим следующую цепь 

рис 3. Генератор напряжения величиной U с нагрузкой R1

 
В терминах водопроводной аналогии, генератор -это насос, создающий постоянное давление, выключатель SW1 — это клапан, открывающий\перекрывающий трубу, сопротивление R1 — это кран\вентиль который насколько-то приоткрыт. Этот крантель можно прикрыть  — сопротивление увеличится, поток воды уменьшится. Можно открыть побольше — сопротивление уменьшится, поток воды увеличится.  Вроде все интуитивно понятно. Теперь представим, что мы открываем кран все больше и больше. Тогда поток воды будет увеличиваться и увеличиваться. При этом генератор напряжения по определению поддерживает напряжение (давление) постоянным, независимо от величины потока! Если кран открыть полностью и сопротивление станет равно 0, то поток станет равным бесконечности. При этом генератор все равно будет выдавать напряжение равное U! Конечно все это происходит в идеальной модели, когда   мощность генератора бесконечна. Реальные генераторы (батарейки или аккумуляторы) примерно соответствуют этой модели в определенном диапазоне напряжений и токов.  

Рассмотрим теперь цепь с генератором тока. 

рис 4. Генератор тока величиной I с нагрузкой R2

Что делает генератор тока? Он гонит ток! Ему сказано гнать ток величиной I, и он его гонит, невзирая на величину сопротивления (насколько открыт кран). Открыт кран полностью — ток будет равен I. Напряжение (давление) будет равно.
Закрыт кран полностью — ток все равно будет равен I! Но при этом напряжение (давление) будет равно бесконечности. Опять таки в модели.
Из этих рассуждений интуитивно понятно вытекает основной закон электротехники — Закон Ома.
( «С красной строки. Подчеркни» (с))

 
2. Закон Ома.

 
Сначала c точки зрения генератора напряжения

Если к сопротивлению R приложить напряжение U, то через сопротивление пойдет ток
I =U/R
 
Теперь с точки зрения генератора тока

Если через сопротивление R пропускать ток I, то на сопротивлении возникнет падение напряжения U=I*R

 
Вот как-то надо этот момент осознать.
 Эти две формулировки совершенно равноправны и применение их зависит только от того, какой генератор рассматривается.
Можно конечно еще записать R=U/I.
Что-то вроде — если к участку цепи приложено напряжение U, и при этом в этом участке проходит ток I, то цепь имеет сопротивление R.
 
Дальше по хорошему надо рассматривать варианты цепей с параллельным или последовательным включением резисторов, но неохота.
Это чисто технические моменты.
Что-то вроде

рис 5. Последовательное включение резисторов

Через данную цепь из последовательно соединенных резисторов R1 и R2 проходит ток величиной I.  Какое падение напряжения будет на каждом резисторе U1 и U2?    
Используйте закон Ома и все!  
Эта цепь кстати с генератором тока, поскольку входная переменная здесь ток. Ну то есть самого генератора тока может и не быть, просто ток в цепи известен и считается постоянным и равным I. Поэтому как бы этот ток гонит генератор тока.
Еще — говорят «падение напряжения на резисторе», потому что «производит» напряжение (давление) генератор, а после каждого резистора напряжение будет уменьшаться, падать на этом резисторе на величину U=I*R.

Хотя пару важных практических случаев все таки рассмотрим.

1. Самая важная схема.  
Самая важная схема, с которой инженеру-электронщику предстоит иметь дело постоянно на протяжении всей жизни — это делитель напряжения.
( «С красной строки. Подчеркни» (с))

3. Делитель напряжения      
Схема имеет вид.    

рис 6. Делитель напряжения

Делитель напряжения представляет собой два резистора, соединенных последовательно друг с другом.

Кстати, резистором называется электронный компонент (деталька), которая реализует электрическое сопротивление определенной величины . Его также (детальку) часто называют сопротивлением. Получается немного тавтология — сопротивление имеет сопротивление R. Поэтому для деталей лучше использовать название резистор. Резистор сопротивлением 1 килоом, например.

Так вот. Что же делает эта схема? Два последовательных резистора имеют некоторое эквивалентное сопротивление, назовем его R12. По цепи проходит ток I, от плюса генератора к минусу через резистор R1 и через резистор R2. При этом на резисторе R1 падает напряжение U1=I*R1, а на резисторе R2 падает напряжение U2=I*R2. Согласно закону Ома. Напряжение U=U1+U2, как видно из схемы. Таким образом U=I*R1+I*R2=I*(R1+R2).
То есть эквивалентное сопротивление последовательно соединенных резисторов равно сумме их сопротивлений.
Выражение для тока I=U/(R1+R2)
Найдем теперь, чему равно напряжение U2. U2=I*R2= U* R2/(R1+R2).

Пример картинки из интернета. Если резисторы равны, то входное напряжение Uвx делится пополам.

Второй важный случай — учет выходного сопротивления источника (генератора) и входного сопротивления приемника (цепи, к которой генератор подключен)

рис 7. Выходное сопротивление источника и входное сопротивление приемника.

Идеальный генератор напряжения имеет нулевое выходное сопротивление, то есть при нулевом сопротивлении внешней цепи величина тока будет равна бесконечности ∝. Реальный генератор напряжения обеспечить бесконечный ток не может. Поэтому при замыкании внешней цепи ток в ней будет ограничен внутренним сопротивлением генератора, на рис. обозначен буквой r.

Кстати, правильный способ проверки пальчиковых батареек, заключается в измерении тока, которые они могут отдать. То есть на тестере выставляется предел 10А, режим измерения тока, и щупы прикладываются к контактам батареи. Ток в районе 1А или больше говорит о том, что батарейка свежая. Если ток меньше 0.5А, то можно выкидывать. Или попробовать в настенных часах, может сколько-то проработает.

Если выходное сопротивление источника (внутреннее сопротивление r на рисунке) соизмеримо со входным сопротивлением приемника (R3 на рисунке), то эти резисторы будут действовать, как делитель напряжения. На приемник при этом будет поступать не полное напряжение источника U, а U1=U*R3/(r+R3). Если эта схема предназначена для измерения напряжения U, то она будет врать!

В следующих статьях планируется рассмотреть цепи с конденсаторами и индуктивностями.
Затем диоды, транзисторы и операционные усилители.

Сила тока в физике — что это такое?

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Электрический ток

По проводам течет электрический ток. Причем он именно «течет», практически как вода. Представим, что вы — счастливый фермер, который решил полить свой огород из шланга. Вы чуть-чуть приоткрыли кран, и вода сразу же побежала по шлангу. Медленно, но все-таки побежала.

Сила струи очень слабая. Потом вы решили, что напор нужен побольше и открыли кран на полную катушку. В результате струя хлынет с такой силой, что ни один помидор не останется без внимания, хотя в обоих случаях диаметр шланга одинаков.

А теперь представьте, что вы наполняете два ведра из двух шлангов. У одного из них напор сильнее, у другого слабее. Быстрее наполнится то ведро, в которое льется вода из шланга с сильным напором. Все дело в том, что объем воды за равный промежуток времени из двух разных шлангов тоже разный. Иными словами, из зеленого шланга количество молекул воды выбежит намного больше, чем из желтого за равный период времени.

Если мы возьмем проводник с током, то будет происходить то же самое: заряженные частицы будут двигаться по проводнику, как и молекулы воды. Если больше заряженных частиц будет двигаться по проводнику, то «напор» тоже увеличится.

• Электрический ток — это направленное движение заряженных частиц.

Сила тока

Сразу возникает потребность в величине, которой мы будем «напор» электрического тока измерять. Такая, чтобы она зависела от количества частиц, которые протекают по проводнику.

Сила тока — это физическая величина, которая показывает, какой заряд прошел через проводник.

Как обозначется сила тока?

Сила тока обозначается буквой I

Сила тока измеряется в Амперах. Единица измерения выбрана не просто так.

Во-первых, она названа в честь физика Андре-Мари Ампера, который занимался изучением электрических явлений. А во-вторых, единица этой величины выбрана на основе явления взаимодействия двух проводников.

Здесь аналогии с водопроводом провести, увы, не получится. Шланги с водой не притягиваются и не отталкиваются вблизи друг друга (а жаль, было бы забавно).

