№ 33 сабақ. Сабақтың тақырыбы: Электр тогы. Ток көзі.

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Электр тогы ұғымын беру,  өткізгіштерде электр тогының пайда болу шарттарын қарастыру.                                    
2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.                                    
3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру.

Сабақтың әдіс-тәсілдері: Әңгіме, кітаппен жұмыс, демонстрация, жаттығулар орындау

Сабақтың көрнекіліктері:плакаттар, суреттер, үлестірме қағаздар.

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:  Сәлемдесу, отырғызу, түгендеу.

ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.

А) теориялық білімдерін тексеру. Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру. Б) есептерін тексеру.

ІІІ. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою. 

Бүгінгі сабағымызда электр тогы мен ток көздерімен танысамыз.

ІV. ДК.Жаңа материалды меңгерту: Электр тогы.  Тєжірибе ж‰ргізейік. Зарядталѓан электрометрді дєл сондай зарядталмаѓан электрометрмен жалѓайыќ. М±ндай тєжірибені біз µткізгенбіз (10-суретті ќара) жєне электр зарядыныњ бір бµлігі екінші ќ±ралѓа µтетінін білеміз. Б±л заряд µткізгіш ішінде ќозѓалатын еркін электрондар арќылы тасымалданады.

Зарядталѓан бµлшетердің баѓытты ќозѓалысы электр тогы деп аталады. Сондыќтан заряд бір электрометрден екіншісіне µткен уаќыт ішінде оларды ќосатын µткізгіш арќылы ток ж‰реді. Зат ішінде электр тогы болуы ‰шін мынандай екі шарт орындалуы ќажет: 1) зат ішінде еркін зарядталѓан бµлшектер, демек, дененіњ барлыќ кµлемінде еркін ж‰ре алатын бµлшектер болуы тиіс (оларды ток тасымалдаушылар деп атайды). 2) б±л бµлшектерді белгілі баѓытта ќозѓалуѓа мєжбүр ететін бір к‰ш єсер етуі керек. Егер металл µткізгіш алып, оныњ ішінде электр µрісін тудырса, онда осы екі шарт орындалады. Металдарда ток тасымалдаушылар еркін электрондар болып табылады. Электр µрісі єсерінен еркін электрондардыњ ќозѓалысы реттелген (баѓытталѓан) сипат алады. Б±л µткізгіште электр тогы пайда болѓанын білдіреді. Осы таќырыптың басында келтірілген тєжірибедегі пайда болѓан ток ќысќамерзімдік сипат алады. ¤ткізгішке электр шамын ќосып, элеткрометрді т±йыќталѓанда, оныњ тез жанып µшкенін кµреміз (20-сурет). Ток ±заќ уаќыт болуы ‰шін µткігіште электр µрісін тудыратын арнайы ќондырѓы — ток кµзі болуы керек. ¤ткізгіште м±ндай ток кµзі болса, онда µткізгіште т±раќты ток болады. М±ндай токты электрондардыњ т‰зу сызыќты ќозѓалысы ретінде ќарастыруѓа болмайды. Олардыњ ќозѓалысы басќа бµлшектермен єсерлескендіктен бєрібір к‰рделі болады. Егер ток пайда болѓанѓа дейін ќозѓалыс 21, а-суретте кµрсетілген болса, онда µткізгіште ток пайда болѓан соњ 21, б-суретте кµрсетілгендей болады. ¤ткізгіште ќозѓалѓан электрондарды кµру м‰мкін емес. Электр тогын ќалай баќылауѓа болады? Ол µзініњ єсері арќылы аныќталады. 1. ¤ткізгіштен ток µткенде, ол ќызады (токтыњ жылулыќ єсері). Электр ќайнатќыш, электр плита, ‰тік, дєнекерлегіш сияќты электр ќыздырѓыш ќ±ралдардыњ ж±мысы осыѓан негізделген. 2. Т±здардыњ ќышќылдардыњ жєне сілтелердіњ ерітіндісі арќылы электр тогы µткенде, ерітіндіге батырылѓан металл µткізгіш бетіне, сол ерітінді ќ±рамына енетін зат жиналады (токтыњ химиялыќ єсері). Мысалы, мыс купоросы арќылы ток µткізіп таза мысты бµліп алуѓа болады. Б±л жоѓары сыныптарда толыќ ќарастырылады. 3. Бойынан ток µткен µткізгіш магниттік ќасиеттерге ие болып, µзіне темір заттарды тартады (токтыњ магниттік ќасиеттері). Электромагниттіњ ж±мысы осыѓан негізделген (§23 ќара). 4. Жануар аѓзасынан ток µткенде, б±лшыќ еттер жиырылады (токтыњ физиологиялыќ єсері). Электр тогын алѓашќы зерттеулерде токтыњ осы єсері ѓана ѓалымдарѓа белгілі болѓан. Сондыќтан токты алѓашќы "µлшеулер” тєжірибешілердіњ оны µзі арќылы µткізіп сезінуіне негізделген. Ток єсерін алѓаш сезінген голланд физигі П. Мушенбрук (1692—1761) болды. Ток єсерін сезінген ол "Франция королініњ таѓы ‰шін де таѓы бір рет м±ндай сынаќќа келіспеймін” – деген екен. Алайда жања ќ±былыстыњ ашылуы кµптеген елдерге тез тарап, Еуропаныњ ірі ќалаларыныњ тек физика зартханаларында ѓана емес, сонда-аќ аќс‰йектер салондарында да адам ағзасынан электр тогын µткізу тєжірибелері жүргізілді.

