 |
|
Лабораторна робота № 4
Демонстраційний експеримент на тему:
"Електричний струм у газах"
Дослід 1. Іонізація газів
Обладнання; 1) розбірний конденсатор на ізолюючих штативах, 2) електрометр, 3) перетворювач високовольтний чи електрофорна машина, 4) ебонітова і скляна палички зі шматком хутра, 5) повітродувка з універсальним електродвигуном, 6) з’єднувальні провідники, 7) спиртівка, 8) два вістря з комплекту демонстраційних електрометрів.
Спочатку показують учням, що гази в природному стані не проводять електричний струм. Для цього пластини розсувного конденсатора з'єднують з електрометром і заряджають його. Спостерігають, що заряд електрометра тривалий час зберігається незмінним.
Після цього вносять у газовий проміжок між пластинами конденсатора полум'я сірника чи спиртівки - електрометр швидко розряджається. У продуктах згоряння утворюється велика кількість іонів, що викликають електропровідність повітря.
Дослід 2. Несамостійний розряд
Обладнання: 1) конденсатор розбірний на ізолюючих штативах, 2) перетворювач високовольтний, 3) лампа неонова ТН-20 на підставці з затискачами, 4) кільце і муфта від штатива, 5) спиртівка, 6) дугова лампа чи освітлювач для тіньової проекції.
Якщо в іонізованому газі створити електричне поле, то поряд з безладним тепловим рухом виникає впорядкований рух іонів, тобто електричний струм. При цьому позитивні іони рухаються в напрямку поля, а негативні – у протилежну сторону.
Пластини розбірного конденсатора встановлюють на відстані приблизно 10 см одна від одної і до них через неонову лампу на підставці підключають високовольтний перетворювач.
На початку досліду поступово подають таку напругу на пластини конденсатора, щоб утворилося дуже слабке світіння неонової лампи.
Потім обережно підносять знизу між пластинами конденсатора запалену спиртівку і спостерігають, як неонова лампа починає світитися.
Збільшують полум’я спиртівки і виявляють більш яскраве світіння лампи.
Після цього виключають з кола неонову лампу, а пластини конденсатора з’єднують безпосередньо з високовольтним перетворювачем. На одному з ізолюючих штативів закріплюють кільце на такій висоті, щоб верхня частина полум'я спиртівки заходила в повітряний проміжок конденсатора.
Потім встановлюють електричну дугову лампу чи освітлювач для тіньової проекції й одержують на екрані виразне зображення полум’я спиртівки і висхідних потоків гарячих газів.(рис. а)
Напругу на пластини збільшують і спостерігають, як полум’я і гарячі висхідні потоки газів розщеплюються в напрямі до електродів (рис. б).
Дослід 3. Світіння розріджених газів
Обладнання: 1) «шкала пустот», 2) перетворювач високовольтний, 3) випрямляч універсальний, 4) неонова лампа ТН-30 на підставці, 5) вольтметр демонстраційний з додатковим опором 22 кОм, 6) набір газосвітних трубок, 7) з’єднувальні провідники.
«Шкала пустот» складається з 6 трубок з розрідженим повітрям. Тиск повітря в трубках такий: 30; 10,4; 0,5; 0,2-0,1; 0,03-0,02 мм. рт. ст.
Підключивши до затискачів високовольтний перетворювач, демонструють послідовно розряди у всіх трубках.
Звертають увагу учнів на те, що залежність форми розряду від тиску в трубці може бути використана для приблизного визначення ступеня розрідження при відкачуванні повітря вакуумним насосом.
Особливе місце серед вакуумних приладів займають неонові лампи, що являє собою розрядну трубку з холодним катодом, де використовується тліючий розряд.
Збирають установку з неоновою лампою і спочатку без вольтметра демонструють світіння цієї лампи від постійного струму (світіння тільки біля анода), а потім від змінного струму (світіння в біля обох електродів).
Підключивши вольтметр, демонструють різну величину напруги для запалювання неонової лампи і її гасіння. З цією метою поступово збільшують напругу, визначаючи при якій лампа загоряється. Потім поступово зменшують напругу і знову визначають її величину при гасінні лампи. Звертають увагу, що гасіння відбувається при напрузі, меншій на 8–10 В.
Після цього можна продемонструвати запалювання неонової лампи під дією зовнішнього іонізатора. Для цього встановлюють напруга більшу, ніж напруга гасіння лампи, але меншу, ніж напруга, при якій лампа загоряється. Потім опромінюють електроди лампи яскравим джерелом світла і спостерігають запалювання - виникнення несамостійного розряду.
Контрольні запитання
1. Яка різниця між носіями струму в електролітах і в газах?
2. Опишіть процес проходження електричного струму в газах?
3. Що є носіями електричного струму в газах?
4. Що таке газовий розряд? Яких видів він буває?
5. За яких умов несамостійний розряд у газах перетворюється на самостійний?
6. Назвіть основні типи самостійного розряду.
7. Що таке іонізація та рекомбінація?
8. Чим відрізняється явище дисоціації молекул в електролітах від іонізації газових молекул?
9. Що називають плазмою?
10. Як Ви думаєте, чи проходить електричний струм через тіла птахів, які сидять на оголених дротах ліній електропередач?