Когда ток проходит по двум параллельным проводникам в одном направлении, проводники притягиваются. А когда в противоположном направлении (по этим же проводникам) — отталкиваются.

За единицу силы тока 1 А принимают силу тока, при которой два параллельных проводника длиной 1 м, расположенные на расстоянии 1 м друг от друга в вакууме, взаимодействуют с силой 0,0000002 Н.

Задача

Найти силу тока в цепи, если за 2 секунды в ней проходит заряд, равный 300 мКл.

Решение:

Возьмем формулу силы тока

I = q/t

Подставим значения

I = 300 мКл / 2 с = 150 мА

Ответ: сила тока в цепи равна 150 мА

Чтобы хорошо запомнить теорию, нужно много практики. Классический курс по физике для 10 класса в онлайн-школе Skysmart — отличная возможность попрактиковаться в решении задач.

Проводники и диэлектрики

Некоторые делят мир на черное и белое, а мы — на проводники и диэлектрики.

• Проводники — это материалы, через которые электрический ток проходит. Самыми лучшими проводниками являются металлы.
• Диэлектрики — материалы, через которые ток не проходит. Изи!

То, что диэлектрик не проводит электрический ток, не значит, что он не может накапливать заряд. Накопление заряда не зависит от возможности его передавать.

Направление тока

Раньше в учебниках по физике писали так: когда-то давно решили, что ток направлен от плюса к минуса, а потом узнали, что по проводам текут электроны. Но электроны эти — отрицательные, а значит к минусу идти не могут. Но раз уже условились о направлении, поэтому оставим, как есть. Вопрос тогда возникал у всех: почему нельзя поменять направление тока? Но ответ так никто и не получил.

Сейчас пишут немного иначе: положительные частицы текут по проводнику от плюса к минусу, туда и направлен ток. Здесь вопросов ни у кого не возникает.

Источник тока

Вода в шланге берется из водопровода, ключа с водой в земле — в общем, не из ниоткуда. Электрический ток тоже имеет свой источник.

В качестве источника может выступить, например, гальванический элемент (привычная батарейка). Батарейка работает на основе химических реакций внутри нее. Эти реакции выделяют энергию, которая потом передается электрической цепи.

У любого источника обязательно есть полюса — «плюс» и «минус». Полюса — это его крайние положения. По сути клеммы, к которым присоединяется электрическая цепь. Собственно, ток как раз течет от «+» к «-».

Амперметр

Мы знаем, куда ток направлен, в чем измеряется сила тока, как ее вычислить, зная заряд и время, за которое этот заряд прошел. Осталось только измерить.

Прибор для измерения силы тока называется амперметр. Его включают в электрическую цепь последовательно с тем проводником, в котором ток измеряют.

Амперметры бывают очень разными по принципу действия: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические, тепловые и индукционные — и это только самые распространенные.

Мы рассмотрим только принцип действия теплового амперметра, потому что для понимания принципа действия других устройств необходимо знать, что такое магнитное поле и катушки.

Тепловой амперметр основан на свойстве тока нагревать провода. Устроен так: к двум неподвижным зажимам присоединена тонкая проволока. Эта тонкая проволока оттянута вниз шелковой нитью, связанной с пружиной. По пути эта нить петлей охватывает неподвижную ось, на которой закреплена стрелка. Измеряемый ток подводится к неподвижным зажимам и проходит через проволоку (на рисунке стрелками показан путь тока).

Под действием тока проволока немного нагреется, из-за чего удлинится, вследствие этого шелковая нить, прикрепленная к проволоке, оттянется пружиной. Движение нити повернет ось, а значит и стрелку. Стрелка покажет величину измерения.

Какие материалы проводят электричество? — Scientific American

Ключевые концепции
Электричество
Дирижер
Изолятор

Введение
Электричество питает многие устройства, которые вы используете каждый день. Эти устройства состоят из схем, от очень простых (например, лампа с одной лампочкой) до очень сложных (например, в компьютере). Попробуйте этот проект, чтобы построить свою собственную простую схему и использовать ее, чтобы проверить, какие бытовые материалы проводят электричество.

Фон
Вы, наверное, часто слышите слово «электричество», но что оно означает на самом деле? В повседневном использовании электричество обычно относится к электрически заряженным частицам (называемым электронами), движущимся по металлическим проводам. Поток электричества называется током. Металлы, как правило, очень хорошие проводники, что означает, что они легко пропускают ток. Материалы, которые не пропускают ток, называются изоляторами. Большинство неметаллических материалов, таких как пластик, дерево и резина, являются изоляторами.Вы заметите это, если когда-нибудь подключили что-нибудь к розетке. Штыри на вилке и провод внутри шнура металлические, но они окружены пластиковой или резиновой изоляцией, поэтому вы не получите ударов током при прикосновении к шнуру!

Электричество требует полного «контура» для прохождения тока. Это называется замкнутым контуром. Вот почему настенные розетки имеют два контакта, а батареи имеют два конца (положительный и отрицательный), а не один. Вы подключаете их обоих к цепи, и это создает полный цикл.Если петля вообще разорвана, она становится разомкнутой, и ток не течет.

В этом проекте вы построите свою простую схему, разобрав фонарик (разумеется, с разрешения). Вы будете использовать свою схему в качестве тестера, чтобы определить, являются ли домашние материалы проводниками или изоляторами. Когда вы подключите цепь к проводнику, вы создадите замкнутую цепь и лампочка фонарика включится. Если вы подключите цепь к изолятору, у вас все равно будет разрыв, поэтому лампочка останется выключенной.

Материалы

• Фонарик (разборный)
• Батарейки для фонарика
• Три куска провода, которые можно разрезать и зачистить (дополнительную информацию см. В разделе «Процедура»).
• Линейка с метрическими размерами
• Изолента (и / или резинки)
• Ножницы или нож (и помощь взрослого)
• Ассортимент металлических и неметаллических бытовых материалов, которые можно проверить в вашей схеме

Подготовка

• Для этого проекта вам понадобится три куска провода от старого электронного устройства. У вас может быть ящик для мусора, полный старых зарядных устройств для сотовых телефонов — они отлично подойдут. Вы также можете приобрести проволоку в хозяйственных магазинах или в некоторых магазинах для рукоделия.
• Отрежьте три куска проволоки длиной не менее 10 сантиметров каждый.
• Попросите взрослого использовать ножницы или острый нож, чтобы срезать примерно один сантиметр изоляции с концов каждого провода, обнажив металл внутри. (Для этого также существует специальный инструмент, называемый устройством для зачистки проводов. Вы или взрослый можете использовать их, если они есть.)
• Разберите фонарик. Удалите батарейки. Если есть возможность, открутите «головку» (ту часть, которая держит лампочку) и снимите тумблер. Большинство фонарей можно легко разобрать вручную, но для этого вам может потребоваться другой инструмент (например, отвертка) и / или помощь взрослого.
• Осторожно: Электричество из розеток очень опасно и может быть смертельно опасным. Никогда не разрезайте провод и не открывайте электронное устройство, подключенное к розетке.

