Тепловое действие тока опыт кратко

Занимательные опыты со статическим электричеством

Ольга Чугреева
Занимательные опыты со статическим электричеством

Занимательные опыты со статическим электричеством

Во всех проводимых в этом разделе опытах мы используем статическое электричество. Электричество называют статическим, когда ток, то есть перемещение заряда, отсутствует. Оно образуется за счет трения объектов. Например, шарика и свитера, шарика и волос, шарика и натурального меха. Вместо шарика иногда можно взять гладкий большой кусок янтаря или пластмассовую расческу. Почему мы используем в опытах именно эти предметы? Все предметы состоят из атомов, а в каждом атоме находится поровну протонов и электронов. У протонов заряд — положительный, а у электронов — отрицательный. Когда эти заряды равны, предмет называют нейтральным, или незаряженным. Но есть предметы, например, волосы или шерсть, которые очень легко теряют свои электроны. Если потереть шарик (янтарь, расческу) о такой предмет, часть электронов перейдет с него на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет к себе. Но, если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу.

Опыт №1. Понятие о электрических зарядах.

Цель: Показать, что в результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение электрических разрядов.

1. Воздушный шарик.

2. Шерстяной свитер.

Опыт: Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер и попробуем дотронуться шариком до различных предметов в комнате. Получился настоящий фокус!Шарик начинает прилипать буквально ко всем предметам в комнате: к шкафу, к стенке, а самое главное — к ребенку. Почему?

Это объясняется тем, что все предметы имеют определенный электрический заряд. Но есть предметы, например — шерсть, которые очень легко теряют свои электроны. В результате контакта между шариком и шерстяным свитером происходит разделение электрических разрядов. Часть электронов с шерсти перейдет на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет к себе. Но если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу. Шарик упадет.

Вывод: В результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение электрических разрядов.

Опыт №2. Танцующая фольга.

Цель: Показать, что разноименные статические заряды притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются.

1. Тонкая алюминиевая фольга (обертка от шоколада).

2. Ножницы. 3. Пластмассовая расческа. 4. Бумажное полотенце.

Опыт: Нарежем алюминиевую фольгу (блестящую обертку от шоколада или конфет) очень узкими и длинными полосками. Высыпем полоски фольги на бумажное полотенце. Проведем несколько раз пластмассовой расческой по своим волосам, а затем поднесем ее вплотную к полоскам фольги. Полоски начнут «танцевать». Почему так происходит? Волосы. о которые мы потерли пластмассовую расческу, очень легко теряют свои электроны. Их часть перешла на расческу, и она приобрела отрицательный статический заряд. Когда мы приблизили расческу к полоскам фольги, электроны в ней начали отталкиваться от электронов расчески и перемещаться на противоположную сторону полоски. Таким образом, одна сторона полоски оказалась заряжена положительно, и расческа начала притягивать ее к себе. Другая сторона полоски приобрела отрицательный заряд. легкая полоска фольги, притягиваясь, поднимается в воздух, переворачивается и оказывается повернутой к расческе другой стороной, с отрицательным зарядом. В этот момент она отталкивается от расчески. Процесс притягивания и отталкивания полосок идет непрерывно, создается впечатление, что «фольга танцует».

Вывод: Разноименные статические заряды притягиваются друг к другу, а одноименные отталкиваются.

Опыт №3. Прыгающие рисовые хлопья.

Цель: Показать, что в результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение статических электрических разрядов.

1. Чайная ложка хрустящих рисовых хлопьев.

2. Бумажное полотенце.

3. Воздушный шарик.

4. Шерстяной свитер.

Опыт: Постелим на столе бумажное полотенце и насыплем на него рисовые хлопья. Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к хлопьям, не касаясь их. Хлопья начинают подпрыгивать и приклеиваться к шарику. Почему? В результате контакта между шариком и шерстяным свитером произошло разделение статических электрических зарядов. Часть электронов с шерсти перешло на шарик, и он приобрел отрицательный электрический заряд. Когда мы поднесли шарик к хлопьям, электроны в них начали отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону. Таким образом, верхняя сторона хлопьев, обращенная к шарику, оказалась заряжена положительно, и шарик начал притягивать легкие хлопья к себе.

