ПИТАННЯ ДЛЯ ОБГОВОРЕННЯ
Згадайте умови існування електричного струму та сформулюйте гіпотезу щодо того, які з відомих вам пристроїв можуть «відповідати» за наявність електричного поля.
Щоб виник струм, необхідні вільні заряди та електричне поле. За створення й підтримку поля відповідають джерела струму. У них заряди розділяються, завдяки чому між полюсами з’являється електричне поле.
А ЯК НАСПРАВДІ?
А як ви вважаєте, чи може пристрій, схематично зображений на рис. 2, виробляти електричну енергію?
Цей пристрій здатний виробляти енергію. На малюнку показано хвильовий генератор: механічний рух поплавка на морських хвилях забезпечує роботу з розділення зарядів.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Які пристрої називають джерелами електричного струму?
Це пристрої, які перетворюють механічну, хімічну, теплову або світлову енергію на електричну.
2. Які процеси відбуваються в джерелах електричного струму?
У джерелах сторонні сили розділяють різнойменні заряди. Позитивні частинки накопичуються на одному полюсі, негативні — на іншому, що формує електричне поле.
3. Чому для розділення різнойменних зарядів необхідно виконати роботу?
Оскільки різнойменні заряди притягуються, для їхнього роз’єднання потрібно прикласти силу та виконати роботу.
4. Завдяки якій енергії може здійснюватися розділення різнойменних зарядів у джерелі електричного струму?
Розділення зарядів відбувається за рахунок механічної, хімічної, теплової, світлової чи інших видів енергії.
5. Які джерела електричного струму ви знаєте? Наведіть приклади їх використання в техніці.
Прикладами є турбогенератори (електростанції), сонячні батареї (космічні апарати), акумулятори (смартфони, авто) та гальванічні елементи (пульт, годинник).
6. Що спільного між гальванічними елементами та акумуляторами? Чим вони відрізняються?
Спільне: обидва є хімічними джерелами з двома електродами та електролітом. Відмінність: гальванічні елементи одноразові, а акумулятори можна перезаряджати багаторазово.
ВПРАВА № 33
1. Які перетворення енергії відбуваються: а) під час заряджання акумулятора; б) під час роботи акумулятора?
а) Електрична енергія стає хімічною.
б) Хімічна енергія перетворюється на електричну.
2. Як на двох електрометрах, з’єднаних металевим провідником (див. рис. 31.1, б), підтримувати протилежні за знаком електричні заряди?
Необхідно підключити один електрометр до негативного полюса джерела, а інший — до позитивного.
3. Які перетворення енергії відбуваються під час роботи гідроелектростанції?
Потенціальна енергія піднятої води стає кінетичною енергією потоку, яка обертає турбіну (механічна енергія). Генератор перетворює цю енергію на електричну.
4. Чи працюватиме найпростіший гальванічний елемент (див. рис. 33.5), якщо для його виготовлення взяти пластинки з однакового металу?
Ні. Для роботи потрібна різниця потенціалів, яка виникає лише за умови використання металів із різною хімічною активністю.
5. На рис. 1 і 2 схематично зображено будову гальванічного елемента (батарейки) типу АА та будову літій-йонного акумулятора. Визначте, де який пристрій, і коротко опишіть принцип роботи кожного з них.
На рис. 1 — батарейка АА (хімічна енергія перетворюється на електричну через незворотні реакції). На рис. 2 — літій-йонний акумулятор (йони літію переміщуються між електродами, що дозволяє багатократно заряджати пристрій).
6. Скористайтеся додатковими джерелами інформації та дізнайтеся, які спостереження й досліди Л. Гальвані підштовхнули А. Вольту до створення хімічного джерела електричного струму.
Луїджі Гальвані помітив скорочення м’язів жаби при контакті з двома різними металами. Алессандро Вольта довів, що струм виникає не через «тваринну електрику», а через контакт металів у вологому середовищі. На основі цього він створив «вольтів стовп» із дисків міді та цинку.
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ
«Фруктова батарейка». Візьміть лимон, мідний дріт, залізний цвях і виготовте із цих предметів гальванічний елемент. Намалюйте його будову, зазначте назви основних елементів. Якщо у вас є тестер (мультиметр), переконайтеся, що ваше джерело струму працює. Якщо тестера немає, принесіть ваш пристрій до школи та перевірте його за допомогою гальванометра. Поміркуйте, яким фруктом або овочем можна замінити лимон.
Для створення батарейки я встромив у лимон мідний дріт і залізний цвях.
Будова:
- Позитивний електрод (+) — мідний дріт.
- Негативний електрод (–) — залізний цвях.
- Електроліт — лимонний сік.
Мультиметр підтвердив наявність напруги. Лимон можна замінити яблуком, картоплею чи солоним огірком, оскільки вони містять кислоти або солі для реакції.