Электрический ток в вакумуе Презентация для проведения урока по физике для обучающихся второго курса по специальности «Сварщик» ГБОУ СПО «Нефтегорский государственный техникум» Автор: преподаватель физики Уколова В.А. Автор: преподаватель физики Уколова В.А.

Цель урока Изучить, осмыслить и усвоить новую учебную информацию, необходимую для формирования профессиональных компетенций

Задачи Образовательная:Образовательная: дать представление о новых понятиях, активизировать познавательную деятельность через исторический материал; Развивающая:Развивающая: способствовать формированию и развитию знаний необходимых для профессии; Воспитательная:Воспитательная: способствовать развитию культуры, чувства значимости профессии

Тип урока: Тип урока: формирование новых знаний Форма урока: Форма урока: лекция Оборудование и наглядность: Оборудование и наглядность: видеопроектор, компьютер, экран, видео презентация Межпредметные связи: Межпредметные связи: спец.предмет «Технология сварочных работ »

Эпиграф Эпиграф «Летая в космосе, нельзя не выходить в космос, как, плавая, скажем, в океане, нельзя бояться упасть за борт и не учиться плавать…Космонавт, вышедший в космос, должен уметь выполнить все необходимые ремонтно- производственные работы, вплоть до того, чтобы произвести нужную там сварку… Это не фантастика это необходимость, и чем больше люди будут летать в космосе, тем больше эта необходимость будет ощущаться». Сергей Павлович Королёв Сергей Павлович Королёв

Ход урока I. Организационный этап. Начало урока

II. Этап актуализации знаний

Форма 1. Фронтальный опрос Почему газ в обычных условиях диэлектрик Какой газ является проводником Что называется газовым разрядом Какой разряд называется дуговым Где применяется дуговой разряд Форма 2. Доклад обучающегося «Истории развития электрической дуги»

III. Этап целеполагания и мотивации

В конце 50-х годов прошлого столетия родилась новая отрасль человеческой деятельности – космонавтика. Об этом на весь мир возвестили сигналы первого советского спутника Земли, утвердив тем самым ведущую роль нашей страны в освоении космического пространства.

Полёт Ю.А. Гагарина доказал возможность человека жить и работать в космосе. А запланированный на 30-ые годы XXI века полет человека на Марс будет значительно отличаться от полетов сравнительно небольших автоматических аппаратов. Общая масса всего пилотируемого комплекса становится значительно больше, чем могут вывести на орбиту даже самые мощные ракеты-носители. Поэтому создавать гигантскую ракету для выведения с Земли всего межпланетного комплекса не имеет смысла. Проще отправлять его на околоземную орбиту по частям, из этих частей и собирать там комплекс, используя уже отработанные технологии сборки на орбите. Среди этих технологий ведущее место займет сварка. Сварка выручит и при ремонте вышедших из строя отдельных систем.

А возможна ли сварка в космосе? Ведь основные отличия космических условий от земных прежде всего глубокий вакуму. А мы знаем, что для сварки нужен электрический ток. Реально ли создание электрического тока в вакумуе? На все эти вопросы мы ответим, изучив сегодня тему: «Электрический ток в вакумуе»

IV. Этап введения нового материала

Вопросы 1. Вакуму 2. Явление термоэлектронной эмиссии 3. Вакумуный диод и триод 4. Электронные пучки 5.Электронно-лучевая трубка и её применение 6. Сварка в космосе

Вопрос 1 Вакуму

Ва́куму (от лат.vacuum пустота) среда, содержащая газ при давлениях значительно ниже атмосферного. Так что же такое вакуму? Обратимся к нашему физическому словарю

-электрический ток невозможен, т.к. возможное количество ионизированных молекул не может обеспечить электропроводность; -создать электрический ток в вакумуе можно, если использовать источник заряженных частиц; -действие источника заряженных частиц может быть основано на явлении термоэлектронной эмиссии.

Вопрос 2 Термоэлектронная эмиссия

- это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла. Нагретый металлический электрод непрерывно испускает электроны, образуя вокруг себя электронное облако. В равновесном состоянии число электронов, покинувших электрод, равно числу электронов, возвратившихся на него ( т.к. электрод при потере электронов заряжается положительно). Чем выше температура металла, тем выше плотность электронного облака.

Честь открытия термоэлектронной эмиссии принадлежит знаменитому Томасу Эдисону, который в 1883 году пытаясь продлить срок службы осветительной лампы с угольной нитью накаливания, ввел в баллон лампы, из которой откачан воздух, металлический электрод.

