Фізика. Повторне видання. 8 клас. Барʼяхтар (2025)
§ 32. Дії електричного струму
ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ. Ви вже знаєте, що електричним струмом називають процес напрямленого руху частинок, які мають електричний заряд. А як з'ясувати, чи тече в провіднику електричний струм?
1. Чому корпус ноутбука нагрівається під час роботи?
Теплова дія електричного струму виявляється в нагріванні провідника, у якому тече струм. Так, коли ви прасуєте, припаюєте деталь електричним паяльником, готуєте на електричній плиті або кип’ятите воду в електрочайнику, обігріваєте кімнату електричним нагрівником, то використовуєте побутові прилади, функціонування яких ґрунтується на тепловій дії електричного струму (рис. 32.1).
Рис. 32.1. Функціонування багатьох побутових приладів ґрунтується на тепловій дії електричного струму
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 спалаху блискавки, може спричинити лісову пожежу (рис. 32.2).
Рис. 32.2. Досить часто лісові пожежі спричиняються блискавкою
• 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. 32.3, а), тоді як в енергоощадних лампах — до 50 % електричної енергії (рис. 32.3, б, в).
Рис. 32.3. Електричні лампи — пристрої, у яких електрична енергія частково перетворюється на енергію світла: а — лампа розжарення (ККД — 5 %); б — люмінесцентна лампа (ККД — 10-20 %); б — світлодіодна лампа (ККД — 50 %)
• Наведіть приклади світлової дії струму в природі.
2. Як отримати чистий метал за допомогою електричного струму?
Коли крізь 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. 32.4, а), через деякий час один з електродів вкриється тонким шаром чистої міді (рис. 32.4, б).
Рис. 32.4. Дослід, який демонструє хімічну дію електричного струму: якщо протягом деякого часу пропускати струм крізь водний розчин сульфату міді (а), на одному з електродів з'явиться тонкий шар міді (б)
На початку наступного року 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.
3. Як перетворити звичайний цвях на магніт?
Провідник, у якому тече електричний струм, набуває магнітних властивостей.
ДОСЛІДЖЕННЯ
Вам знадобиться: залізний цвях, ізольований дріт, скоби для степлера або залізні ошурки, батарейка, на якій має бути надпис «4,5 В» або «9 В».
Намотайте на цвях ізольований дріт і під’єднайте його до контактів батарейки. Піднесіть до кінців цвяха скоби для степлера або залізні ошурки і спостерігайте за їхньою поведінкою (див. рисунок).
Робота різноманітних електродвигунів, електровимірювальних приладів можлива тільки завдяки магнітній дії електричного струму (рис. 32.5). Докладніше про магнітну дію струму ви дізнаєтесь у 9 класі, вивчаючи магнітні явища.
Рис. 32.5. Робота більшості електровимірювальних приладів і електричних двигунів ґрунтується на магнітній дії струму
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. 32.4) температура розчину сульфату міді, крізь який пропускають струм, поступово збільшується, а якщо біля посудини з розчином помістити магнітну стрілку, вона відхилиться.
4. Дізнаємося про дію електричного струму на організми
Електричний струм чинить теплову, хімічну, магнітну дії на живі організми, у 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 (рис. 32.6, 32.7).
Рис. 32.6. Мікрострумова терапія — косметологічна процедура для відновлення шкіряного покриву та м'язів
Рис. 32.7. Електроміостимуляція — метод стимуляції нервових тканин для відновлення рухової активності м'язів
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.
Об'єднайтеся в групи. Створіть опорний конспект (на папері або в електронному вигляді) за матеріалом параграфа, додавши власні приклади.
Оцініть опорний конспект за такими критеріями: лаконічність; повнота; структурованість; наочність; асоціативність.
Максимальний бал, який ви можете поставити за відповідність кожному критерію, — 12. Максимальний бал за конспект — 60.
Порівняйте результати роботи різних груп і оберіть найкращий варіант.
ЧИ ЗНАЄТЕ ВИ, ЩО...
Слово «маглев» не має відношення до царя звірів. Цей термін з'явився в результаті об'єднання частин двох слів «магніт» та «левітація» і означає паріння в повітрі завдяки дії магніту. Найвідоміший маглев — це китайський поїзд, який вже 20 років курсує між аеропортом Шанхая та центром міста, долаючи відстань 30 км за 8 хв 01 с. Саме він показаний на заставці до цього параграфа. Перед початком руху поїзд завдяки магнітній дії електричного струму піднімається над монорейкою і далі рухається із шаленою швидкістю, не торкаючись поверхні. Максимальна швидкість маглева справді вражає — 431 км/год, а це приблизно швидкість винищувачів часів Другої світової війни. Ще більш амбітний проєкт розробляється в Японії. Там планується до 2037 року з'єднати маглевом Токіо та Осаку (дистанція ~ 500 км), тим самим скоротивши час подорожі до години з теперішніх чотирьох.
ПІДБИВАЄМО ПІДСУМКИ
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? 6. 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 № 32
1. Наведіть не згадані в параграфі 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.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
За допомогою тестеру провідності (див. завдання до § 31, с. 196) експериментально підтвердьте, що струм чинить теплову, хімічну і магнітну дії.
Приготуйте графітовий стрижень від олівця, компас, 2 шматки ізольованого дроту завдовжки 30-50 см, стаканчик із розчином харчової соди.
Звільнивши кінці двох дротів від ізоляції, примотайте кожен із дротів до графітового стрижня. Вільні кінці дротів під’єднайте до вільних кінців дротин тестера провідності. Лампочка тестера має загорітися. Торкніться тестером графітового стрижня і переконайтеся, що температура стрижня підвищується.
Від’єднайте дроти від стрижня і вмістіть вільні кінці дротин у стаканчик із розчином харчової соди. Спостерігайте, як біля кінців дротин будуть виділятися пухирці газу.
Візьміть компас та обмотайте його одним із дротів. Покладіть компас на стіл та зачекайте, поки стрілка компаса не зорієнтується. З’єднайте кінці дроту, намотаного на компас, із тестером провідності. Спостерігайте за поведінкою стрілки.
Ключові терміни
Дії електричного струму: теплова, світлова, хімічна, магнітна
