Электрический ток в РАЗЛИЧНЫХ СРЕДах

Особенности и закономерности прохождения электрического тока через различного рода твердые, жидкие и газообразные вещества, вопросы практического использования электрического тока излагают в теме «Электрический ток в различных средах».

Наиболее подробно изучают электрический ток в металлах и электролитах, здесь дают количественные зависимости, решают задачи. Весь остальной материал изучают практически на качественном уровне. Последовательность рассмотрения материала темы может быть различной. Порядок изложения вопросов определяется методическими соображениями. Например, при изучении материала в таком порядке: металлы-------Вакуум-------полупроводники-------газы-------электролиты — за основу берут последовательный переход от сред, проводимость которых обусловлена электронами, затем —электронами и дырками и, наконец, электронами и ионами, только ионами. Традиционная последовательность: металлы-------электролиты-------газ-------вакуум-------полупроводники—отражает исторический путь изучения и использования в технике особенностей прохождения тока через различные среды.

Программа одиннадцатилетней средней школы предлагает следующую последовательность: электрический ток в металлах, электрический ток в полупроводниках, ток в вакууме, в электролитах и газах. Здесь изучение полупроводников идет после изучения проводимости металлов, что подчеркивает важность полупроводников в современной технике. Целесообразно придерживаться последней рекомендации изучения материала темы.

Учет современных психолого-педагогических концепций о создании общей ориентировки, систематизации и обобщении знаний обусловливает необходимость рассмотрения проводимости различных сред по единому плану или, другими словами, по единой методической модели: 1) выяснить природу носителей заряда, особенности их движения; 2) ввести вольт-амперные характеристики; 3) объяснить закономерности, которым подчиняется ток в данной среде; 4) отметить явления, сопровождающие прохождение тока в данной среде; 5) показать практическое применение тока в данной среде, устройство и принцип действия различных приборов.

При изучении темы "Электрический ток в средах" целесообразно использовать составление таблицы, дающей возможность сопоставить механизм прохождения тока в различных средах, выявить различия и общие черты данного явления, применение его на практике (см. табл.1).

Составление таблицы возможно на любом этапе изучения темы в зависимости от образовательного уровня учащихся, подготовки учителя и цели, которую ставит перед собой учитель.

Рассмотрим работу с таблицей на разных этапах изучения темы.

1. Составление таблицы можно начать на первом уроке. Опираясь на знания, полученные учащимися при изучении темы "Электрический ток" в курсе физики 8 класса, целесообразно напомнить им, что все вещества делятся на проводники и диэлектрики условно по количеству свободных носителей зарядов, напомнить условия протекания тока. Далее с помощью демонстраций учащимся показывается, что электрический ток можно получить в любой среде, подчеркнув, что во всех случаях для прохождения тока через среду в ней нужно создать электрическое поле, но в одних средах ток начинается сразу, т.к. в них есть свободные носители заряда, а в других носители заряда надо создать тем или иным способом.

Демонстрации:

1) Свечение лампы - ток в металлах.
2) Несамостоятельный разряд в газах - ток в газах.
3) Прохождение тока через раствор соли - ток в жидкостях.
4) Проводимость полупроводников при нагревании и освещении.
5) Работа вакуумного диода - ток в вакууме.

Затем, перед учащимися ставится задача изучить механизм появления, свойства и поведение носителей зарядов в различных средах, и практическое применение тока в этих средах в быту и технике. При этом сразу выстраивается план изучения темы в виде заполнения первой горизонтальной и первой вертикальной строк таблицы.

В дальнейшем возможно в хорошо подготовленных классах заполнение таблицы проводить горизонтальными строками. При этом четко просматриваются сходства и различия в проводимости различных сред. Такой подход позволяет развивать мыслительную способность учащихся, способность сравнивать, анализировать, обобщать.

2. В менее подготовленных классах заполнение таблицы можно проводить вертикальными столбцами по мере изучения механизма проводимости различных сред. При этом целесообразно после изучения темы "электрический ток в металлах" вместе с учащимися выделить основные компоненты (пункты) рассказа о данном явлении, поместив их в первую вертикальную колонку таблицы.

3. Возможно заполнение таблицы вместе с учащимися на уроке обобщения темы с использованием доски. При этом отдельные учащиеся заполняют и объясняют каждый свою колонку. (В слабом классе это может делать сам учитель с помощью учеников).

4. И, наконец, заполнение таблицы можно предоставить учащимся в конце изучения темы как самостоятельную, контрольную или домашнюю работ.

Таблица №1.

Среда	Металлы	Полупроводники	Жидкости	Вакуум	Газы
Носители заряда	Электроны	Электроны и дырки	Ионы	Электроны	Ионы и электроны
Образование носителей заряда	При образовании кристалла валентные электроны теряют связь с ядром атома и становятся свободными.	При разрыве ковалентных связей между атомами в результате нагревания кристалла или под действием света образуются свободные электроны и дырки - вакантные места в связях.	При взаимодействии молекул жидкости с молекулами растворителя или при взаимодействии друг с другом в результате нагревания молекулы распадаются на ионы.	При нагревании металла с его поверхности вылетают самые быстрые электроны - термоэлектронная эмиссия.	Под действием ионизатора или в результате тепловых столкновений молекулы газов теряют один или два электрона, становясь положительными ионами. Электрон остается свободным или присоединяется к нейтральному атому образуя отрицательный ион.
Способ создания электрического поля.	Присоединение к проводнику источника тока.	Присоединение полупроводникового элемента к источнику тока	Введение в раствор электролитов электродов	Введение в вакуумное пространство электродов.	Введение в газовое пространство электродов.
Движение заряженных частиц в средах	Электроны двигаются к положительному электроду.	Электроны двигаются к положительному полюсу источника тока, дырки - к отрицательному	Положительные ионы двигаются к катоду, отрицательные ионы - к аноду	Электроны двигаются к аноду	Положительные ионы двигаются к катоду, электроны и отрицательные ионы - к аноду
Вольтамперная характеристика
Основные законы		--		--	--
Применение	В электронагревательных и осветительных приборах, электродвигателях, для подведения тока к любому электрическому устройству	В радиотехнике для выпрямления тока, для изменения его характеристик, получения тока в солнечных батареях, в различного рода реле и автоматических устройствах	Покрытие одних металлов другими, для получения чистых веществ, для заточки хирургических инструментов, для получения копий с рельефных изображений и т.д.	В радиотехнике для выпрямления тока и изменения его характеристик, в электронно-лучевых трубках, используемых в телевидении, осциллографах, медицинских приборах и т.д.	В лампах дневного света, рекламных трубках, электросварке, при искровой обработке металлов и т.д.

В классе, где у учащихся развито образное мышление, можно во второй, третьей и четвертой горизонтальных строчках таблицы заменить текст соответствующими рисунками (см. табл.2).

Таблица № 2.

Среда	Металлы	Полупроводники	Жидкости	Вакуум	Газы
образование носителей заряда
способ создания электрического поля
движение заряженных частиц в средах