Действие электрического тока и его применение. Основы электротехники

Мы не можем видеть движущиеся в металлическом проводнике электроны. О наличии электрического тока в цепи мы можем судить лишь по различным явлениям, которые вызывает электрический ток. Такие явления называют действиями тока . Некоторые из этих действий легко наблюдать на опыте.

Можно наблюдать, например, присоединив к полюсам источника тока железную или никелиновую проволоку (рис. 54). Проволока при этом нагревается и, удлинившись, слегка провисает. Её даже можно раскалить докрасна. В электрических лампах, например, тонкая вольфрамовая проволочка нагревается током до яркого свечения.

Рис. 54. Тепловое действие тока

Состоит в том, что в некоторых растворах кислот (солей, щелочей) при прохождении через них электрического тока наблюдается выделение веществ. Вещества, содержащиеся в растворе, откладываются на электродах, опущенных в этот раствор. Например, при пропускании тока через раствор медного купороса (CuS04) на отрицательно заряженном электроде выделится чистая медь (Си). Это используют для получения чистых металлов (рис. 55).

Рис. 55. Химическое действие тока

Также можно наблюдать на опыте. Для этого медный провод, покрытый изоляционным материалом, нужно намотать на железный гвоздь, а концы провода соединить с источником тока (рис. 56). Когда цепь замкнута, гвоздь становится магнитом (намагничивается) и притягивает небольшие железные предметы: гвоздики, железные стружки, металлические опилки. С исчезновением тока в обмотке (при размыкании цепи) гвоздь размагничивается.

Рис. 56. Магнитное действие тока

Рассмотрим теперь взаимодействие между проводником с током и магнитом.

На рисунке 57 изображена висящая на нитях небольшая рамочка, на которую навито несколько витков тонкой медной проволоки. Концы обмотки присоединены к полюсам источника тока. Следовательно, в обмотке существует электрический ток, но рамка висит неподвижно.

Рис. 57. Рамка с током неподвижна

Если эту рамку поместить теперь между полюсами магнита, то она станет поворачиваться (рис. 58).

Рис. 58. Рамка с током между полюсами магнита поворачивается

Явление взаимодействия катушки с током и магнита используют в устройстве прибора, называемого гальванометром .

На рисунке 59, а показан внешний вид школьного гальванометра, а на рисунке 59, б - его условное изображение на схемах. Стрелка гальванометра связана с подвижной катушкой, находящейся в магнитном поле. Когда в катушке существует ток, стрелка отклоняется. Таким образом, с помощью гальванометра можно судить о наличии тока в цепи.

Рис. 59. Гальванометр

Следует заметить, что из всех рассмотренных нами действий электрического тока магнитное действие тока наблюдается всегда, какой бы проводник тока ни был - твёрдый, жидкий или газообразный.

Вопросы

1. Как можно наблюдать на опыте тепловое действие тока?
2. Как можно наблюдать на опыте химическое действие тока?
3. Где используют тепловое и химическое действия тока?
4. На каком опыте можно показать магнитное действие тока?
5. Какое действие тока используют в устройстве гальванометра?

Задание

1. Рассмотрите рисунок 56, на котором изображена установка для наблюдения магнитного действия тока. Что представляет собой каждая часть этой установки? Расскажите, как протекает опыт.
2. По рисункам 57 и 58 расскажите, как на опыте наблюдают взаимодействие рамки с током и магнита.

Происходит, когда человеческий организм вступает в контакт с источником напряжения.

Коснувшись проводника, который находится под напряжением, человек становится частью электросети, по которой начинает протекать электрический ток.

Как известно, организм человека состоит из большого количества солей и жидкости, что является хорошим проводником электричества, поэтому действие электрического тока на организм человека может быть летальным.

Виды воздействий электрического тока на организм человека

Последствия, которые возникнут в результате действия электрического тока на человека зависят от многих факторов, а именно:

От величины и рода протекающего тока, переменный ток является более опасным, чем постоянный;

Продолжительности его воздействия, чем больше время действия тока на человека , тем тяжелее последствия;

Пути протекания, самую большую опасность представляет ток, протекающий через головной и спинной мозг, область сердца и органов дыхания(легкие);

От физического и психологического состояния человека. Организм человека обладает неким сопротивлением, это сопротивление варьируется в зависимости от состояния человека.

Минимальная величина тока, которую способен почувствовать человеческий организм составляет 1 мА.

При повышении тока более 1 мА человек начинает чувствовать себя некомфортно, возникают болезненные сокращения мышц, при увеличении тока до12-15 мА возникает судорожное сокращение мышц, контролировать свою мышечную систему человек уже не в состоянии и собственными силами не может разорвать контакт с источником тока. Этот ток называется неотпускаемым.