Ток көздері. Электр тізбегі. 1786 жылы итальян анатомы және физиологы Луиджи Гальвани бақаның бұлшық еттеріне атмосфералық электрдің әсерін зерттеуді ұйғарды. Ол үшін жаңадан бөлініп алынған бақаның санына мыс ілгекті бекітіп, оны өзінің үйі орналасқан бақтағы темірден жасалған торға іліп қойды. Бірақта ешқандай атмосфералық әрекет байқалмады. Тек қана, соққан желден тербелген бақаның табаны кездейсоқ қоршаудың торына тигенде, оның бұлшық еттері кенеттен тітіркенді. Гальвани бұл тәжірибені үй ішінде қайталауды ұйғарды. Бақаның табанына темір тақтаны қойғанда, ол тағыда бұлшық еттердің жиырылғанын байқады. Төрт жылдық жан-жақты зерттеулерден кейін ашылған Гальвани құбылысы туралы өзінің бақылауларын, ол "Бұлшық еттер қозғалысы кезіндегі электрлік күш туралы трактат” деп аталатын кітабында хабарлады. Бұл кітаптың шығуы ғалымдар арасында үлкен қызығушылық тудырды. Бақа сирағына жасалған тәжірибені физиктер, химиктер, философтар және дәрігерлер қайталап жасады. Бұл бақыланған құбылыстың нақты себебін тек италян ғалымы Алессандро Вольтаның түсінуіне мүмкін болды. Вольта бұл құбылысты тиянақты зерттеу нәтижесінеде, бақаның табаны "жануарлық” электрдің әсерінен емес (Гальвани ойлағандай), екі түрлі металл өткізгіштердің жанасуы салдарынан одан өтетінн электр тогының әсерінен жиырылады деген тұжырым жасады. Бұл тәжірибелерде, Вольтаның көзқарасы бойынша, бақа "тіпті өте сезімтал алтын жапырақшалы электрометрден де ондаған есе сезімтал электрометр” ретінде қажет болды. Егер электр өткізгіштігі бар сұйыққа әртекті металдарды жанастыруға әрекет жасасақ, сол токты бақаны пайдаланбай-ақ алуға болады. Вольта күміс және қалайы өткізгіштердің ұштарын бір-біріне жалғап, қарама-қарсы ұштарын тіліне тигізіп, тәжірибені өзіне жасай отырып өз тұжырымын нақтылайды. Осы кезде тілінде пайда болған ащы-қышқыл дәм оның тілі арқылы токтың өткендігін білдіреді. Егерде электр көзі тілдің бұлшық еті болған болса, онда дәм металдар бірдей болған кезде де байқалған болар еді, бірақта бұл олай болмады. Вольта тәжірибені жалғастыра берді. Ол әр текті заттан жасалған екі тиынды алып, оның біреуін тілінің үстіне, екіншісін — астына қояды. Тиындарды өткізгіштермен қосқанда тағы да сондай дәмді сезеді. Ақырында, 1800 жылы Вольта бірнеше ондаған жұп дөңгелек пластина (күміс пен мырыш) алып, олардың арасына тұзды суға батырылған қалың қағаз қойып бағана сияқты тігінен қатарластыра орналастырады. Жоғарғы және төменгі пластина бағандарын өзара қосып, Вольта ең бірінші тұрақты ток көзін (Вольта бағаны) алады. Вольта бағаны тәжірибесін француз ғалымдарының алдында көрсеткен кезде Наполен Бонапартта қатысты. Тәжірибе оған қатысушыларға өте күші әсер қалдырды. Сондықтан, өзінің зерттеулеріне Вольта граф атағын алды және аймақтың Құрметті рыцары болуы таңқаларлық емес. Күнде көріп жүрген үйреншікті ток көзі (22-сурет) бірнеше жылғы үздіксіз жетілдіру барысында алынды. Қазіргі ток көзінің құрылымы әр түрлі. Химиялық реакция арқылы жұмыс істейтін ток көзін химиялық ток көзі деп атаймыз. Оларға гальвани элементтері (немесе жай элементтер) және аккумляторлар жатады. Гальвани элементтері (Л. Гальвани құрметіне