Процедура

• Осмотрите фонарик изнутри и попытайтесь проследить цепь. Помните, что электричество требует протекания замкнутого контура. Схема в фонарике обычно идет от одного конца батарейного отсека через выключатель, затем через лампочку и обратно к другому концу батарейного отсека. Сможете найти схему?
• Ваша первая цель — подключить батарейный отсек к лампочке двумя проводами.Возможно, вам придется немного повозиться — не все фонарики одинаковы. Сложно ли создать свой новый замкнутый контур?
• Батарейный отсек должен иметь положительный (+) и отрицательный (-) полюс. Изолентой прикрепите один конец провода к металлическим частям на каждом конце батарейного отсека. Обязательно плотно прижмите провода, чтобы они хорошо соприкасались. ( Совет: Если батарейки просто входят в корпус фонаря, а не удерживаются на месте зажимами или пружинами, используйте резиновые ленты, чтобы удерживать их вместе встык. когда снимаешь их с фонарика.)
• Теперь найдите два металлических контакта на корпусе лампы и соедините другие концы проводов с изолентой. Совет: Иногда вся внутренняя часть корпуса фонаря металлическая, и это служит одним из контактов. Удалось ли создать цепь и заставить лампочку загореться?
• Если вы правильно установили контакты, то лампочка должна загореться. Если лампочка не горит, не волнуйтесь! Вот несколько вещей, которые вы можете проверить:
• У вас может быть светодиодный фонарик.LED означает светодиод. Светодиод — это особый тип лампочки, который действует как односторонний клапан для электричества. Он загорается только тогда, когда его положительная (+) и отрицательная (-) стороны подключены правильно. Попробуйте изменить способ подключения двух проводов к аккумуляторной батарее и посмотрите, загорается ли он.
• Другая причина, по которой у вас может не светиться свет, заключается в том, что ваши провода могут плохо контактировать с металлом в цепи фонарика. Попробуйте зажать точки контакта пальцами или используйте что-нибудь, например, миниатюрные прищепки или зажимы для бумаг, чтобы сжать соединения.
• Теперь у вас должна быть рабочая цепь. По сути, вы вынули батарею и лампочку из корпуса фонарика и воссоздали схему, используя два провода. Вы можете использовать эту схему для проверки электропроводности бытовых материалов, добавив третий провод.
• Отсоедините провод от одного конца аккумуляторной батареи. Это создает разрыв цепи, и ваша лампочка должна погаснуть.
• Приклейте один конец третьего провода к этому концу аккумуляторной батареи. Теперь ваша схема должна состоять из трех проводов, два из которых имеют свободные концы.
• Соедините два свободных конца проводов вместе. Это должно снова создать замкнутую цепь, и ваша лампочка должна включиться.
• Проверьте, являются ли материалы проводящими, прикоснувшись к ним обоими свободными концами провода одновременно.
• Что произойдет, если вы прикоснетесь к металлическим предметам, например, к скрепкам или алюминиевой фольге? Если лампочка загорается, означает ли это, что материал является проводником или изолятором?
• Что произойдет, если вы прикоснетесь к неметаллическим предметам, таким как дерево, пластик или резина? Лампа горит или не горит?
• Extra: Можете ли вы найти в своем доме неметаллические проводящие материалы?

Наблюдения и результаты
После того, как вы разобрали фонарик, может потребоваться небольшая работа, чтобы реконструировать фонарик. Однако вы сможете заставить фонарик работать без выключателя питания, подключив батарейный отсек напрямую к лампочке с помощью двух проводов. Добавление третьего провода позволяет создать «тестера». Когда вы касаетесь металлического предмета свободными концами провода, лампочка должна загореться, как обычно. Это работает, потому что металлические предметы являются проводниками, поэтому они создают замкнутую цепь. Когда вы касаетесь изоляционных материалов, таких как пластик, резина и дерево, цепь остается разомкнутой, поэтому лампочка остается выключенной, потому что ток не течет.

Иногда бывает трудно найти неметаллические проводящие материалы. К некоторым фонарикам подойдет графитовый стержень карандаша. Но графит имеет очень высокое сопротивление по сравнению с металлами, поэтому лампа может казаться очень тусклой или вообще не загораться.

Очистка
Соберите фонарик, если вам снова понадобится его использовать, или оставьте самодельный тестер проводимости!

Больше для изучения
Какие материалы являются лучшими проводниками, от друзей науки
Движение электронов и зарядов, от Physics4Kids
Выработка электричества с помощью лимонной батареи, от Scientific American
Научные мероприятия для всех возрастов, от друзей науки

Эта деятельность предоставлена ​​вам в сотрудничестве с Science Buddies

Электропроводность (электрическая проводимость) и вода

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды • Темы о качестве воды •

Электропроводность (электропроводность) и вода

Многопараметрический монитор, используемый для записи измерений качества воды.

Никогда не поздно узнать что-то новое. Всю свою жизнь я слышал, что вода и электричество составляют опасную пару. И почти всегда это правда — смешивать воду и электричество, будь то от молнии или электрической розетки в доме, очень опасно. Но изучая эту тему, я узнал, что чистая вода на самом деле является отличным изолятором и не проводит электричество. Вода, которую можно было бы считать «чистой», — это дистиллированная вода (вода, конденсированная из пара) и деионизированная вода (используемая в лабораториях), хотя даже вода такой чистоты может содержать ионы.

Но в реальной жизни мы обычно не встречаем чистой воды. Если вы читали нашу статью о воде как «универсальном растворителе », вы знаете, что вода может растворять больше вещей, чем любая другая жидкость. Вода — отличный растворитель. Неважно, выходит ли вода из кухонного крана, находится ли она в бассейне или в собачьей миске, выходит из земли или падает с неба, вода будет содержать значительное количество растворенных веществ, минералов и химикатов. Это растворенные в воде вещества. Но не волнуйтесь — если вы проглотите снежинку, она вам не повредит; он может даже содержать некоторые полезные минералы, которые необходимы вашему организму, чтобы оставаться здоровым.

Свободные ионы в воде проводят электричество

Сотрудники USGS занимаются электроловом на реке Фрио, штат Техас.

Вода перестает быть отличным изолятором, как только начинает растворять вещества вокруг себя. Соли , например поваренная поваренная соль (хлорид натрия (NaCl)), — это та, которую мы знаем лучше всего.С химической точки зрения соли — это ионные соединения, состоящие из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов). В растворе эти ионы по существу нейтрализуют друг друга, так что раствор является электрически нейтральным (без чистого заряда). Даже небольшое количество ионов в водном растворе делает его способным проводить электричество (поэтому определенно не добавляйте соль в воду для ванны «грозовой»). Когда вода содержит эти ионы, она будет проводить электричество, например, от молнии или провода от стенной розетки, поскольку электричество от источника будет искать в воде ионы с противоположным зарядом.Жаль, если на пути есть человеческое тело.

Интересно, что если вода содержит очень большое количество растворенных веществ и ионов, то вода становится настолько эффективным проводником электричества, что электрический ток может по существу игнорировать человеческое тело в воде и придерживаться лучшего пути для себя — массы ионов в воде. Вот почему опасность поражения электрическим током в морской воде меньше, чем в ванне.

К счастью для гидрологов здесь, в Геологической службе США, вода, текущая ручьями, содержит большое количество растворенных солей.В противном случае эти два гидролога USGS могут остаться без работы. Многие исследования воды включают изучение рыб, обитающих в ручьях, и один из способов собрать рыбу для научных исследований — это пропустить через воду электрический ток, чтобы шокировать рыбу («убей их и запряги»).

Хотите узнать больше о проводимости и воде ? Следуйте за мной на сайт, посвященный хлоридам, солености и растворенным твердым веществам!

Электропроводность растворов

Электропроводность растворов

Чистая вода плохо проводит электричество.Однако когда определенные
вещества растворяются в воде, раствор действительно проводит электричество. Ты
можно сделать простое устройство, показывающее, насколько хорошо раствор проводит электричество.
Это устройство использует лампочку фонарика, чтобы указать, насколько хорошо раствор проводит
электричество. Чем лучше раствор проводит электричество, тем ярче лампочка.
будет светиться.

Тестер проводимости

Для изготовления измерителя электропроводности вам потребуется:

● адаптер переменного тока на 12 В

Преобразует электричество 110 вольт из розетки в более безопасное
12 вольт. Это должно быть 12 вольт переменного тока, а не постоянного, потому что постоянный ток здесь не работает.
У вас может быть в доме подходящий адаптер от старого устройства, которое вы
больше не использую, или вы можете получить его в магазине электроники (например, Радио
Хижина, каталожный номер 273-1631).

● аудиокабель с монофоническим штекером 1/4 или 1/8 дюйма на одном конце

Пробка станет датчиком для проверки проводимости. У вас в доме может быть неиспользованный кабель.
То, что находится на другом конце, не имеет значения, потому что оно будет удалено.Ты можешь
также приобретите подходящий комплект разъемов и кабелей в магазине электроники.
(например, Radio Shack, каталожный номер 42-2381).

● a
Лампа и патрон для фонарика 12 В

Лампа наглядно показывает, как
материал хорошо проводит электричество. Вы можете получить их из
магазин электроники (например, Radio Shack, каталожные номера 272-1143 для
лампочка и 272-357 для патрона).

