Základní škola Zlín, Nová cesta 268, příspěvková organizace Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika 6 Tematický okruh Elektrický obvod Téma Elektrický proud v kapalinách a plynech Název VY_32_INOVACE_19_22_elektricky_proud_v_kapalinach_a_plynech Určení 6. ročník Autor Mgr. Tomáš Bobál Vytvořeno Duben 2013 Anotace Určeno pro výuku a domácí přípravu žáků. Žák pozná za jakých okolností vedou elektrický proud kapaliny a plyny.

Elektrický proud v kapalinách a plynech Sestavíme obvod: zdroj, žárovka, ampérmetr. Na jednom místě ho přerušíme tím, že vodiče vyvedeme na měděné plechy, které ponoříme do akvária s kapalinou. Měříme proud: Výsledky závisí na tom, jaká kapalina je v akváriu: destilovaná voda ⇒ žárovka nesvítí, minimální proud 10 µA voda z vodovodu ⇒ žárovka nesvítí, obvodem teče malý proud 5 mA minerálka Magnesia ⇒ žárovka nesvítí, proud 7mA, voda se solí ⇒ žárovka svítí, proud 200 mA.   Elektrický proud v kapalinách a plynech

Do vody nasypeme kuchyňskou sůl (NaCl). 4,5 Sůl se ve vodě rozpustí, vzniknou kladné ionty Na+ a záporné ionty Cl‒, které se ve vodě neuspořádaně pohybují. Na+ Cl¯ Po uzavření spínače se v obvodu i mezi elektrodami vytvoří elektrické pole. Jeho působením se kladné ionty Na+ pohybují k záporné elektrodě, záporné ionty Cl‒ ke kladné elektrodě. Žárovka svítí. Elektrický proud vedou i vodné roztoky některých dalších látek, např. roztok skalice modré (CuSO4), octanu olovnatého nebo roztok kyseliny sírové (H2SO4). Kapaliny, které obsahují volné ionty, vedou elektrický proud a nazývají se elektrolyty.

Elektrický proud v kapalinách a plynech Za normálních podmínek plyny elektrický proud nevedou. V plynech mohou vznikat ionty například zahřátím na vysokou teplotu nebo silným elektrickým polem. Jedním z důsledků vedení elektrického proudu v plynech jsou výboje, například blesk.

Rühmkorffův induktor (v 19. stol.) Zařízení slouží jako zdroj vysokého napětí. Používá se k demonstraci elektrické jiskry, k výbojům ve vakuových trubicích, k napájení rentgenových trubic atp. Jeden milimetr dlouhá jiskra je způsobena napětím 3 kV.

Ruhmkorffův induktor – princip Na vstupní svorky se přivádí zpravidla stejnosměrné napětí 6 až 8 V, na výstupu vzniká pulsující napětí se špičkami až 150kV. Těleso s cívkami slouží jako transformátor a elektromagnet současně. Kladívko rychle kmitá (jako u elektrického zvonku) a přerušuje tak primární obvod…

Značně ionizovaný plyn nazýváme plazma. Pokus: Při určité vzdálenosti elektrod neprochází žádný měřitelný proud. Vložíme mezi elektrody zapálenou svíčku a začne procházet proud a plamínek se vychýlí k desce se záporným napětím. Plamínek obsahuje velké množství kladných iontů a ty jsou přitahovány k záporné elektrodě. Značně ionizovaný plyn nazýváme plazma.

Svítící trubice nazýváme výbojky. Pokus: K Rühmkorffovu induktoru připojujeme postupně trubice se vzduchem, jehož tlak se postupně snižuje. 10 torr 1,3 kPa – objevuje se úzký vlnící se pruh výboje další snižování tlaku ⇒ výboj se rozšiřuje ⇒ výboj vyplňuje celou trubici - doutnavý výboj. Pokus: K Rühmkorffovu induktoru připojujeme postupně trubice s různými plyny. Různé světelné jevy závisí na tlaku plynu v trubici, barva světla je dána druhem plynu. Svítící trubice nazýváme výbojky.

Obloukový výboj je nejdůležitější pro technickou praxi – svařování elektrickým obloukem. Při dotyku elektrod jimi začíná procházet vysoký proud. Zdaleka největší elektrický odpor je v místě dotyku tyčinek, proto se toto místo značně zahřívá - teplota např. 4 000 °C. Tak se ionizuje vzduch v blízkosti tyčinek a po jejich oddálení mezi nimi i nadále protéká proud - výboj v plynu.

Elektrody poměrně rychle uhořívají. Výboj vydává intenzivní světlo, které obsahuje ultrafialovou složku a je nebezpečné pro lidský zrak.

Obloukový výboj se dříve používal na svícení – nejstarší elektrický zdroj světla. Obloukovou lampu význačně zdokonalil na konci 19 stol. český vynálezce František Křižík. Používaly se také v promítačkách Byly náročné na obsluhu a skýtaly horší kvalitu obrazu než xenonové výbojky, které je v druhé polovině 20. století nahradily.

Elektrický proud v kapalinách a plynech Použité zdroje: RAUNER, Karel. Fyzika 6: učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia. 1. vyd. Plzeň: Fraus, 2004, 120 s. ISBN 80-723-8210-1. MICROSOFT CORPORATION. Obrázky a jiný obsah [online]. 2012 [cit. 2012-09-01]. Dostupné z: http://office.microsoft.com