аталған) бір реттік қолданылатын ток көзі болып табылады. Периодты зарядтай отырып, аккумляторларды бірнеше қайтара пайдалануға болады. Кез келген ток көзінде екі үйек болады — (+) оң және (–) теріс. Арнайы ертіндіге батырылған ток көзінің ішінде өтетін химиялық реакцияның әсерінен шартты түрде өткізгіштерде (электродтарда) үйектер әр түрлі зарядтармен белгіленген. Егер өткізгіштер арқылы ток көзіне қандай да бір электр энергиясын тұтынушы құрылғыны жалғаса, ток көзінің электр өрісінің әсерінен олардан ток өтеді. Ток көзімен өзара жалғасқан өткізгіштер және электр энергиясын тұтынушылар (шамдар, электр пеші, электр- және радиоқондырғылар) электр тізбегін құрайды. Тізбекте тұрақты ток (яғни, уақыт өтуіне байланысты өзгермейтін ток) жүруі үшін тізбек тұйықталған болуы керек. Егер де тізбек үзілсе, онда оның бойымен ток жүрмейді. Тізбектегі токты ажыратып және қосатын батырма, ажыратып-қосқыш, кілт және басқа құрылғылар жұмысы осыған негізделген. Мектеп тәжірибелерінде қолданылатын ажыратқыштардың кейбірі 23-суретте көрсетілген. 24-суетте жасырын электр өткізгіштерді ажыратып және қосу үшін пайдаланылатын қатарлы ажыратқыштар кескінделген. Электр құралдары мен тұрмыс жабдықтарын электр желісіне қосу үшін арнайы қосқыштар пайдаланылады, мысалы штепсельді розетка (25, а-сурет) және вилка (25, б-сурет). Тізбек тұйықталғанда ток көзіндегі электр өрісі 300 000 км/с жылдамдықпен өткізгіш бойымен тарайды және бір мезетте зарядталған еркін бөлшектер реттелген қозғалысқа түседі – тізбекте ток пайда болады. Тізбектегі ток бағытына оң заряд бағыты, яғни оң үйектен теріс үйекке қарай бағытталған бағыт алынады. Бұл келісім ХІХ ғасырдың бірінші жартысында қабылданып, содан бері электр тогы теориясының барлық ережелері мен заңдарында ескеріледі. Металл өткізгіштердегі ток теріс зарядталған бөлшектердің (электрондар) ток көзінің теріс үйегінен оң үйегіне қарай қозғалысынан пайда болады. Бұл жағдайда ток бағыты мен оны тасмалдаушылардың бағыттары қарама-қарсы. Қышқыл, тұз және сілті ертінділерінде (электролиттер) ток тасмалдаушы оң және теріс иондар. Алғашқысы "+” ток көзінен "–”-не , ал екіншісі — "–”-нен "+”-не қарай бағыттала қозғалады. Сұлбадағы әрбір тізбек элементін арнайы шартты белгілермен белгілейді. Кейбір шартты белгі түрлері 2-кестеде және ішкібетте берілген. Электр сұлбасының мысалдары 26-суретте көрсетілген. Бұл сұлбаның әрқайсында екі электр шамы бар. Дегенмен олар әртүрлі тәсілмен қосылған. 26, а-суретте көрсетілген шамдардың жалғануын тізбектей қосу, ал 26, б-суреттегі шамдардың қосылуын параллель қосу деп атаймыз. 

V. ДК.Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу. 1. Егер бөгде күштер, 10 Кл электр мөлшерін ток көзінің бір полюсінен екіншісіне ауыстырғанда, 30 Дж жұмыс жасаса, онда ток көзінің  ЭҚК-і қандай болады?  

VI. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру:

1.      Электр тогы дегеніміз не?

2.      Электр тогы пайда болу және ұзақ сақталу үшін қажетті және жеткілікті шарттарға не жатады?

3.      Қандай құрылғыларды ток көздері деп атайды?   ЭҚК деп нені айтады?

VII.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §35