Фізика. Повторне видання. 8 клас. Сиротюк

Задачі та вправи № 286-310. Електричні явища. Електричний струм

Рівень А

286. Чому опір електролітів зменшується з підвищенням температури?

287. Чому в електролітах у твердому стані немає вільних електронів?

288. Чому, перш ніж робити гальванічне покриття, вироби ретельно знежирюють і промивають?

289. Чому для гальванічного покриття виробу найчастіше застосовують нікель і хром?

290. Чому саме водні розчини солей, кислот і лугів є провідниками?

291. Коли в посудині з електролітом, де є носії струму обох знаків, струму немає?

292. Чому з підвищенням температури електроліту кількість йонів обох знаків збільшується?

293. Чому електроліт у розчині чи розплаві є електрично нейтральний, хоча він містить величезну кількість йонів обох знаків?

294. Чому під час проходження струму крізь електроліт на електродах виділяється чиста речовина, що входить до складу електроліту?

295. Чому під час проходження електричного струму крізь електроліти відбуваються переміщення і відкладання речовин на електродах?

296. Чому між вугільними електродами за невисокої напруги виникає газовий розряд - електрична дуга?

297. Чому для «запалювання» електричної дуги на її електроди подають високу напругу, а для підтримання струму в дузі така напруга не потрібна?

298. Чому електроскоп, розміщений недалеко від полум’я свічки, дуже швидко розряджається?

299. Коли виникає коронний розряд?

300. Чому особливо небезпечно доторкатися до проводів зі струмом мокрими руками?

301. Як утворюється блискавка між грозовою хмарою і поверхнею Землі?

302. Дощ застав вас у полі. Неподалік росте високе дерево з могутньою кроною. Чи варто бігти до нього, щоб сховатися від дощу?

303. Провідники, що з’єднують громовідвід (блискавковідвід) із заземленою пластиною, виявилися порваними. Чи зможе він захистити від блискавки?

Рівень Б

304. У розчині Арґентум (І) нітрату внаслідок проходження заряду 1 Кл на катоді виділяється 1,118 мг срібла. Визначте, яка маса срібла виділиться внаслідок проходження електричного заряду 500 Кл.

305. Під час електролізу розчину цинк сульфату виділилося 2,45 г цинку. Визначте електрохімічний еквівалент цього металу, якщо крізь електроліт протягом 60 хв проходив електричний струм 2 А.

306. Якою була сила струму під час електролізу розчину мідного купоросу, якщо за 50 хв на катоді виділилося 1,98 г міді?

307. Найбільшу кількість електрики, яку одержують під час розряджання акумулятора або гальванічного елемента, називають ємністю і вимірюють в ампер-годинах. Визначте, якої сили струм проходив крізь лужний акумулятор ємністю 42 А • год під час його заряджання протягом 2,8 год.

308. Унаслідок електролізу розчину хлоридної (соляної) кислоти НСl на катоді за деякий час виділилося 75 г водню. Скільки хлору виділилося за цей самий час на аноді? Електрохімічні еквіваленти водню і хлору відповідно дорівнюють 0,0104 і 0,367 мг/Кл.

309. Електролізом добуто 3,3 кг міді. Скільки срібла можна одержати, якщо пропустити крізь відповідний електроліт такий самий заряд?

310. Крізь розчин сірчаної кислоти пройшло 2 • 106 Кл електрики, щоб виділеним під час електролізу воднем заповнити за нормальних умов повітряну кулю. Який вантаж зможе підняти ця куля? Електрохімічний еквівалент водню дорівнює 0,0104 мг/Кл.

ІСТОРИЧНА ДОВІДКА

Луїджі Гальвані

Луїджі Гальвані (1737-1798) - італійський фізик і фізіолог. Народився в Болоньї. У 1759 р. закінчив Болонський університет, де згодом став професором.

Свої перші електрофізіологічні досліди проводив, анатомічно вивчаючи рухи м’язів жаб. Після 11 років досліджень і експериментів зробив відкриття, як він вважав, «тваринної» електрики - на прикладі досліджуваних короткочасних імпульсів електричного струму в м’язових тканинах жаби. Результати своїх досліджень учений опублікував 1791 р. у «Трактаті про сили електрики при м’язовому русі». З’єднуючи металевим провідником м’язи і нерви препарованої жаби, Гальвані дослідив скорочення її м’язів. Скорочення стають сильнішими і тривалішими, якщо провідник складається із двох різнорідних металів, наприклад заліза й міді або срібла. Гальвані зробив висновок, що скорочення м’язів жаби зумовлені виникненням у них електричного струму. Однак причину цього Гальвані помилково вбачав у наявності в кожній тварині так званої власної - «тваринної» електрики. Хибність цих поглядів незабаром довів А. Вольта.

Л. Гальвані ж був одним з основоположників вчення про електрику, досліди якого дали початок новому науковому напряму - електрофізіології.

Алессандро Вольта

Алессандро Вольта (1745-1827) - італійський фізик, винахідник гальванічного елемента. Народився в м. Комо, поблизу Мілана. Навчався у школі ордену єзуїтів. З раннього дитинства цікавився природничими науками, зокрема вивченням електричних явищ.

З 1779 р. був професором Павійського університету, а в 1815-1819 рр. - деканом філософського факультету Падуйського університету.

У 1769 р. А. Вольта опублікував працю про лейденську банку - найпростіший конденсатор, а в 1775 р. - про винайдений смоляний електрофор - прилад, що став прообразом електрофорної машини. У 1781 р. побудував чутливий електроскоп із соломинками і запровадив його у практику вимірювань.

А. Вольта повторив і розвинув досліди та спостереження Л. Гальвані з «Трактату про сили електрики при м’язовому русі». У результаті власних експериментів А. Вольта прийшов до висновку, що явища, які спостерігав Гальвані, пов’язані з наявністю кола з двох різнорідних металів і рідини. Тобто причиною скорочення м’язів препарованої жаби була не «тваринна» електрика, а контакт різнорідних металів. Щоб довести власну правоту, Вольта повністю виключив фізіологічні об’єкти, замінивши лапку жаби своїм електрометром. Так було вперше утворено замкнене коло електричного струму

У галузі ж фізіології А. Вольта вперше довів, що нерви тварин і людини мають велику електричну збуджуваність.

Петро Леонідович Капиця

Петро Леонідович Капиця (1894-1984)

Родина Капиців (по матері) походить з українських волинських дворян Стебницьких. Батько - генерал Леонід Капиця - також виходець із Волині.

Відомий у світі фізик Петро Леонідович Капиця народився в Кронштадті у військово-морській фортеці, де служив його батько, генерал-лейтенант інженерного корпусу. Мати - Ольга Капиця (Стебницька) була відомим педагогом і збирачем фольклору.

Після закінчення гімназії у Кронштадті Петро Капиця вступив на факультет інженерів-електриків Петербурзького політехнічного інституту, який закінчив у 1918 р.

У 1921 р. П. Капиця за сприяння українського фізика А. Йоффе виїхав до Англії у Кавендішську лабораторію в Кембриджі, якою керував Е. Резерфорд. Досліджував відхилення а- і β-частинок у магнітному полі. Із часом П. Капиця зайнявся вивченням проблем фізики низьких температур. Важливим його винаходом було створення в 1934 р. ефективної установки для зрідження газів, у тому числі й гелію за температури 4,3 К.

За проведення циклу фундаментальних досліджень у Кембриджі Капиця у 1923 р. отримав премію імені Дж Максвелла та ступінь доктора філософії, став заступником директора Кавендішської лабораторії з магнітних досліджень. У 1929 р. П. Капиця був обраний дійсним членом Лондонського королівського товариства. Академія наук СРСР присвоїла П. Капиці вчений ступінь доктора фізико-математичних наук і обрала його своїм членом-кореспондентом, а також консультантом Українського фізико-технічного інституту (УФТУ) у Харкові, де в 1933 р. спеціально для П. Капиці було урочисто відкрито нову лабораторію, і він став її першим директором, не полишаючи роботи в Кембриджі і проживання в Англії.

У 1934 р. П. Капиця приїхав у відпустку в СРСР, а повернутися назад до Кембриджу йому вже не дозволили. У 1935 р. він став директором спеціально створеного Інституту фізичних проблем у Москві, дійсним членом Академії наук СРСР. Він став засновником таких галузей досліджень, як фізика низьких температур та фізика сильних магнітних полів.

З 1935 р. П. Капиця - «невиїзний» науковець СРСР, а за виступи проти створення атомної бомби в 1945 р. його було усунено з посади директора Інституту фізичних проблем, і протягом восьми років він перебував під домашнім арештом. Проте 1955 р. його знову було призначено директором Інституту фізичних проблем.

Лауреат Нобелівської премії з фізики (1978 р.) «за фундаментальні відкриття і винаходи в галузі фізики низьких температур». П. Капиця був членом 25 наукових товариств Швеції, Польщі, Голландії, Німеччини, США, Індії тощо.

Лев Давидович Ландау

Лев Давидович Ландау (1908-1968)

Народився у м. Баку (Азербайджан) у родині інженера-нафтовика. Його надзвичайна обдарованість проявилась уже в дитинстві. У 18 років він написав першу друковану статтю. Закінчивши фізико-математичний факультет Ленінградського університету, навчався в аспірантурі, працював науковим співробітником Ленінградського фізико-технічного інституту. У 1929 р. був направлений на стажування в Данію (Інститут Нільса Бора), а згодом в Англію і Швейцарію.

Повернувшись із Європи, у 1932 р. Л. Ландау очолив теоретичний відділ Українського фізико-технічного інституту в Харкові. Згодом працював в Інституті фізичних проблем АН України, став академіком. У 1937 р., рятуючись від чекістських репресій («справа фізиків» у Харкові), він прийняв запрошення П. Капиці і став керівником теоретичного відділу Інституту фізичних проблем. Однак уже в 1938 р. його заарештували за антирадянську агітацію. У в’язниці провів 1 рік і був звільнений завдяки надзвичайним зусиллям Капиці, який узяв Ландау «на поруки».

Л. Ландау вважався легендарною фігурою в історії світової і радянської науки. Він зробив визначні наукові відкриття в галузі квантової механіки, фізики твердого тіла, магнетизму, фізики низьких температур, фізики космічних променів, гідродинаміки, квантової теорії поля, фізики атомного ядра і елементарних частинок, фізики плазми.

За визначні досягнення в теорії конденсованих середовищ, зокрема теорії рідкого гелію, у 1962 р. Ландау було присуджено Нобелівську премію з фізики.

Того самого року Л. Ландау, на жаль, потрапив у автокатастрофу. Отримав дуже серйозні травми і близько двох місяців був у комі. Фізики всього світу брали участь у порятунку Ландау. Життя вдалося врятувати, однак після травм Ландау перестав займатися науковою діяльністю.