Действие электрического тока более 25 мА приводит к параличу мышц органов дыхания в результате чего человек может просто-напросто задохнуться. При дальнейшем увеличении тока возникает фибрилляция сердца.

Электрический ток проходя через организм человека может оказывать на него три вида воздействий:

• -термическое;
• - электролитическое;
• - биологическое.

Термическое действие тока подразумевает появление на теле ожогов разных форм, перегревание кровеносных сосудов и нарушение функциональности внутренних органов, которые находятся на питии протекания тока.

Электролитическое действие проявляется в расщепление крови и иной органической жидкости в тканях организма вызывая существенные изменения ее физико-химического состава.

Биологическое действие вызывает нарушение нормальной работы мышечной системы. Возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц, опасно такое влияние на органы дыхания и кровообращения, таких как легкие и сердце, это может привести к нарушению их нормальной работы, в том числе и к абсолютному прекращению их функциональности.

Основными факторами поражения которые возникают в результате действия электрического тока на человека являются:

Электрические травмы - местное повреждения тканей организма в результате действием электрического тока или электрической дуги. К электрическим травмам можно отнести такие повреждения как электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения.

Наиболее распространенной электротравмой являются электрические ожоги, примерно 60% от всех случаев поражения электрическим током. Электрические ожоги бывают токовые и дуговые.

Электрические знаки - проявляются на коже человека, который подвергся действию тока, в виде пятен овальной формы серого или бледно желтого цвета. Как правило, безболезненны, затвердевают подобно мозоли, со временем омертвевший слой кожи сходит самостоятельно.

Металлизация кожи - возникает в результате проникновения в верхний слой кожи мелких частиц металла, который оплавился под действием электрической дуги. Кожа в месте поражения становится болезненной, становится жесткой, принимает темный металлический оттенок.

Электроофтальмия – возникает в результате воспаления наружной оболочки глаз под действием ультрафиолетовых лучей электрической дуги. Для защиты необходимо пользоваться защитными очками и масками с цветными стеклами.

Механические повреждения проявляются под действием тока, непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей.

Из выше перечисленных повреждений, которые возникают в результате действия электрического тока на организм человека, наиболее опасными являются электрические удары. Электрический удар сопровождается возбуждением живых тканей организма током, который через него проходит. В этот момент возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц.

«Работа и мощность тока» - Джеймс Джоуль. Джеймс Уатт. Работа электрического тока. Ваттметр – прибор для измерения мощности. Мощность электрического тока –работа, которую совершает ток за единицу времени. Научиться применять формулы при решении задач. A=P*t. Научиться определять мощность и работу тока. Работа и мощность электрического тока.

«Постоянный электрический ток» - Поле вектора не имеет источника. Сила тока является скалярной величиной и алгебраической, а знак определяется выбором направления нормали к поверхности S. Сначала введем количественные характеристики электрического тока. Заряженные объекты являются причиной не только электростатического поля, но еще и электрического тока.

«Классическая электродинамика» - Работа и мощность тока. Закон Ома. Средняя скорость. Сила тока. Электродинамика. Электрический ток. Последовательное и параллельное соединение проводников. Правила Кирхгофа. Электрический ток в полупроводниках. Электрический ток в металлах. Отношение. Немецкий физик. Специальные приборы. Проводник. Физическая величина.

«Постоянный ток» - Узлы кристаллической решетки металла. Сила тока. Условные обозначения. Взаимодействие между проводником с током и магнитом. Электрическое поле. Упорядоченное перемещение электронов. Направление электрического тока. Магнитное действие тока. Упорядоченное движение заряженных частиц. Схемы. Источники тока.

Состав гальванического элемента. Внешний вид установки. Универсальный блок питания. Первая электрическая батарея. Принцип работы источника тока. Современный мир. Домашний проект. Из нескольких гальванических элементов можно составить батарею. Классификация источников тока. Вольтов столб. Герметичные малогабаритные аккумуляторы.

««Электрический ток» 8 класс» - Измерение напряжения. Алессандро Волта. Амперметр. Напряжение. Сопротивление прямо пропорционально длине проводника. Сила тока. Ампер Андре Мари. Вольтметр. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению. Применение электрического тока. Ом Георг. Электрический ток. Определение сопротивления проводника.

Всего в теме 19 презентаций

Тема урока: Действие электрического тока на проводник

Цель: познакомить учащихся с действиями электрического тока.

Планируемые результаты:

Предметные:

Учащийся научится:

В процессе урока определять действия электрического тока на проводник.

Учащийся получит возможность научиться:

Анализировать причины возникновения электротравм.

Безопасному поведению с электроприборами.

Метапредметные:

Формирование умений воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной, образной, символической формах

Развитие монологической речи, умения выражать свои мысли и способности выслушивать собеседника, понимать его точку зрения, признавать право другого человека на иное мнение.

Личностные:

Воспитание убежденности в возможности познания природы, в необходимости разумного использования достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого общества.

Формирование ценностных отношений друг к другу; к результатам обучения.

Тип урока : урок получения новых знаний

Технология урока : развитие критического мышления

Метод : частично-поисковый

Заранее:

На столы раздаются опорные конспекты для учащихся, которые они будут заполнять, приложение

Оснащение : презентация « Действие электрического тока на проводник »

Ход урока

Этап

Время, мин

Организационный момент:

1. Приветствие, проверка присутствующих

   Активизация познавательного процесса через постановку проблемного вопроса

4

Формулировка темы и цели урока

2

Знакомство с новым материалом

1. Выполнение фронтальной работы «Действие тока на проводник»

2. Анализ особенностей элетротравм

3. Причины действия тока на организм

4. Самостоятельная работа «Электрическая цепь»

5. Действие эл.тока на организм

28

Закрепление

Правила ТБ при работе с электроприборами

10

Домашнее задание

1

Мы живем во время бурного развития электроэнергетики. Электрические приборы делают нашу жизнь интересней, содержательней, красочней. Они окружают нас повсюду. Мы широко используем электричество в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте, в быту, в медицине. Они стали нашими спутниками. Мы доверяем их нашим детям. Но, несмотря на такое тесное взаимодействие, люди забывают о том, что электроприборы могут стать источником серьезных травм.

И хотя повреждения электрическим током составляет 2-2,5% прочих травм, по количеству летальных исходов и инвалидности они занимают одно из первых мест.

Кто из присутствующих хоть раз в жизни попадал под напряжение?

По какой причине это произошло?

II.

Сравните ваши причины с наиболее часто встречающимися.

Целью нашего урока станет ликвидация пробелов знаний по вопросам действия электрического тока на организм.

Слайд №2

Мы рассмотрим причины действия тока на организм, реакцию организма на прохождения тока и особое внимание уделим технике электробезопасности.

Как можно сформулировать тему нашего урока?

Слайд №3

Тема урока: действие электрического тока на проводник.

Слайд 4

III.

Электрический ток оказывает на проводник различные действия, которые мы используем на практике.Эти действия вы должны отметить у себя в опорном конспекте.

(Тепловое) Эл.ток нагревает проводник.

Слайд 5

Какое действие тока используется при работе данных приборов?

(Магнитное) Вокруг проводника с током образуется магнитное поле.

Слайд 6

Какое действие тока используется при работе данных приборов?

(Механическое) Действительно, эл. ток способен вызывать движение проводника

Слайд 7

Какое действие тока используется при работе данных приборов?

(Химическое) Действительно, под действием эл.тока протекают некоторые химические реакции; электролиз, который мы будем проходить позже

Слайд 8

Какое действие тока используется при работе данных приборов?

(биологическое) Действительно, эл.ток оказывает действие на живой организм

Слайд 9

Т.о. мы зафиксировали следующие действия тока на проводник: тепловое, магнитное, механическое, химическое, биологическое. С первой четверкой мы с вами еще встретимся на уроках физики, познакомимся с их закономерностями.

Слайд 10

Сегодня мы подробно поговорим о последнем свойстве.

Электрический ток оказывает действие на живой организм. Это действие может быть положительным и отрицательным. Из положительных примеров мы можем отметить тот факт, что ток может оказывать лечебное действие на организм, это широко используется в лечебных учреждениях (например, в физ.кабинетах).

Но есть еще другая, отрицательная сторона.

Электрический ток, как причина травм отличается рядом особенностей, незнание которых и приводит к риску получение электротравмы даже взрослыми, образованными людьми.

Возможные особенности представлены в вашем опорном конспекте. Вы должны ознакомиться с материалом и оценить его (согласиться или нет).

(Задание 1)

электрический ток незрим, не имеет ни запаха, ни цвета, действует бесшумно, а поэтому не обнаруживается органами чувств до начала его действия на организм.

невозможно без специальных приборов определить наличие напряжения в проводниках;

электрический ток может оказывать повреждающее действие не только при непосредственном соприкосновении с ним, но и через предметы, которые человек держит в руках и даже на расстоянии; разрядом через воздух и через землю;

при действии электрического тока может наблюдаться несоответствие между тяжестью поражения и длительностью его воздействия, и даже случайное точечное прикосновение к токоведущей части электрической установки за долю секунды может вызвать значительные повреждения;

источником поражения могут быть предметы, никакого отношения к электрической установке не имеющие.