● a
брусок размером 4 на 4 на 1 дюйм

Электрические соединения будут выполнены на этом
блок, и на него тоже будет крепиться лампа.

● два
Шурупы для дерева 1 дюйм

Они удерживают патрон лампы на деревянном бруске.

● один
Винт с полукруглой головкой 3/4 дюйма и шайба

Они будут использоваться для электрического подключения.

● проволока
нож и инструмент для снятия изоляции

Они используются для подготовки электрических соединений.

● a
отвертка

Отрежьте вилку от конца шнура адаптера переменного тока.Отдельно о
четыре дюйма шнура в его два проводника. Удалите около 1 дюйма
изоляция от каждого из проводов.

Обрежьте шнур аудиокабеля на расстоянии около 2 футов от вилки. Убрать около четырех
дюймов изоляции от обрезанного конца кабеля. Это обнажит
многожильный провод, обернутый вокруг изоляции, закрывающей центральный провод. Разверните
многожильные провода из изоляции и скрутите жилы вместе, чтобы получился
единый пучок. Снимите примерно 1 дюйм внутренней изоляции с центрального провода.

Электрические соединения

С помощью шурупов прикрепите цоколь (патрон) лампы к деревянному блоку. Ставить
шайбу на винт с полукруглой головкой и вкрутить в колодку рядом с лампой
основание, но пока не затягивайте винт.

Оберните один провод от адаптера переменного тока (неважно какой) вокруг винта.
над шайбой. Оберните конец связанного провода от аудиоразъема вокруг
тот же винт.Затяните винт, чтобы скрепить два провода вместе.

Подсоедините оставшийся провод от адаптера переменного тока к одной из клемм
цоколь лампы. Присоедините оставшийся провод от аудиоразъема к другому разъему.
цоколя лампы.

Вкрутите 12-вольтовую лампу фонарика в цоколь лампы.

Для большей безопасности соединения можно использовать тяжелый
скоба для крепления каждого из двух проводов к деревянной колодке.

Теперь тестер проводимости укомплектован и готов к использованию. Чтобы проверить это
работает должным образом, подключите адаптер переменного тока к розетке переменного тока. Лампа не загорится.
Прикоснитесь к аудиоразъему боком к металлическому предмету, например к монете. Когда двое
металлические проводники вилки закорочены монетой, лампа будет светиться
ярко. Яркое свечение указывает на то, что ток легко течет через
кусок металла.

Тестирование решения

Налейте немного воды в чашку. Вставьте конец аудиоразъема в воду.Если вы используете дистиллированную воду, лампа не будет гореть. Если вы используете водопроводную воду,
лампа может тускло светиться или вообще светиться. Если он светится, это означает, что вода из-под крана
только плохо проводит электричество. Добавьте в воду немного поваренной соли и перемешайте
смесь. Лампа будет ярко светиться, когда вилку опустить в раствор,
потому что солевой раствор очень хорошо проводит электричество, почти как металл.

Вы можете исследовать различные материалы вокруг вашего дома, чтобы узнать, как
хорошо проводят электричество при смешивании с водой. Некоторые вещи, которые стоит попробовать, в
помимо соли, это сахар, пищевая сода, шампунь, стиральный порошок, втирание
алкоголь и антациды в таблетках. Все, что растворяется в воде, можно проверить. В
Во избежание смешивания тестируемых материалов обязательно промойте плагин
водой и просушите перед испытанием другого вещества. Не вставляйте вилку в
раствора на более чем 10-15 секунд, потому что это приведет к срабатыванию пробки.
быстро разъедают. Запишите, какие
вещества хорошо проводят электричество, которые плохо проводят, и которые не
вообще вести себя.

Иногда смеси веществ ведут себя иначе, чем отдельные
вещества. В качестве примера проверьте проводимость уксуса. Затем проверьте
проводимость прачечного аммиака. Затем влейте в уксус немного нашатырного спирта.
и протестируем смесь. Вы увидите большую разницу между отдельными
вещества и смеси!

Электрический ток — это поток электрического заряда. Когда
металл проводит электричество, заряд переносится электронами, проходящими через
металл. Электроны — это субатомные частицы с отрицательным электрическим зарядом.
Когда раствор проводит электричество, заряд переносится движущимися ионами.
через раствор. Ионы — это атомы или небольшие группы атомов, которые имеют
электрический заряд. Некоторые ионы имеют отрицательный заряд, а некоторые — положительный.
обвинение.

Чистая вода содержит очень мало ионов, поэтому не проводит
электричество очень хорошо. Когда поваренная соль растворяется в воде, раствор
очень хорошо проводит, потому что раствор содержит ионы.Ионы поступают из
поваренная соль, химическое название которой хлорид натрия. Хлорид натрия содержит
ионы натрия, которые имеют положительный заряд, и ионы хлорида, которые имеют
отрицательный заряд. Поскольку хлорид натрия состоит из ионов, он называется
ионное вещество.

Не все вещества состоят из ионов. Некоторые из них являются режимом
незаряженные частицы, называемые молекулами. Сахар — такое вещество. Когда сахар
растворенный в воде раствор не проводит электричество, потому что есть
в растворе нет ионов.

Некоторые вещества, состоящие из молекул, образуют растворы, которые
действительно проводят электричество. Аммиак — такое вещество. Когда аммиак растворяется в
вода, он вступает в реакцию с водой и образует несколько ионов. Вот почему прачечная
аммиак, который представляет собой раствор аммиака в воде, проводит электричество, но не
очень хорошо.

Иногда, когда смешиваются два разных раствора,
содержащиеся в них вещества вступают в реакцию друг с другом и образуют ионы. Это что
происходит при смешивании нашатырного спирта и уксуса.Раствор аммиака содержит только
мало ионов, и он плохо проводит электричество. Также раствор уксуса
содержит всего несколько ионов и проводит очень мало электричества. Но когда эти
растворы смешиваются, аммиак реагирует с кислотой в уксусе (уксусная кислота),
и они образуют много ионов. Вот почему смесь аммиака и уксуса
очень хорошо проводит электричество.

Back to Home Experiments

Почему электролит может проводить электричество, а неэлектролит — нет?

Почему электролит может проводить электричество, а неэлектролит — нет?

Электролиты и неэлектролиты

1. 1. Химические вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты.

1. Электролиты — это вещества, которые могут проводить электричество в расплавленном состоянии или в водном растворе и претерпевать химические изменения.
2. Неэлектролиты — это вещества, которые не могут проводить электричество ни в расплавленном состоянии, ни в водном растворе.
3. Проводники — это вещества, которые могут проводить электричество в твердом или расплавленном состоянии, но не изменяются химически. Следовательно, проводники не являются электролитами.
4. На рисунке показаны частицы в электролите и неэлектролите.
5. Как правило, примерами электролитов
   (а) являются кислоты, щелочи, солевые растворы или расплавленные соли. Все это ионные вещества.
   (b) примерами неэлектролитов являются ковалентные вещества, не содержащие ионов.
6. Ионные соединения не проводят электричество в твердом состоянии, потому что ионы удерживаются в решетке и не перемещаются свободно. Однако, когда они тают или растворяются в воде, они могут проводить электричество.Это связано с тем, что ионы могут свободно перемещаться в расплавленном состоянии или в водном растворе. Например, твердый иодид свинца (II) не проводит электричество, в то время как расплавленный иодид свинца (II) проводит.
7. Хлористый водород, HCl и аммиак, NH ₃ — ковалентных соединений . Они существуют в виде молекул в органических растворителях. Следовательно, они не проводят электричество в органическом растворителе, таком как метилбензол. Однако растворы хлористого водорода и аммиака в воде проводят электричество.Это потому, что они существуют в воде в виде свободных подвижных ионов.

Люди также спрашивают

Эксперимент с электролитами и неэлектролитами

Цель: Классифицировать вещества на электролиты и неэлектролиты.
Материалы: Твердый бромид свинца (II), ацетамид, нафталин, раствор гидроксида натрия, раствор глюкозы и раствор сульфата меди (II).
Аппарат: Батарейки, лампочка, выключатель, соединительные провода с зажимами типа «крокодил», угольные электроды с держателями, тигель,
100 см ³ стакан, горелка Бунзена, штатив и треугольник из глины.
Процедура:

A. Для расплавленных веществ

1. Две трети тигля заполнены твердым бромидом свинца (II), PbBr ₂ .
2. Устройство настроено, как показано на рисунке.
3. Твердый бромид свинца (II) нагревают до полного расплавления.
4. Выключатель включен. Наблюдаются изменения в лампе и электродах.
5. Шаги с 1 по 4 повторяются, заменяя твердый бромид свинца (II) ацетамидом, CH ₃ CONH ₂ и нафталином, C ₁₀ H ₈ соответственно.

B. Для водных растворов

1. Стакан наполняется гидроксидом натрия, раствором NaOH до половины.
2. Устройство настроено, как показано на рисунке.
3. Переключатель включен. Наблюдаются изменения в лампе и электродах.
4. Шаги с 1 по 3 повторяются, заменяя раствор гидроксида натрия глюкозой, раствором C ₆ H ₁₂ O ₆ и раствором сульфата меди (II), CuSO ₄ соответственно.

Наблюдения:

Вещество	Наблюдение
Расплавленный бромид свинца (ll)	Лампа загорается. На одном из электродов выделяется коричневый газ.
Расплавленный ацетамид	Лампа не загорается. На электродах нет изменений
Расплавленный нафталин	Лампа не загорается. Электроды без изменений.
Раствор гидроксида натрия	Лампочка загорается. На обоих электродах наблюдается вскипание.
Раствор глюкозы	Лампа не загорается. Электроды без изменений.
Раствор сульфата меди (II)	Лампа загорается. На одном из электродов происходит вскипание, тогда как на другом электроде осаждается коричневое твердое вещество.

Обсуждение:

1. Расплавленный бромид свинца (II), раствор гидроксида натрия и раствор сульфата меди (II) могут проводить электричество.Это потому, что они содержат свободные подвижные ионы, которые могут переносить электрический ток.
2. Изменения на электродах показывают, что эти вещества разлагаются, когда через них проходит электричество.
3. Расплавленный ацетамид, расплавленный нафталин и раствор глюкозы не проводят электричество. Это потому, что они не содержат ионов, а состоят из молекул, которые не могут проводить электрический ток.

Заключение:
Расплавленный бромид свинца (II), раствор гидроксида натрия и раствор сульфата меди (II) являются электролитами, тогда как расплавленный ацетамид, расплавленный нафталин и раствор глюкозы не являются электролитами.

Проводит ли вода электричество? Это проводник или изолятор?

Нет, чистая вода не проводит электричество; сам по себе он плохой проводник электричества. Однако вода содержит заряженные ионы и примеси, которые делают ее очень хорошим проводником электричества.

Нам всегда говорят и учат, что вода проводит электричество. Действительно, это основная причина, по которой вода + электричество является такой плохой новостью, поскольку она может вызвать поражение электрическим током у тех, кто вступает в контакт с опасной парой.

Но если хорошенько подумать и углубиться в химию по этому вопросу, то можно увидеть, что чистая вода на самом деле не является хорошим проводником электричества , то есть не пропускает электричество через себя.

Вода: универсальный растворитель

Вода растворяет многие вещества, поэтому она широко известна как хороший растворитель. Фактически, воду часто ошибочно называют «универсальным растворителем», потому что она способна растворять больше веществ, чем любая другая жидкость.

Большая часть воды, встречающейся в повседневной жизни, содержит определенное количество растворенных веществ. Будь то вода из крана на кухне, из душа, бассейна или где-то еще … можно смело предположить, что она содержит значительное количество растворенных веществ, химикатов и минералов.

Маловероятно, что у вас есть абсолютно чистая вода, то есть не содержащая солей, минералов и примесей.

Чистая вода не проводит электричество

Чтобы электричество проходило через жидкость, через жидкость должен происходить движение заряда.Полностью деионизированная вода, другими словами, абсолютно «чистая» вода не имеет ионов.

Следовательно, через воду не проходит заряд, поэтому чистая вода не проводит электричество.

В дистиллированной воде нет примесей и, следовательно, ионов. Есть только нейтральные молекулы, и у этих нейтральных молекул нет заряда. По этой причине дистиллированная вода также не может проводить электричество.

Почему обычная вода является хорошим проводником электричества?

Водопроводная вода, дождевая и морская вода содержат бесчисленные примеси, такие как ионы натрия Na +, кальция Ca2 + и магния Mg2 +. Поскольку они заряжаются, когда находятся в воде, через жидкость может протекать электричество.

Вода не нуждается в большом количестве примесей, чтобы служить хорошим проводником электричества; даже небольшое количество ионов может позволить источнику воды проводить электричество.

Короче говоря, вода способна проводить электричество за счет растворенных ионов и примесей.

Когда аккумулятор с положительным и отрицательным полюсами помещается в воду, положительные ионы притягиваются отрицательным полюсом, а отрицательные ионы — положительным полюсом, создавая замкнутую цепь.

Вода амфотерная по своей природе, что означает, что она может действовать как основание и кислота. Это очень хороший источник водорода, поскольку электроположительные элементы восстанавливают воду до молекулы водорода, что полезно в окислительно-восстановительных реакциях.

Вода имеет самое высокое поверхностное натяжение из всех жидкостей, кроме ртути. Это свойство воды обусловлено связыванием водорода в молекулах воды.

Поскольку вода, которую мы используем в повседневной жизни, неизбежно загрязнена, лучше держать все электроприборы подальше, чтобы они никогда не соприкасались с ней.

Вы поняли, является ли вода проводником электричества?

Пройдите короткую викторину и оцените свое понимание.

Начать викторину

Ваш ответ:

Правильный ответ:

Далее

У вас {{SCORE_CORRECT}} из {{SCORE_TOTAL}}

Пройти тест еще раз

Рекомендуемая литература

Будет ли она вести себя? — Мероприятие

(1 Рейтинг)

Быстрый просмотр

Оценка Уровень: 4
(3-5)

Требуемое время: 45 минут

Расходные материалы на группу: 4 доллара США.50

Размер группы: 4

Зависимость действий: Нет

Associated Sprinkle: Будет ли проводиться? (для неформального обучения)

Тематические области:
Алгебра, физические науки

Поделиться:

Резюме

Занимаясь научной и инженерной практикой проведения наблюдений и измерений для получения данных, учащиеся понимают явление электричества.Применяя основную дисциплинарную идею измерения, студенты создают свой собственный простой тестер проводимости и исследуют, являются ли твердые материалы и растворы жидкости хорошими проводниками электричества. Изучая явление электричества, студенты также применяют сквозную концепцию стандартных единиц.
Эта инженерная программа соответствует научным стандартам нового поколения (NGSS).

Инженерное соединение

Инженеры-электрики и компьютерщики проектируют печатные платы, которые служат «мозгом» компьютеров, игрушек, автомобилей, самолетов и приборов, которые мы используем каждый день. Инженеры хорошо разбираются в том, какие материалы и решения являются лучшими проводниками и изоляторами, и при проектировании подбирают свойства и характеристики материала в зависимости от ситуации. Благодаря соответствующему выбору материалов для микрочипов и деталей инженеры конструируют устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Цели обучения

После этого занятия студенты должны уметь:

• Предскажите, может ли объект проводить электричество.
• Создайте тестер проводимости, чтобы определить, верен ли их прогноз.
• Сравнивайте и упорядочивайте предметы и материалы по их относительной способности проводить электричество.
• Понимать, что инженеры должны надлежащим образом выбирать материалы для микрочипов и деталей, чтобы проектировать устройства и устройства, на которые мы полагаемся каждый день.

Образовательные стандарты

Каждый урок или задание TeachEngineering соотносится с одним или несколькими научными дисциплинами K-12,
образовательные стандарты в области технологий, инженерии или математики (STEM).

Все 100000+ стандартов K-12 STEM, охватываемых TeachEngineering , собираются, обслуживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) ,
проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты иерархически структурированы: сначала по источникам; например , по штатам; внутри источника по типу; например , естественные науки или математика;
внутри типа по подтипу, затем по классу, и т. д. .

NGSS: научные стандарты нового поколения — наука

Ожидаемые характеристики NGSS
5-ПС1-3. Выполняйте наблюдения и измерения для определения материалов на основе их свойств.(5 класс) Вы согласны с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другие учебные программы, соответствующие этим ожиданиям от результатов
В этом упражнении основное внимание уделяется следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Наука и инженерная практика	Основные дисциплинарные идеи	Пересекающиеся концепции
Проводите наблюдения и измерения, чтобы получить данные, которые послужат основой для свидетельств для объяснения явления. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!	Для идентификации материалов можно использовать измерения различных свойств. (Граница: на этом уровне не различаются масса и вес, и не предпринимается никаких попыток определить невидимые частицы или объяснить атомный механизм испарения и конденсации.) Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Стандартные единицы используются для измерения и описания физических величин, таких как вес, время, температура и объем. Соглашение о выравнивании: Спасибо за ваш отзыв!

Общие основные государственные стандарты — математика

• Нарисуйте масштабированный графический график и масштабированную гистограмму, чтобы представить набор данных с несколькими категориями. Решайте одно- и двухэтапные задачи «на сколько больше» и «на сколько меньше», используя информацию, представленную в виде масштабированных гистограмм.(Оценка
  3)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом?

  
  

  Спасибо за ваш отзыв!

• Представляйте и интерпретируйте данные.(Оценка
  4)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом?

  
  

  Спасибо за ваш отзыв!

• Используйте расстановку знаков после запятой для округления десятичных дробей в любом месте. (Оценка
  5)

  Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Вы согласны с таким раскладом?

  
  

  Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Список материалов

Каждой группе необходимо:

• 4 широкие резинки
• 2 или 3 батареи типа D
• 1 лампочка # 40 (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
• 1 # 40 патрон лампочки (продается в большинстве хозяйственных магазинов)
• 2. Изолированный провод длиной 5 футов (76 см) (калибр 22 AWG) (доступен в большинстве хозяйственных магазинов)
• Полоска алюминиевой фольги шириной 2 дюйма (5 см) (ширина коробки должна быть достаточной)
• 4 Будет ли он вести себя? Задания
• Рабочие листы по 4 элементной проводимости по математике (для классов 4 и 5)

На долю всего класса:

• Набор твердых объектов для испытаний: гвозди или шурупы (из различных металлов), стеклянная палочка для перемешивания, деревянный дюбель, картон, резиновая резинка, резиновая подошва для обуви, пластиковая посуда, старая металлическая посуда, латунный ключ, пробка, медная проволока, мел. , алюминиевая фольга, графит (от механического карандаша), пластиковая ручка, перья, пенополистирол и др.
• Набор тестовых растворов, включая: водопроводную воду, соленую воду (с использованием дистиллированной воды), сахарную воду (с использованием дистиллированной воды), пищевую соду и воду (с использованием дистиллированной воды), лимонную кислоту, уксус, Gatorade или спортивный напиток
• Ассортимент тестовых растворов: водопроводная вода с несколькими из следующих компонентов трех концентраций: соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус, нашатырный спирт; или напиток Pedialyte, Gatorade или спортивный напиток
• Стеклянные стаканы или пластиковые стаканчики для каждого исследуемого раствора
• Малярная лента
• Вода дистиллированная
• Водопроводная вода
• Маркировщик (для маркировки растворов)
• Щипцы для зачистки проводов или наждачная бумага (для удаления изоляции на концах проводов)

Примечание. Многие материалы, необходимые для этой лаборатории, можно повторно использовать в других сферах деятельности, связанных с электричеством.Когда батареи со временем изнашиваются, утилизируйте их на свалке с опасными отходами.

Рабочие листы и приложения

Посетите [www.teachengineering.org/activities/view/cub_electricity_lesson04_activity1], чтобы распечатать или загрузить.

Больше подобной программы

Введение / Мотивация

Перед тем, как начать упражнение, вы можете напомнить студентам, что текущее электричество — это движение электронов от атома к атому.Вы также можете проверить, что электроны несут отрицательный электрический заряд.

Для начала спросите студентов, знают ли они, откуда мы получаем электричество? (Возможные ответы: розетка в стене, электростанция, от ископаемого топлива. ) Объясните ученикам, что в настоящее время электричество, которое мы используем в школах, на предприятиях и в домах, поступает от электростанции. Электростанция отправляет электроэнергию на подстанции, которые расположены в микрорайонах. Подстанции отправляют электроэнергию в местные предприятия и дома.

Затем спросите учащихся, знают ли они, как текущая электроэнергия может передаваться с электростанции на подстанции и, наконец, на предприятия и дома? (Ответ: через электрические провода.) Теперь спросите студентов, знают ли они, из какого материала сделаны эти провода? (Ответ: медь.) Покажите классу несколько пенсов и объясните, что провода, соединяющие электростанцию, подстанцию, а затем и предприятия и дома, сделаны из меди … как пенни! Сообщите учащимся, что мы используем медь для электрических проводов, потому что электричество может легко проходить через медь.Объясните: текущее электричество легче протекает через одни объекты, чем через другие. Материалы, через которые могут двигаться электроны, называются проводниками . Большинство металлов являются хорошими проводниками, потому что электроны слабо прикреплены к атомам. В этом случае накопление отрицательного заряда может протолкнуть эти электроны через материал. Теперь спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Растворы электролитов также могут проводить электричество.) Объясните: когда определенные твердые вещества растворяются в жидкости, полученный раствор может проводить электричество; мы называем эти растворы растворами электролитов .

Спросите студентов, знают ли они, что мы называем материалами, которые не позволяют электронам проходить через них? (Ответ: Изоляторы.) В изоляторе электроны плотно прикреплены к атомам в материале, и их нельзя заставить перемещаться от одного атома к другому, поэтому электричество не течет. Некоторые хорошие примеры изоляторов включают пластик, ткань, воздух, камень и стекло. Объясните, что они узнают больше о проводниках и изоляторах во время занятия.

Наконец, расскажите студентам, что инженеры-электрики также используют медные провода в качестве проводников электричества при проектировании электронных плат (см. Рис. 1).Медные провода на печатной плате называются следами и закреплены на изолированной пластиковой плате (часто зеленого цвета), называемой подложкой . Медные дорожки тщательно наносятся на печатную плату инженерами-электриками, подключающими электрические компоненты (такие как резисторы, конденсаторы и микрочипы) на печатной плате и обеспечивающие электричеством эти компоненты.

Рис. 1. Инженеры проектируют компоненты компьютера, используя преимущества различных электрических свойств материалов.авторское право

Copyright © Microsoft Corporation, 1983-2001.

Процедура

Фон — твердые тела

Металлы — хорошие проводники. Пластмассы, изделия из дерева, керамика и стекло — изоляторы. Графит от карандаша проводит, но имеет более высокое сопротивление, чем металлы. Графит, как и кремний, является полупроводником; он имеет промежуточные электрические свойства между изоляторами и проводниками.Таким образом, в процессе работы, в зависимости от длины графита, лампочка может быть значительно тусклее, чем при использовании металлического предмета.

Сопротивление объекта зависит не только от его состава, но и от его длины, площади поперечного сечения и температуры. Например, длинный кусок меди имеет более высокое сопротивление, чем короткий кусок меди того же диаметра. Кусок меди длиной 1 м и диаметром 2 см имеет более высокое сопротивление, чем кусок меди длиной 1 м и диаметром 3 см.Если температура куска меди повышается, увеличивается и ее сопротивление.

Инженеры определяют наиболее эффективные способы использования материалов для данной цели. Когда инженер проектирует объект с определенным сопротивлением, он должен учитывать, насколько дорог этот материал, как форма объекта повлияет на его сопротивление и в каких диапазонах температур он будет подвергаться воздействию. Например, инженер может использовать более дорогой материал для изготовления небольшого критического элемента схемы и более дешевый материал для изготовления элементов схемы большего размера.

Предпосылки — жидкости и растворы

Именно присутствие в растворе ионов позволяет ему проводить электричество. Положительные ионы перемещаются к отрицательному электроду, а отрицательные ионы перемещаются к положительному электроду. Электропроводность раствора пропорциональна концентрации ионов в растворе. Следовательно, растворы с низкой концентрацией ионов слабо проводят электричество; в таких случаях во время активности лампочка тестера проводимости может не загораться или тускло светиться.

Лампочка не загорается, когда электроды помещены в дистиллированную воду. Однако в цепи может быть очень небольшой ток из-за присутствия в воде ионов H ⁺ (ионы водорода) и OH ^— (гидроксид). Эти ионы образуются при спонтанной диссоциации молекул воды. Эти ионы также спонтанно рекомбинируют с образованием молекул воды. Поскольку только несколько молекул воды диссоциируют за определенное время, ионы составляют очень небольшую часть частиц в дистиллированной воде.Следовательно, дистиллированная вода — очень плохой проводник. С другой стороны, водопроводная вода может быть хорошим проводником электричества из-за наличия множества различных ионов, таких как Ca ²⁺ , Na ⁺ , Li ⁺ , Cl ^— и т. Д. из-за низкого напряжения, используемого в этой деятельности, водопроводная вода может не проводить электричество.

При добавлении ионного твердого вещества или соли к дистиллированной воде образуется раствор, проводящий электричество. Когда твердое ионное вещество, такое как поваренная соль NaCl, добавляется в воду, оно диссоциирует — распадается на ионы с противоположным зарядом — на Na ⁺ и Cl ^— .Соли — сильные электролиты — они полностью диссоциируют. Увеличение количества соли в растворе увеличивает проводимость раствора.

Кислоты и основания также распадаются с образованием ионов при растворении в воде. Следовательно, раствор кислоты или основания проводит электричество. Сильные кислоты, такие как серная кислота или соляная кислота, и сильные основания, такие как гидроксид натрия или гидроксид калия, являются сильными электролитами, потому что, когда они растворяются в воде, почти каждая молекула диссоциирует с образованием ионов.С другой стороны, слабые электролиты, такие как слабые кислоты и слабые основания, при растворении в воде производят относительно мало ионов. Лимонная кислота и уксусная кислота (в уксусе) — слабые кислоты. Пищевая сода и нашатырный спирт — слабые основания. Когда слабые электролиты растворяются в воде, раствор является плохим проводником. Увеличение концентрации слабого электролита в растворе увеличивает проводимость раствора. Увеличение количества кислоты или основания в растворе увеличивает проводимость раствора, позволяя заряду перемещаться по цепи и зажигать лампочку.

Материалы, растворяющиеся в воде без образования ионов, не являются электролитами. Сахар, этанол и керосин не являются электролитами. Неэлектролиты образуют растворы, которые не проводят электричество при растворении в воде.

Перед мероприятием

1. Соберите набор твердых предметов для учеников, чтобы они могли использовать их в качестве проводников или изоляторов (примеры см. В Списке материалов).
2. Приготовьте решения для тестирования учащимися. Смешайте дистиллированную воду и одну столовую ложку (14.8 мл) одного из предложенных ингредиентов (X) (соль, сахар, пищевая сода, лимонная кислота, уксус или аммиак) в контейнерах с разными этикетками.
3. Налейте в емкость одну чашку дистиллированной воды и промаркируйте ее. Налейте одну чашку водопроводной воды в другую и промаркируйте ее. Налейте в чашку одну чашку спортивного напитка и промаркируйте ее.

4. Отрежьте четыре куска проволоки диаметром 3 дюйма (7,6 см) и два куска проволоки диаметром 9 дюймов (23 см) для каждой группы.
5. Распечатайте рабочие листы (Рабочий лист и Рабочий лист по элементной проводимости), по одному на каждого учащегося.

Со студентами

1. С помощью инструмента для зачистки проводов или наждачной бумаги снимите изоляцию на 1/2 дюйма (1,3 см) с концов каждого куска провода, чтобы обеспечить хорошее соединение.
2. Приклейте один конец короткого провода к положительной клемме батареи D-типа с помощью клейкой ленты. Другой конец короткого провода подсоедините к одному выводу патрона лампочки. Чтобы соединение было надежным, оберните провод вокруг винта на клемме держателя лампы U-образной формы. Подключите длинный кусок провода к отрицательной клемме батареи D-cell с помощью клейкой ленты.Подсоедините второй кусок длинного провода к открытой клемме патрона лампы.
3. Проверьте схему, соединив свободные концы провода. Что случается? (Ответ: электрическая цепь замкнута и лампочка горит.) Если лампочка не горит, проверьте все соединения и повторите попытку. Теперь оставьте цепь разомкнутой. Мы будем использовать эту схему в качестве тестера проводимости.
4. Используйте схему в качестве измерителя проводимости твердых предметов. Получите у учителя материалы для тестирования. Предскажите, будет ли каждый предмет проводить электричество.Затем прикоснитесь концами двух проводов к тестируемому объекту, чтобы проверить, замкнута ли цепь. Как узнать, является ли предмет проводником или изолятором? (Ответ: если объект является проводником, лампочка загорится. Если объект является изолятором, лампочка не загорится.)

Рис. 1. Схема действия — тестер электропроводности для твердых тел. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

5. Предскажите, какие объекты, по вашему мнению, будут проводить электричество.Запишите свои прогнозы на сайте Will It Conduct? Рабочий лист.
6. Используйте тестер цепей, чтобы определить, является ли каждый объект проводником или изолятором. Запишите результаты теста в рабочий лист.
7. Сделайте тестер проводимости для жидкостей: модифицируйте тестер проводимости, добавив одну или две дополнительные батареи (см. Рисунок 3). Используйте короткие отрезки провода для последовательного соединения батарей.
8. Осторожно оберните алюминиевой фольгой концы двух проводов с открытым концом, чтобы получился электрод.(Примечание: установка из фольги на Рисунке 3 отсутствует.) Сделайте каждый электрод длиной 2,5 см и шириной дюйма (6 мм).
9. Проверьте свою схему. Соедините кусочки фольги вместе, чтобы замкнуть цепь. Что случается? (Ответ: Когда вы соприкасаетесь фольговыми электродами вместе, лампочка загорается, потому что цепь замкнута.)
10. Предскажите, какие жидкости будут проводить электричество, записав свои прогнозы в рабочий лист. Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: если жидкость проводит электричество, лампочка загорится.)
11. Используйте схему в качестве измерителя проводимости жидкостей. Проверьте каждую жидкость, погрузив электроды в раствор и удерживая электроды близко , не касаясь друг друга . Будьте осторожны, держите провод только там, где он изолирован. Наденьте новые электродные ленты из алюминиевой фольги для каждого теста.

Рис. 2. Настройка действия: Тестер проводимости для жидкостей и растворов. Авторское право

Авторские права © Джо Фридрихсен, Программа и лаборатория ITL, Университет Колорадо в Боулдере, 2003.

12. Запишите результаты теста в рабочий лист. Чем ваши результаты отличались от ваших прогнозов?
13. Ответьте на все оставшиеся вопросы по программе Will It Conduct? Рабочий лист.
14. Заполните Рабочий лист по элементарной проводимости.

Оценка

Оценка перед началом деятельности

Вопрос для обсуждения: Запрашивайте, объединяйте и обобщайте ответы студентов:

• Спросите студентов, могут ли только твердые тела проводить электричество? (Ответ: Нет. Раствор электролита также может проводить электричество.)

Прогноз: Попросите учащихся предсказать результат действия до того, как оно будет выполнено.

• Поместите пенни, стакан воды из-под крана и лист бумаги на стол и попросите учащихся предсказать, какие из них будут проводить электричество лучше и хуже. (Ответ: Только копейка будет хорошо проводить электричество.)

Мероприятие Встроенная оценка

Рабочий лист: Попросите учащихся использовать «Будет ли это поведение?». Рабочий лист для записи своих наблюдений и ответов на вопросы.

Оценка после деятельности

Анализ прогнозов: Попросите учащихся сравнить свои первоначальные прогнозы с результатами тестов, записанными на рабочих листах. Попросите студентов объяснить, почему одни решения проводят электричество, а другие нет.

Внутри-внешний круг: Попросите учащихся сформировать два концентрических круга (внутренний-внешний круг) так, чтобы у каждого ученика был партнер, обращенный к ним из другого круга. Внешний круг обращен внутрь, а внутренний круг обращен наружу.При необходимости могут работать вместе три человека. Задайте студентам вопрос (см. Ниже). Попросите партнеров посоветоваться друг с другом, чтобы обсудить ответ. Если они не могут прийти к единому мнению, они могут посоветоваться с другой парой. Призывайте к ответам внутренний или внешний круг или весь класс в целом. Повторяйте, пока не дадите правильный ответ на все вопросы. Вопросов:

• Почему инженеры используют в схемах токопроводящие материалы? (Ответ: Инженеры используют проводники для создания частей цепи, в которых будет протекать электрический ток.)
• Инженер должен выбирать между изготовлением проволоки из меди или серебра. Какой материал вы порекомендуете им выбрать? Почему? (Ответ: Медь дешевле серебра.)
• Какие материалы являются хорошими проводниками? (Ответ: Любые металлы.)
• Некоторые металлы проводят лучше, чем другие? Почему? (Ответ: Да, проводимость зависит от количества валентных электронов (находящихся во внешней оболочке, доступных для перемещения). Для практических приложений плотность играет важную роль, и поэтому линии электропередач обычно изготавливаются из алюминия, а не из меди ( менее проводящий материал, но намного легче, поэтому, даже если он толще, алюминий будет легче при той же проводимости.)
• Как узнать, проводит ли жидкость электричество? (Ответ: если жидкость проводит электричество, цепь замыкается и загорается лампочка.)
• Какие три дирижера были лучшими в этом мероприятии? (Ответ: может отличаться в зависимости от предоставленных материалов.)
• Какой твердый проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)
• Какой жидкий проводник был лучшим в работе? (Ответ: Будет отличаться.)

Вопросы безопасности

• Попросите учеников быть особенно осторожными при зачистке провода, чтобы не порезать себя или других учеников.
• Попросите учащихся не держать пальцами изолированный провод на батарее D-элемента в течение длительного времени, потому что оголенные концы провода нагреваются, когда они держатся за клеммы батареи.

Советы по устранению неполадок

Напомните учащимся, что необходимо заменять электроды из алюминиевой фольги каждый раз, когда они проверяют другой раствор, поскольку электроды могут быть загрязнены предыдущим раствором.

Студенты должны быть осторожны, держа электроды из фольги немного раздвинутыми, когда их помещают в жидкость; они получат ложное срабатывание, если два электрода соприкоснутся.

Расширения деятельности

Выберите один проводящий материал для проверки с помощью тестера проводимости. Берут образцы материала разной длины и сечения. Попросите учащихся использовать тестер проводимости, чтобы показать, что сопротивление увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения.

Иметь студенческие исследования кислот и оснований. Какие бывают распространенные кислоты и основания и как они используются?

Попросите студентов провести исследования по использованию различных материалов в электрических цепях: меди, золота, алюминия, бумаги, пластика и т. Д.

Масштабирование активности

• Для младших классов попросите учащихся измерить проводимость по яркости лампы. Они должны поместить каждый объект в категорию в соответствии с интенсивностью света, производимого лампочкой, когда они тестировали объект: яркий, тусклый, ничего.

использованная литература

Experiments in Electrochemistry, Fun Science Gallery, по состоянию на март 2004 г. Ранее доступно по адресу: http://www.funsci.com/fun3_en/electro/electro.htm

Where Electricity Comes From, Южная Калифорния, Эдисон, по состоянию на март 2004 г .: http://www.sce.com/

Visualizing Electron Orbitals, Государственный университет Джорджии, по состоянию на август 2013 г .: http: // hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/chemical/eleorb.html

авторское право

© 2004 Регенты Университета Колорадо.

Авторы

Ксочитл Замора Томпсон; Сабер Дурен; Джо Фридрихсен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз Карлсон

Программа поддержки

Интегрированная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж, Университет Колорадо в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы по цифровой библиотеке было разработано за счет гранта Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), U.S. Министерство образования и Национальный научный фонд ГК-12, грант No. 0338326. Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вам не следует предполагать, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 14 декабря 2021 г.

6.6: Неметаллы — Химия LibreTexts

Три чистых вещества, изображенные ниже, входят в десятку основных элементов, составляющих человеческое тело. Все три из них относятся к классу элементов, называемых неметаллами. Большинство элементов, из которых состоит человеческое тело, а также большинство других живых существ, неметаллы. Фактически, семь из десяти основных элементов вашего собственного тела относятся к этому классу элементов. Что вы знаете о неметаллах? Каковы их свойства и чем они отличаются от других элементов? Этот раздел ответит на эти вопросы.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): элементарный углерод, фосфор и сера.

Что такое неметаллы?

Неметаллы — это элементы, которые обычно не проводят электричество.Это один из трех классов элементов (два других класса — металлы и металлоиды). Неметаллы являются вторым по величине из трех классов после металлов. Это элементы, расположенные в правой части таблицы Менделеева.

Свойства неметаллов

Как следует из названия, неметаллы обычно обладают свойствами, которые сильно отличаются от свойств металлов. Свойства неметаллов включают относительно низкую температуру кипения, что объясняет, почему многие из них являются газами при комнатной температуре. Однако некоторые неметаллы являются твердыми веществами при комнатной температуре, включая три изображенных выше, а один неметалл — бром — является жидкостью при комнатной температуре. Другие свойства неметаллов проиллюстрированы и описаны в таблице ниже.

Реакционная способность неметаллов

Реакционная способность определяет, насколько вероятно химическое взаимодействие элемента с другими элементами. Некоторые неметаллы чрезвычайно реактивны, тогда как другие совершенно неактивны. Чем объясняется такое разнообразие неметаллов? Ответ — это их количество валентных электронов.Это электроны на внешнем энергетическом уровне атома, которые участвуют во взаимодействии с другими атомами. Давайте посмотрим на два примера неметаллов, фтора и неона. Простые атомарные модели этих двух элементов показаны на рисунке ниже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \) : Атомные модели фтора и неона.

Хотя у неона на внешнем уровне энергии всего на один электрон больше, чем у фтора, этот один электрон имеет огромное значение. Фтору нужен еще один электрон, чтобы заполнить его внешний энергетический уровень, чтобы иметь наиболее стабильное расположение электронов.Следовательно, фтор легко принимает электрон от любого элемента, который в равной степени «стремится» отдать его, такого как металлический литий или натрий. В результате фтор обладает высокой реакционной способностью. На самом деле реакции с фтором часто бывают взрывоопасными. Неон, с другой стороны, уже имеет полный внешний энергетический уровень. Он уже очень стабилен и никогда не вступает в реакцию с другими элементами. Он не принимает и не отдает электроны. Неон даже не реагирует с фтором, который реагирует со всеми другими элементами, кроме гелия.

Почему большинство неметаллов не проводят электричество

Как и большинство других неметаллов, фтор не может проводить электричество, и его электроны также объясняют это.Электрический ток — это поток электронов. Элементы, которые легко отдают электроны (металлы), могут переносить электрический ток, потому что их электроны могут свободно течь. Элементы, которые получают электроны, вместо того, чтобы отдавать их, не могут проводить электрический ток. Они держатся за свои электроны, поэтому не могут течь.

Сводка

• Неметаллы — это элементы, которые обычно не проводят электричество.
• Примеры неметаллов включают водород, углерод, хлор и гелий.
• Свойства неметаллов включают относительно низкую температуру кипения и плохую проводимость; твердые неметаллы тусклые и хрупкие.
• Некоторые неметаллы очень реакционноспособны, тогда как другие вообще не реакционноспособны. Это зависит от количества электронов на их внешнем энергетическом уровне.
• Реактивные неметаллы имеют тенденцию приобретать электроны; это объясняет, почему они не могут проводить электричество, то есть поток электронов.

Узнать больше

Посмотрите видео о неметаллах по следующему URL-адресу, а затем ответьте на вопросы ниже.

1. Учитель естественных наук на видео проводит эксперимент, в котором он проверяет реакционную способность четырех неметаллических газов.