Вывод: В результате контакта между двумя различными предметами возможно разделение статических электрических разрядов.

Опыт №4. Способ разделения перемешанных соли и перца.

Цель: Показать, что в результате контакта не во всех предметах возможно разделение статических электрических разрядов.

1. Чайная ложка молотого перца.

2. Чайная ложка соли.

3. Бумажное полотенце.

4. Воздушный шарик.

5. Шерстяной свитер.

Опыт: Расстелим на столе бумажное полотенце. Высыплем на него перец и соль и тщательно их перемешаем. Можно ли теперь разделить соль и перец? Очевидно, что сделать это весьма затруднительно! Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к смеси соли и перца. Произойдет чудо! Перец прилипнет к шарику, а соль останется на столе. Это еще один пример действия статического электричества. Когда мы потерли шарик шерстяной тканью, он приобрел отрицательный заряд. Потом мы поднесли шарик к смеси перца с солью, перец начал притягиваться к нему. Это произошло потому, что электроны в перечных пылинках стремились переместиться как можно дальше от шарика. Следовательно, часть перчинок, ближайшая к шарику, приобрела положительный заряд и притянулась отрицательным зарядом шарика. Перец прилип к шарику. Соль не притягивается к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются плохо. Когда мы подносим к соли заряженный шарик, ее электроны все равно остаются на своих местах. Соль со стороны шарика не приобретает заряда, она остается незаряженной или нейтральной. Поэтому соль не прилипает к отрицательно заряженному шарику.

Вывод: В результате контакта не во всех предметах возможно разделение статических электрических разрядов.

Опыт №5. Гибкая вода.

Цель: Показать, что в воде электроны свободно перемещаются.

1. Раковина и водопроводный кран.

2. Воздушный шарик.

3. Шерстяной свитер.

Опыт: Откроем водопроводный кран таким образом, чтобы струя воды была очень тонкой. Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о шерстяной свитер, затем поднесем его к струйке воды. Струя воды отклонится в сторону шарика. Электроны с шерстяного свитера при трении переходят на шарик и придают ему отрицательный заряд. Этот заряд отталкивает от себя электроны, находящиеся в воде, и они перемещаются в ту часть струи, которая дальше всего от шарика. Ближе к шарику в струе воды возникает положительный заряд, и отрицательно заряженный шарик тянет ее к себе. Чтобы перемещение струи было видимым, она должна быть тонкой. Статическое электричество, скапливающееся на шарике, относительно мало, и ему не под силу переместить большое количество воды. Если струйка воды коснется шарика, он потеряет свой заряд. Лишние электроны перейдут в воду; как шарик, так и вода станут электрически нейтральными, поэтому струйка снова потечет ровно.

Вывод: В воде электроны могут свободно перемещаться.

Опыты с электричеством Опыты. Как рассказать детям про электричество без скуки? Конечно посредством опытов! Особенно про неопасное электричество, статическое.

Долгосрочный проект экспериментальной деятельности в средней группе детского сада «Занимательные опыты и эксперименты» Долгосрочный проект экспериментальной деятельности в средней группе детского сада «Занимательные опыты и эксперименты для детей» Тип проекта:.

Консультация для родителей «Занимательные опыты и эксперименты с детьми» МАДОУ № 218 «Детский сад общеразвивающего вида с приоритетным осуществлением деятельности по художественно-эстетическому направлению развития.

Мастер-класс «Занимательные опыты и эксперименты в непосредственно образовательной деятельности» Мастер – класс «Занимательные опыты и эксперименты в непосредственно образовательной деятельности»Цель мастер-класса: обучить участников.

Папка по самообразованию «Хочу все знать». Занимательные опыты и эксперименты для детей Люди, научившиеся… наблюдениям и опытам, приобретают способность сами ставить вопросы и получать на них фактические ответы, оказываясь.

«Занимательные опыты». Проект по познавательно-исследовательской деятельности Проект по познавательно- исследовательской деятельности. Тема: «занимательные опыты» Возраст детей: 3-4 года Срок реализации: 4 месяца Участники.

Проект «Занимательные опыты и эксперименты с неживой природой» Проект «Занимательные опыты и эксперименты с неживой природой» Тип проекта: исследовательски-творческий. Актуальность проекта: Мир вокруг.

