Фізика. Повторне видання. 8 клас. Бар’яхтар

§ 24. Дії електричного струму

Ви вже знаєте, що електричним струмом називають процес напрямленого руху частинок, які мають електричний заряд. Але як з’ясувати, чи тече в провіднику електричний струм? Адже побачити, наприклад, як у металевому стрижні рухаються вільні електрони, неможливо. Відомо, що про наявність електричного струму ми дізнаємося завдяки його діям. Саме про різні дії електричного струму йтиметься в цьому параграфі.

1. Дізнаємося про теплову та світлову дії електричного струму

Теплова дія електричного струму виявляється в нагріванні провідника, в якому тече струм. Так, коли ви прасуєте, припаюєте деталь електричним паяльником, готуєте на електричній плиті або користується електрочайником, обігріваєте кімнату електричним нагрівником, то використовуєте побутові прилади, функціонування яких ґрунтується на тепловій дії електричного струму (рис. 24.1).

Теплову дію електричного струму широко використовують також у промисловості (зварювання, різання, плавлення металів) і сільському господарстві (обігрів теплиць та інкубаторів, сушіння зерна, сінажу).

Прояв теплової дії струму можна спостерігати й у природі: енергія, що виділяється під час блискавки, може спричинити лісову пожежу (рис. 24.2).

Пожежа внаслідок удару блискавки є прикладом, коли теплова дія струму виявляється шкідливою. Спробуйте навести інші приклади шкідливої теплової дії струму.

Якщо в коло ввімкнути лампу розжарення, її нитка нагріється і почне випромінювати світло. У цьому випадку водночас із тепловою дією ми спостерігаємо світлову дію електричного струму. До речі, в лампі розжарення на світло перетворюється лише 5 % електричної енергії (рис. 24.3, а). Останнім часом широко застосовують енергозбережувальні лампи — в них на світло перетворюється до 50 % електричної енергії (рис. 24.3, б, в).

Рис. 24.1. Функціонування багатьох побутових пристроїв ґрунтується на тепловій дії електричного струму

Рис. 24.2. Досить часто лісові пожежі спричиняються блискавкою

Рис. 24.3. Електричні лампи — пристрої, в яких електрична енергія частково перетворюється на енергію світла: а — лампа розжарення (ККД — 5 %); б — люмінесцентна лампа (ККД — 10-20 %); в — світлодіодна лампа (ККД — 50 %)

Наведіть приклади світлової дії струму в природі.

2. Спостерігаємо хімічну дію електричного струму

Коли через розчини солей, кислот, лугів проходить струм, то на електродах, занурених у розчин, відбуваються хімічні реакції. У такому випадку ми маємо справу з хімічною дією електричного струму.

Так, якщо в посудину з водним розчином сульфату міді (CuSO₄) опустити два вугільні електроди й пропустити крізь розчин електричний струм (рис. 24.4, а), через деякий час один з електродів вкриється тонким шаром чистої міді (рис. 24.4, б).

Наприкінці цього розділу ви ознайомитеся з різними випадками хімічного розкладення речовин унаслідок дії електричного струму, а також дізнаєтеся про застосування цього явища.

Слід зазначити, що хімічна дія струму виявляється не завжди. Пропустивши струм, наприклад, через метали, ми не виявимо жодних хімічних змін.

Рис. 24.4. Дослід, який демонструє хімічну дію електричного струму: якщо протягом деякого часу пропускати струм через водний розчин сульфату міді (а), на одному з електродів з’явиться тонкий шар міді (б)

3. Знайомимося з магнітною дією електричного струму

Провідник, у якому тече електричний струм, набуває магнітних властивостей. Переконатися в цьому можна за допомогою звичайного залізного цвяха. Намотаємо на цвях ізольований провід і пропустимо по проводу струм. Цвях почне притягувати до себе залізні предмети, тобто виявить магнітні властивості (рис. 24.5).

Робота різноманітних електродвигунів, електровимірювальних приладів можлива тільки завдяки магнітній дії електричного струму (рис. 24.6). Докладніше про магнітну дію струму ви дізнаєтесь у 9 класі, вивчаючи магнітні явища.

Розглядаючи різні дії електричного струму, слід звернути увагу на те, що найчастіше кілька дій виявляються одночасно. Наприклад, під час досліду щодо спостереження хімічної дії струму (див. рис. 24.4) температура розчину сульфату міді поступово збільшується, а якщо біля посудини помістити магнітну стрілку, вона відхилиться.

4. Дізнаємося про дію електричного струму на організми

Електричний струм чинить теплову, хімічну, магнітну дії на живі організми, в тому числі на людину. Напевно, деякі з вас відвідували в поліклініці кабінет фізіотерапії. Багато приладів, що є в цьому кабінеті, призначені для електролікування: теплову дію електричного струму використовують для прогрівання частин тіла, хімічну й магнітну — для стимулювання діяльності органів, поліпшення обміну речовин тощо.

Слід, однак, пам’ятати, що далеко не завжди електричний струм діє на організм людини цілюще. Струм може викликати опік, судоми й навіть спричинити смерть. Тому перед тим, як користуватися будь-яким електроприладом чи пристроєм, слід уважно вивчити інструкцію до нього та неухильно її дотримуватися.

Рис. 24.5. Під час пропускання струму цвях стає магнітом і притягує до себе залізні ошурки

Рис. 24.6. Робота більшості електровимірювальних приладів і електричних двигунів ґрунтується на магнітній дії струму

Підбиваємо підсумки

Під час проходження в провіднику електричний струм чинить теплову дію (нагрівання провідника), магнітну дію (відхилення магнітної стрілки, намагнічування заліза), може чинити хімічну дію (хімічне розкладення речовин) і світлову дію (світіння лампи). Дуже часто різні дії електричного струму виявляються одночасно.

Електричний струм чинить теплову, хімічну та магнітну дії на живі організми, в тому числі на людину.

Контрольні запитання

1. Як дізнатися, чи проходить у провіднику струм? 2. Перелічіть дії електричного струму. 3. Доведіть, що електричний струм чинить теплову дію; може чинити світлову дію. 4. Опишіть дослід, який підтверджує, що електричний струм чинить хімічну дію. 5. Чи завжди виявляється хімічна дія струму? б. Що слід зробити, щоб намагнітити залізний цвях? 7. Наведіть приклади на підтвердження того, що електричний струм діє на організм людини. Як ця дія виявляється? Де її використовують?

Вправа № 24

1. Наведіть не згадані в § 24 приклади побутових технічних пристроїв, робота яких ґрунтується на тепловій дії струму.

2. Чому користування електричними приладами та пристроями вимагає особливої обережності?

3. Чому спалах блискавки супроводжується громом?

4. Деякі риби, наприклад електричний скат і електричний вугор, використовують дію електричного струму для захисту, полювання, орієнтації в просторі. Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся про таких риб більше.

5. Електрообігрівач, який працює в кімнаті, виділяє протягом доби 81 МДж теплоти. Скільки дров потрібно спалити в каміні, щоб передати кімнаті ту саму кількість теплоти? ККД каміна — 45 %.