Давайте проверим результаты вашей работы.

Если появятся вопросы, отметьте их у себя, спросите в конце урока (если не получите ответа в ходе урока)

Слайд 11

Почему эл.ток может действовать на организм? Потому что организм является проводником.

Наилучшую электропроводимость имеют спинномозговая жидкость, сыворотка крови, несколько меньшую - цельная кровь и мышечная ткань. Значительно меньше электропроводимость тканей внутренних органов, а также мозговой (нервной), жировой и соединительной тканей. Плохими проводниками, то есть диэлектриками, являются роговой слой кожи, связки и сухожилия и особенно костная ткань без надкостницы.

Слайд 12

Для того, чтобы ток пошел через проводник, нужно чтобы тот стал частью электрической цепи.

Вы видите на слайде возможные пути прохождения тока через организм.

Слайд 13

Выполните задание №2, используя картинки в Приложении 1, соотнесите номера примеров с буквой схемы (не все картинки имеют предложенную схему)

Проверяем

На какие группы можно разбить оставшиеся картинки?

На две (3, 5, 10 и 6)

Менее 3

4-6

7-10

11-12

«2»

«3»

«4»

«5»

Поставьте себе оценку по критериям, которые представлены в опорном конспекте.

Слайд 17

Рассмотрим действия, которые может оказывать эл. ток на организм.

Тепловое действие.

Как вы это понимаете?

Слайд 18

Действительно, ток при прохождении через организм часть своей энергии превращает в тепловую.

В результате возникают поражения кожи - знаки тока (электрометки ) - участки круглой или овальной формы, серовато-белого цвета, твердой консистенции, окаймленные возвышением, западением в центре. Иногда электрометки представляют собой ссадины, поверхностные раны с обугленными краями. Иногда - очаги разрушения, идущие в глубину наподобие огнестрельной раны, в которой ткани размозжены, оторваны. Знаки тока обнаруживаются в 70-75%. Могут быть ожоги кожных покровов всех степеней вплоть до обугливания, расплавления костной ткани.

Щелчок

Химическое действие.

Как вы это понимаете?

Слайд 19

Ткани человеческого организма более чем на половину состоят из воды, а некоторые из них (например, мозг) состоят из воды более чем на 80%. Поэтому в общем виде организм человека можно рассматривать как электролит, в котором имеется много молекул, находящихся в ионизированном состоянии.

Химическое действие тока проявляется в том, что ток, преодолев сопротивление кожных покровов, пронизывая ткани, вызывает поляризацию клетки, что меняет ее функционал.

Все это приводит к образованию новых соединений, ткани отмирают.

Например, разрушается оболочка эритроцитов. Кровь становится прозрачной, «лаковой».

Меняется плотность и вязкость крови.

Щелчок

Механическое действие.

Как вы это понимаете?

Слайд 20

Механическое действие тока может осуществляться двумя путями:

посредством прямого перехода электроэнергии в механическую. П оявляющиеся судороги мышц могут привести к разрыву тканей, сосудов, кожи.

Происходит расслоение тканей, даже отрыв частей тела, образование ран типа резаных, переломы костей, вывихи суставов, травмы черепа, сотрясения мозга и т.д.

Совместное действие тепловой и механической энергии оказывает взрывоподобный эффект, повышенное давление воздушных масс может отбросить человека в сторону.

Щелчок

Биологическое действие.

Как вы это понимаете?

Слайд 21

Биологическое действие тока заключается в его воздействии на нервную систему.

Возникают судороги скелетных и гладких мышц. Может произойти остановка дыхания и сердцебиения.

Под воздействием тока органы внутренней секреции выбрасывают в большом количестве адреналина, изменяются соматические функции: артериальное давление, частота сердцебиения уровень сахара в крови.

Щелчок

Итак, как вы видите, ток оказывает серьезное поражающее действие на организм. Для того, чтобы их не допустить человек должен избегать самой возможности ситуации, когда он может попасть под напряжение. Часть таких примеров вы уже увидели при выполнении задания.

Слайд 22

Результат действия электрического тока на организм зависит от множества факторов.

Два человека, находясь в одних и тех же условиях, попав под напряжение одного и того же прибора могут получить разные по тяжести поражения.

И наоборот, один и тот же человек, попадая в одну и ту же ситуацию, может получить разные травмы.

Слайд 23

IV.

Сейчас мы с помощью плакатов вспомним с вами некоторые правила безопасности.

Работа будет индивидуальная. По очереди называете правило и объясняете его.

Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Слайд 27

Важно знать, что попасть под напряжение можно и не касаясь токоведущих частей, а только приблизившись к ним. В воздушном пространстве, между электроустановкой и телом человека, возникнет электрическая дуга и нанесет несовместимые с жизнью ожоги.

Пример. Подросток влез на металлическую опору ВЛ, чтобы палкой спугнуть с нее голубя. Приблизившись к проводу, он был смертельно поражен током.

Слайд 28

К печальным последствиям приводят игры вблизи воздушных линий электропередачи и трансформаторных подстанций.

Пример. Ребята из озорства сделали наброс тонкой проволоки на один из проводов воздушной линии электропередачи. Проволока провисла так, что ее конец оказался на высоте 1,5 метра от земли. Проходивший мимо мужчина, который вел за руку пятилетнего сына, не заметил проволоку и коснулся ее головой. И он, и ребенок погибли.

Слайд 29, 30

П ример . Юноша возвращался с рыбалки, проходя под воздушной линией электропередачи, коснулся провода удилищем и погиб.

Опасно останавливаться на отдых вблизи подстанций и воздушных линий электропередачи.

Пример. Семья отдыхала на берегу реки, поставив палатку под воздушной линией электропередачи.

От ветра дерево упало на провода, один оборвало, и он упал на землю неподалеку от 15летней девушки, которая загорала возле палатки. Девушка погибла, как и ее мать, которая пыталась приблизиться к телу дочери.

Слайд 31

Пример. Подросток близко подошел к оборванному проводу линии электропередачи, лежавшему на земле. Не коснувшись провода, он попал под «шаговое» напряжение и потерял сознание.

Нужно твердо помнить: опасно подходить к проводу, лежащему на земле, ближе чем на 8 метров.

Слайд 32, 33

Если оказались вблизи и поздно это заметили, ни в коем случае нельзя прыгать или бежать – можно попасть под действие шагового напряжения. При попадании под шаговое напряжение возникают непроизвольные судороги мышц ног, человек падает и, как следствие, бывает смертельно поражен током.

При подозрении на шаговое напряжение надо покинуть опасную зону минимальными шажками, не отрывая от земли ступни, а пятку шагающей ноги приставлять к носку опорной ноги.

Нельзя приближаться бегом или обычным шагом к лежащему проводу или пораженному током человеку.

Вода является проводником электрического тока. Она, как и металлические предметы, является мостом, через который электричество перебирается на человека. Если вы прикасаетесь к включенному электроприбору мокрыми руками, то рискуете получить удар током. Запомните: Перед тем как включать, выключать или еще что-либо делать с электроприбором, руки надо вытереть насухо!

Слайд 34, 35

Какие правила вы можете добавить?

Стоит обращать внимание на предупреждающие знаки, которые размещены на опорах воздушных линий, ограждениях и дверях электроустановок.

Слайд 36

Ну и напоследок поговорим, как правильно оказывать первую помощь человеку, который попал под напряжение.

Часто сам человек не может освободиться от проводов с током, т.к. электрический ток вызывает судорожное сокращение мышц, или пострадавший теряет сознание. Сначала надо отсоединить человека от токонесущих проводов. Для этого надо выключить ток или вывернуть предохранители, стоящие около счетчика. Если выключатель далеко, то надо деревянной палкой (непроводящим предметом) оттащить его от провода. Под ногами должен быть изолирующая поверхность: резиновый коврик, сухие доски или линолеум. Оттаскивать пострадавшего от проводов голыми руками можно только за концы сухой одежды и одной рукой. Нельзя касаться соединенных с землей. проводящих предметов!
Затем пострадавшего надо положить на спину и вызвать врача.

Слайд 37

Сегодня на уроке мы узнали, какое действие ток может оказывать на проводник, особое внимание уделили действию тока на организм. Расставили акценты в безопасном обращении с эл. приборами.

Все вы работали очень активно. Оцените свое настроение на конец урока и отметьте в опорном конспекте в колонке «рефлексия». А также оцените работу на уроке своих товарищей. Фамилии особенно активных отразите в другой колонке.

В конце урока я хочу подарить каждому памятку по ТБ.

Слайд 38, 39

Домашнее задание: §102

Дополнительная литература:

Интернет-ресурсы:

портал о безопасном электричестве

фотоальбом _электричество опасно

Ливенцев Н. М. Курс физики: Учеб. для вузов. В 2-х т. - М.: Высшая школа, 1978. - 336 с.

Ремизов А. Н. Медицинская и биологическая физика: Учеб. для мед. спец. Вузов. - М.: Высшая школа, 1999. - 616 с.