Буклет для родителей на тему «Занимательные опыты с детьми в домашних условиях» Буклет «Занимательные опыты с детьми в домашних условиях» Как обуздать кипучую энергию и неуемную любознательность малыша? Как максимально.

Консультация «Занимательные опыты на кухне» Живые дрожжи Известная русская пословица гласит: «Изба красна не углами, а пирогами». Пироги мы, правда, печь не будем. Хотя, почему и нет?.

Знакомство дошкольников со статическим электричеством посредством опытно-экспериментальной деятельности Список опытов: 1. Шарики на стене 2. Шарики поссорились 3. Шарики подружились 4. Бумажное конфетти 5. Гибкая вода 6. Электричество в голове.

2.3. ОБНАРУЖЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

2.3. ОБНАРУЖЕНИЕ И ИЗУЧЕНИЕ ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

Первые же опыты с электрическим током[1] не могли не привести к открытию некоторых присущих ему свойств. Поэтому рассматриваемый период в истории электричества характеризуется главным образом обнаружением и изучением различных действий электрического тока. Исследования электрического тока, производившиеся в большом масштабе в первые годы XIX в., привели к открытию химических, тепловых, световых и магнитных его действий.

В 1800 г. вскоре после получения известия об изобретении вольтова столба члены Лондонского Королевского общества Антони Карлейль (1768–1840 гг.) и Вильям Никольсон (1753–1815 гг.) [1.6] произвели ряд опытов с вольтовым столбом, которые привели их к открытию нового явления: при прохождении тока через воду имело место выделение газовых пузырьков; исследовав выделявшиеся газы, они правильно установили, что это кислород и водород. Таким образом впервые был осуществлен электролиз воды. Вскоре после опубликования работ А. Карлейля и В. Никольсона (июль 1800 г.) немецкий физик Иоганн В. Риттер (1776–1810 гг.) также осуществил разложение воды током. После открытия действия тока на воду ряд ученых заинтересовался вопросом о том, к каким результатам приведет пропускание тока через другие жидкости. В том же 1800 г. голландский химик Вильям Крейкшенк (1745–1800 гг.), пропуская ток через раствор поваренной соли, получил на отрицательном полюсе едкий натр, не подозревая, что здесь имела место вторичная реакция: поваренная соль разлагалась на Na и Сl, причем натрий, жадно соединяясь с водой, образовывал едкий натр.

Указанные эксперименты положили начало исследованию химических действий гальванического тока, получивших впоследствии важное практическое применение.

Тепловые действия тока были обнаружены в результате накаливания тонких металлических проводников и воспламенения посредством искр легко воспламеняющихся веществ. Световые явления наблюдались в виде искр различной длины и яркости.

В 1802 г. итальянский ученый Джовани Д. Романьози (1761–1835 гг.) обнаружил, что электрический ток в проводнике вызывает отклонение свободно вращающейся магнитной стрелки, находящейся вблизи этого проводника. Однако тогда, в первые годы изучения электрического тока, явление, открытое Д. Романьози, имевшее, как впоследствии выяснилось, громадное значение, не получило должной оценки. Только позднее, в 1820 г., когда наука об электричестве достигла более высокого уровня, магнитное действие тока, описанное датским физиком Гансом Христианом Эрстедом (1777–1851 гг.), стало предметом глубокого и всестороннего изучения.

Среди многочисленных исследований явлений электрического тока, произведенных в первые годы после построения вольтова столба, наиболее выдающимися были труды первого русского электротехника, профессора физики Санкт-Петербургской Медико-хирургической Академии, академика Василия Владимировича Петрова (1761–1834 гг.), так как в них впервые была показана и доказана возможность практического применения электричества [2.1; 2.2; 2.20].

Поистине трагическая судьба постигла этого выдающегося ученого, который в истории русской физики, по словам бывшего президента Академии наук СССР академика СИ. Вавилова, по значению своих трудов «непосредственно следует за М.В. Ломоносовым». Какими же заслугами нужно было обладать сыну скромного приходского священника в г. Обояни (Курской губернии), чтобы удостоиться звания академика Петербургской Академии наук, значительная часть членов которой имела знатное происхождение, а многие были иностранцами. Несмотря на то что В.В. Петров был не только талантливым физиком и химиком, но и блестящим педагогом, основателем первого крупного физического кабинета, «превосходнейшего во всей Российской империи», он постоянно испытывал враждебное отношение официальных кругов. После смерти В.В. Петрова делается все для того, чтобы имя его было забыто. И это удалось. Целое поколение русских физиков в течение полувека (1834–1886 гг.) ничего не знали о своем выдающемся соотечественнике. И только в 1886 г. был обнаружен его главный труд «Известия о гальвани-вольтовских опытах» (СПб., 1803). Книга вызвала огромный интерес. Видные физики выступают с докладами о вкладе В.В. Петрова в отечественную электротехнику, в 1887 г. в журнале «Электричество» появляется первая статья о забытом русском электротехнике.

В 30-х годах нашего века были проведены более полные исследования трудов В.В. Петрова, а в 1935 г. Президиум ЦИК СССР принял постановление «Об ознаменовании столетия со дня смерти первого русского электротехника академика В.В. Петрова». В своих трудах по электричеству В.В. Петров собрал обширный опытный материал, который им был тщательно проанализирован. В.В. Петров глубоко понимал значение эксперимента для всестороннего изучения явлений природы. Он писал: «… гораздо надежнее искать настоящего источника электрических явлений не в умствованиях, к которым доселе только прибегали почти все физики, но в непосредственных следствиях самих опытов».

Будучи хорошо знакомым с опытами, производящимися с вольтовым столбом как в России, так и за границей, В.В. Петров пришел к правильному выводу о том, что наиболее полное и всестороннее изучение гальванических явлений возможно только при условии создания большой батареи, т.е. по современной терминологии источника электрической энергии высокого напряжения. Поэтому он добивается у руководства Медико-хирургической Академии выделения средств для постройки «такой огромной величины батареи, чтобы оною можно было надежнее производить такие новые опыты», каких не производил никто из физиков.

Рис. 2.3. Примерное расположение и соединение элементов в батарее Петрова

В апреле 1802 г. батарея В.В. Петрова, состоявшая из 4200 медных и цинковых кружков, или 2100 медно-цинковых элементов (В.В. Петров называл ее «огромная наипаче батарея»), была готова. Она располагалась в большом деревянном ящике, разделенном по длине на четыре отделения (рис. 2.3). Стенки ящика и разделяющих его перегородок были покрыты сургучным лаком. Общая длина гальванической батареи В.В. Петрова составляла 12 м — это был крупнейший в мире источник электрического тока. Как показали современные экспериментальные исследования с моделью батареи В.В. Петрова, электродвижущая сила этой батареи составляла около 1700 В, а максимальная полезная мощность 60–85 Вт. Ток короткого замыкания батареи не превышал 0,2 А. В.В. Петров вначале производил, как он указывал, уже известные опыты других физиков, а потом старался производить и такие опыты, «… о которых дотоле не имел … никакого известия».

Долгое время точная дата первых экспериментов с «огромной наипаче батареей» была неизвестна. Но в 1950 г. была обнаружена статья в журнале «Северный вестник» (1804 г.), в которой указывается дата первых публичных опытов В.В. Петрова — 1802 г. (рис. 2.4) [2.2].

Свои разнообразные опыты В.В. Петров подробно описал в своем труде — первой книге на русском языке, посвященной исследованиям в области гальванизма «Известие о галвани-вольтовских опытах …» (рис. 2.5).

Следует отметить, что и за границей не только до выхода в свет книги В.В. Петрова, но и в течение двух десятилетий после ее публикации не появилось не одного оригинального сочинения, в котором были бы с такой полнотой освещены явления электрического тока.

В.В. Петрову было хорошо известно, с каким интересом относятся в России к изучению явлений электрического тока. Поэтому он в своей книге подробно описал не только опыты с гальванической батареей, но и способы ее изготовления, ухода за ней, методику экспериментов и т.п. Важно подчеркнуть, что книга написана на русском языке, в первую очередь для тех русских людей, которые не владеют иностранными языками и живут в «отдаленных от обеих столиц местах».

Рис. 2.4. Страница из журнала «Северный вестник»

Рис. 2.5. Титульный лист книги В.В. Петрова

В книге В.В. Петрова описаны его опыты по электролизу различных жидкостей, исследованию явлений прохождения электрического тока в разреженном воздухе, наблюдению «светоносных» явлений, сопровождающих действие электрического тока, изучению тепловых действий тока.

В.В. Петров впервые подошел к пониманию того, что действие батареи основано на химических процессах, происходящих в гальваническом элементе медь — цинк, и правильно установил роль крайних металлических кружков, которые служили лишь проводниками электричества. В.В. Петров также верно указал на то, что окисление поверхности металлических кружков вызывает ослабление действия батареи.

Петровым была впервые установлена важнейшая закономерность в электрической цепи — зависимость тока в проводнике от площади поперечного сечения проводника. Он правильно указал на то, что при увеличении площади поперечного сечения проводника ток в нем возрастает. Поэтому В.В. Петров раньше всех предшественников Г. Ома, сформулировавшего в 1826 г. известный закон, носящий его имя, установил, что через вещества, обладающие большим сопротивлением, гальвани-вольтовская жидкость (так он называл электрический ток. — Авт.) может протекать лишь тогда, когда «количество ее весьма знатно увеличится», т.е. по современной терминологии при повышении напряжения в цепи. Термин «сопротивление» впервые введен в электротехнический язык В.В. Петровым.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ до 1 кВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА и до 1,5 кВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ до 1 кВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА и до 1,5 кВ ПОСТОЯННОГО ТОКА Область применения Вопрос. На какие РУ распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на РУ и НКУ напряжением до 1 кВ переменного тока и до 1,5 кВ

10.2. Воздействие электрического тока на человека

10.2. Воздействие электрического тока на человека Ток, проходящий через тело человека, действует на организм не только в местах контакта и путях протекания тока, но также и на кровеносную, дыхательную и сердечно-сосудистую системы.Виды травм, связанных с воздействием

Глава 7 Работа электрического потенциального поля

Глава 7 Работа электрического потенциального поля Перейдем к рассмотрению устройств преобразования энергии, в которых, так или иначе, используется электрическое потенциальное поле. Начнем с электростатических моторов. Например, мотор Франклина, рис. 70, отлично

1. Штурмовые действия

1. Штурмовые действия На третий день войны в Корее (1950–1953 гг.) истребители-бомбардировщики совершили первые вылеты на поддержку своих сухопутных войск, отступавших к югу. По признанию американского командования, летный состав не был к тому времени готов к войне. Способы

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ДО 1,5 КВ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Глава 4.1. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1 КВ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА И ДО 1,5 КВ ПОСТОЯННОГО ТОКА Область применения Вопрос 1. На какие распределительные устройства распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на распределительные устройства

§ 1.4 Природа электрического отталкивания и закон Кулона

§ 1.4 Природа электрического отталкивания и закон Кулона Электрические заряды постоянно испускают во всех направлениях частицы, разлетающиеся с постоянной скоростью вдоль прямых линий. Воздействие на заряд зависит лишь от расположения и скорости этих частиц возле

Глава 15 Внутренняя структура электрического потенциального поля

Глава 15 Внутренняя структура электрического потенциального поля Эфир, как и любая физическая среда, существование которой мы можем принять, вместе с Менделеевым, имеет определенные физические свойства. Менделеев писал об упругости данной среды в статье «Попытка

1.4.2. Обнаружение ЦВЗ с нулевым знанием

1.4.2. Обнаружение ЦВЗ с нулевым знанием Робастные ЦВЗ могут применяться в различных приложениях, соответственно, и требования к ним могут предъявляться различные. Можно выделить следующие категории требований к робастным ЦВЗ:— ЦВЗ обнаруживается всеми желающими. В этом

ГЛАВА 4 Что такое молния и гром. «Электрический указатель» Рихмана и «громовая машина» Ломоносова и Рихмана. Вклад Франклина в изучение атмосферного электричества

ГЛАВА 4 Что такое молния и гром. «Электрический указатель» Рихмана и «громовая машина» Ломоносова и Рихмана. Вклад Франклина в изучение атмосферного электричества «Электрический указатель» РихманаЛетом 1753 г. ведущие газеты России и Западной Европы опубликовали

1.4. ИЗУЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА

1.4. ИЗУЧЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА Важным и вполне закономерным шагом на пути изучения электрических явлений был переход от качественных наблюдений к установлению количественных связей и закономерностей, к разработке основ теории электричества. Наиболее

2.2. СОЗДАНИЕ ПЕРВОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА

2.2. СОЗДАНИЕ ПЕРВОГО ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В течение нескольких лет (1792–1795 гг.) А. Вольта не только повторил все опыты Л. Гальвани, но и произвел ряд новых исследований. И если Л. Гальвани искал причину обнаруженных им явлений как физиолог, то А. Вольта, будучи

2.5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА И МАГНИТА

2.5. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА И МАГНИТА Расширение и углубление исследований электрических явлений привели к открытию и изучению новых свойств электрического тока. О связи электрических и магнитных явлений говорили многие факты, наблюдавшиеся, в частности,

2.12. ПЕРВЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ

2.12. ПЕРВЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОСВЕЩЕНИЯ В 40–70 гг. XIX в. стали создаваться первые источники электрического освещения. Освещение является естественной и постоянной потребностью человека. Самым долгим был путь от лучины к свече и затем к масляной лампе. В первой

Тепловое действие тока.

Все проводники обладают сопротивлением движению тока, при этом происходит нагрев проводника. Это явление имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Например, тепловое действие тока широко используется в быту и на производстве в электронагревательных приборах, при электросварке и т.д.:

Большое количество электроприборов с повышенной мощностью, включённых через «тройники» в одну розетку, также может привести к возгоранию, так как все эти приборы подключаются параллельно и, согласно Первому закону Кирхгофа, в «тройнике» токи от каждой цепи будут суммироваться и могут превысить максимально допустимую величину для данной цепи (токи перегрузки), что приведёт к срабатыванию автомата защиты, а при неплотном контакте «тройника» с розеткой могут наступить более тяжёлые последствия, описанные выше.

Тепловое действие тока определяется по количеству выделенного тепла за единицу времени. Согласно Закону Джоуля-Ленца колличество выделенного тепла равно произведению квадрата силы тока, сопротивления и времени прохождения тока через проводник (в секундах). Единица измерения — Джоуль.

Мощность, затраченная на нагрев проводника, равна произведению квадрата силы тока в цепи и сопротивления проводника. Единица измерения — Ватт.

Плотность тока.

Эта физическая величина, которая показывает силу тока, проходящего через определённую площадь поперечного сечения проводника.

Плотность тока можно выразить фориулой: (ампер на единицу площади).

Если электрическая цепь имеет ничтожно малое сопротивление, то, согласно Закону Ома, сила тока в этой цепи будет очень велика. Если на каком-то участке цепи уменьшить площадь поперечного сечения проводника в 10 раз, то, учитывая, что сила тока на всех участках неразветвлённой цепи одинакова, окажется что все электроны теперь будут проходить через «узкое горлышко». При этом они будут сталкиваться с атомами кристаллической решётки, отдавая свою энергию и вызывая сильнейший нагрев, способный привести к разрушению изоляции, возникновению короткого замыкания и пожару.

Каждый материал имеет свою предельно допустимую температуру нагрева, каждый проводник — свою температуру плавления, а каждый аппарат – предельно допустимое значение силы тока. Для того, чтобы не допустить токов перегрузки или короткого замыкания, в начале каждой электрической цепи устанавливается плавкий предохранитель. Его плавкая вставка имеет намного меньшую площадь сечения, чем провода или кабели защищаемой цепи, поэтому при превышении допустимой силы тока эта вставка сильно нагревается, что вызывает расплавление металла и разрыв проводника, тем самым, обесточивая защищаемую цепь.

В автоматических выключателях низковольтных цепей отключение происходит за счёт нагрева и последующего размыкания биметаллических контактов. После остывания контакты замыкаются вновь – аппарат готов к повторному включению.

Полный курс за 3 дня. Нормальная физиология

Представленный вашему вниманию полный курс предназначен для подготовки студентов медицинских вузов к сдаче экзаменов. Книга включает в себя лекции по нормальной физиологии, написана доступным языком и будет незаменимым помощником для тех, кто желает быстро подготовиться к экзамену и успешно его сдать.

Оглавление

• Тема 1. Введение в нормальную физиологию
• Тема 2. Физиологические свойства и особенности функционирования возбудимых тканей
• Тема 3. Физиологические свойства нервов и нервных волокон
• Тема 4. Физиология мышц
• Тема 5. Действие постоянного тока на живые ткани. Хронаксиметрия

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Полный курс за 3 дня. Нормальная физиология предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Тема 5. Действие постоянного тока на живые ткани. Хронаксиметрия

Постоянный ток в настоящее время находит все более широкое применение в клинической практике, как для диагностики поражений нервов и мышц (например, хронаксиметрия — метод определения возбудимости периферических нервов и скелетных мышц), так и для физиотерапии ряда заболеваний (например, использование постоянного тока для введения лекарственных веществ — метод электрофореза — или с целью повышения эластичности послеоперационного рубца).

Постоянный ток — это ток, постоянный по силе и направлению. Он меняет свою величину только дважды — в момент замыкания цепи (при этом амплитуда резко возрастает с нуля до определенного значения) и в момент размыкания цепи (при этом амплитуда резко снижается с определенной величины до нуля). Таким образом, постоянный ток, в отличие от переменного, будет действовать на живые ткани только в момент замыкания и размыкания цепи. После замыкания цепи и ответной реакции в тканях начинается адаптация к действию постоянного тока.

Известно, что в момент замыкания цепи постоянного тока возбуждение возникает под катодом, а при размыкании — под анодом (Полярный закон Пфлюгера). В 1859 г. Пфлюгер провел следующий опыт. Умерщвляя участок нерва под одним из электродов и устанавливая на неповрежденный участок другой электрод, он обнаружил, что при соприкосновении с неповрежденным участком катода возбуждение возникает только при замыкании цепи постоянного тока, а если катод установить на поврежденный участок ткани, а анод на неповрежденный, то возбуждение возникает только при размыкании цепи. Таким образом Пфлюгер пришел к выводу, что при действии постоянного тока на возбудимую ткань в момент замыкания цепи возбуждение возникает над катодом, а при размыкании — над анодом. Порог раздражения при размыкании цепи, когда возбуждение возникает над анодом, значительно выше, чем в момент замыкания цепи. Это можно объяснить изменением мембранного потенциала, которое вызывается постоянным током.

В момент замыкания цепи в области приложения к поверхности ткани положительно заряженного анода увеличивается положительный потенциал на наружной поверхности клеточной мембраны, т. е. происходит ее гиперполяризация, при этом увеличивается мембранный потенциал, поэтому при замыкании цепи постоянного тока возбуждение над анодом не возникает. Это явление не сопровождается изменением ионной проницаемости клеточных мембран и получило название пассивной гиперполяризации.

В момент замыкания цепи в области приложения отрицательно заряженного электрода — катода — положительный заряд на наружной поверхности клеточной мембраны снижается. Возникают пассивная деполяризация и снижение величины мембранного потенциала. В момент замыкания цепи повышается проницаемость мембраны для ионов натрия, что увеличивает явление деполяризации, что в свою очередь способствует еще большему увеличению натриевой проницаемости.

Прохождение постоянного электрического тока через живую ткань сопровождается изменением ее физических и химических свойств. Для обозначения этих изменений введен термин «электротон». Изменения, которые происходят над катодом, получили название «катэлектротон», под анодом — «анэлектротон». Изменения, возникающие на расстоянии 1 см от электронов, называются «периэлектротон», они противоположны изменениям, возникающим на катоде и на аноде.

В момент замыкании цепи происходят определенные сдвиги физиологических и физико-химических свойств.

Под катодом происходит повышение возбудимости и проводимости ткани, падает активность ацетилхолинэстеразы, увеличивается количество ацетилхолина, выделяется аммиак.

Под анодом понижаются возбудимость и проводимость ткани, повышается активность холинэстеразы, уменьшается содержание ацетилхолина, накапливается витамин В₂, выделяется углекислый газ.

При продолжительном действии постоянного электрического тока под катодом увеличивается критический уровень деполяризации, т. е. возрастает порог раздражения. Наряду с этим происходит снижение амплитуды потенциала действия, так как длительное повышение натриевой проницаемости над катодом в момент замыкания цепи приводит к ее аккомодации. Накопление под катодом ацетилхолина также способствует понижению возбудимости за счет развития стойкой деполяризации. Это явление — повышение возбудимости над катодом, которое затем сменяется ее снижением, получило название катодической депрессии и было изучено учеником Н. Е. Введенского Б. Ф. Вериго.

В зависимости от расположения электродов различают восходящее и нисходящее направление тока. При восходящем направлении ближе к мышце располагается анод, а при нисходящем — катод.

Ответная реакция ткани зависит не только от направления постоянного тока, но и от его силы. Различают слабый (пороговый), средний и сильный постоянный ток.

Слабый ток вызывает ответную реакцию в мышце или при восходящем или при нисходящем направлении только в момент замыкания цепи. В момент размыкания цепи ответной реакции не возникает, так как под анодом развивается только местное возбуждение, которое не проводится к мышце.

Средний ток при восходящем и при нисходящем направлении вызывает ответную реакцию как при замыкании, так и при размыкании цепи. В момент замыкания цепи под катодом, а в момент размыкания — под анодом возникает импульсное возбуждение, которое и вызывает сокращение мышцы.

Сильный ток при восходящем направлении вызывает ответную реакцию при размыкании цепи, а при нисходящем — только в момент ее замыкания, когда возбуждение возникает под электродом, расположенным ближе к мышце.

В момент замыкания цепи сильного постоянного тока восходящего направления под катодом возникает распространяющееся возбуждение, но в момент действия сильного постоянного тока под анодом резко понижаются возбудимость и проводимость, что блокирует проведение возбуждения от катода через область анода.

Аналогичный блок проведения возбуждения создается под анодом при размыкании цепи постоянного тока нисходящего направления за счет возникновения катодической депрессии.

Хронаксиметрия — один из методов диагностики функционального состояния нервов и мышц с помощью постоянного электрического тока. Для характеристики возбудимости ткани необходимо определить минимальный порог раздражения (реобазу) и минимальное время, в течение которого ток, по силе или по напряжению равный удвоенной реобазе, должен возбудить ткань (хронаксия).

Хронаксия — это величина, характеризующая скорость возникновения возбуждения в ткани. Чем быстрее возбуждается ткань, тем короче ее хронаксия. Хронаксия измеряется в тысячных долях секунды, реобаза — в вольтах или миллиамперах.

Лабильность и хронаксия тесно связаны между собой, так как быстро протекающий процесс возбуждения характеризуется быстрым возникновением, и, наоборот, медленное протекание процесса возбуждения сочетается с длительным его возникновением. Таким образом, измерение хронаксии можно использовать для характеристики лабильности тех или иных образований. Хронаксия и лабильность ткани находятся в обратно пропорциональной зависимости. Чем больше хронаксия, тем меньше лабильность ткани, и наоборот — при низкой хронаксии лабильность ткани высокая.

Для определения хронаксии пользуются прибором хронаксометром. Он позволяет дозировать время действия тока на ткань и его силу. В хронаксометре имеются два электрода, отличающиеся друг от друга по размерам: анод — большой электрод, катод — малый электрод. В связи с этим густота электрических линий у анода незначительна и раздражающий эффект практически отсутствует, поэтому большой электрод называется индифферентным. Густота электрических линий на катоде примерно в 100 раз больше, чем на аноде, и он обладает выраженным раздражающим действием. Этот электрод называется дифферентным, или активным.

При исследовании проводят определение хронаксии эфферентных (моторную хронаксию) и афферентных (сенсорную хронаксию — зрительную, слуховую) систем. При исследовании моторной хронаксии проводят измерение хронаксии двигательного нервного ствола и иннервируемой им мышцы. При исследовании берут те участки нервного ствола, где он наиболее поверхностно располагается к коже, чтобы вызванная раздражением реакция была достаточной.

При исследовании мышц раздражение наносится на их двигательную точку — проекцию на коже места входа нервного ствола в данную мышцу. Для обнаружения этих точек используют системы их топографии. Передача возбуждения с одного нейрона на другой, а также с нейрона на мышцу возможна только при близких величинах их хронаксии. Это явление получило название изохромизма. Если хронаксии мышцы и нерва отличаются друг от друга более чем в два раза, то передача возбуждения невозможна, что получило название гетерохромизма.