Вопрос 3 Вакумуные диод и триод

Электронная лампа - это устройство, в котором применяется явление термоэлектронной эмиссии. Вакумуный диод – это двухэлектродная ( 6- анод и 7 - катод ) электронная лампа. Внутри стеклянного баллона создается очень низкое давление. Нить накала, помещенная внутрь катода для его нагревания. Поверхность нагретого катода испускает электроны. Если анод соединен с + источника тока, а катод с -, то в цепи протекает постоянный термоэлектронный ток. Вакумуный диод обладает односторонней проводимостью. Т.е. ток в аноде возможен, если потенциал анода выше потенциала катода. В этом случае электроны из электронного облака притягиваются к аноду, создавая электрический ток в вакумуе.

Вакумуный триод Триод. Потоком электронов, движущихся в электронной лампе от катода к аноду, можно управлять с помощью электрических и магнитных полей. Простейшим электровакумуным прибором, в котором осуществляется управление потоком электронов с помощью электрического поля, является триод. Баллон, анод и катод вакумуного триода имеют такую же конструкцию, как и у диода, однако на пути электронов от катода к аноду в триоде располагается третий электрод, называемый сеткой. Обычно сетка это спираль из нескольких витков тонкой проволоки вокруг катода. Если на сетку подается положительный потенциал относительно катода, то значительная часть электронов пролетает от катода к аноду, и в цепи анода существует электрический ток. При подаче на сетку отрицательного потенциала относительно катода электрическое поле между сеткой и катодом препятствует движению электронов от катода к аноду, анодный ток убывает. Таким образом, изменяя напряжение между сеткой и катодом, можно регулировать силу тока в цепи анода.

Вопрос 4 Электронные пучки

Электронные пучки - это поток быстро летящих электронов в электронных лампах и газоразрядных устройствах. Свойства электронных пучков: - отклоняются в электрических полях; -отклоняются в магнитных полях под действием силы Лоренца; -при торможении пучка, попадающего на вещество возникает рентгеновское излучение; -вызывает свечение ( люминесценцию ) некоторых твердых и жидких тел ( люминофоров ); - нагревают вещество, попадая на него.

Вопрос 5 Электронно-лучевая трубка и её применение

ЭЛТ состоит из электронной пушки, горизонтальных и вертикальных отклоняющих пластин-электродов и экрана. В электронной пушке электроны, испускаемые подогревным катодом, проходят через управляющий электрод-сетку и ускоряются анодами. Электронная пушка фокусирует электронный пучок в точку и изменяет яркость свечения на экране. Отклоняющие горизонтальные и вертикальные пластины позволяют перемещать электронный пучок на экране в любую точку экрана. Экран трубки покрыт люминофором, который начинает светиться при бомбардировке его электронами. Существуют два вида трубок: 1)с электростатическим управлением электронного пучка (отклонение электронного пучка только лишь электрическим полем); 2) с электромагнитным управлением ( добавляются магнитные отклоняющие катушки ).

Электронный пучок в электронно-лучевой трубке

Применение электронно-лучевых трубок кинескопы в телеаппаратуре; дисплеи ЭВМ; электронные осциллографы в измерительной технике.

Вопрос 6 Сварка в космосе

Мы пришли к выводу, что в космосе в перспективе сварка на основе электронно-лучевого пучка. Такая сварка называется электронно- лучевой

Некоторые исторические факты 16 октября 1969 года советские летчики-космонавты Г.С. Шонин и В.Н. Кубасов.

На космическом корабле,используя установку «Вулкан», запустили автоматические процессы сварки электронным лучом, сжатой дугой низкого давления и плавящимся электродом. В условиях орбитального полета с помощью острофокусного электронного луча были выполнены: - автоматическая сварка тонколистовой нержавеющей стали и титанового сплава; - разделительная резка сплавов алюминия и титана; - исследования поведения ванны расплавленного металла большего объема, чем в условиях летающей лаборатории.

25 июля 1984 г. Летчики-космонавты В. Джанибеков и С. Савицкая вышли в открытый космос

С.Савицкая выполнила операции резки, сварки, пайки и нанесения покрытий

1986 год Космонавты Л. Кизим и В. Соловьёв продолжили эксперименты, соединяя элементы крупногабаритных ферменных конструкций.

V. Этап первичного закрепления знаний

Итак, мы закончили изучать тему «Электрический ток в вакумуе» Фронтальный опрос 1. Что такое вакуму 2. Как создать электрический ток в вакумуе 3. Какое явление называется термоэлектронной эмиссией 4. Что такое электронный пучок. Какими свойствами он обладает 5. Назовите основные элементы электронно-лучевой трубки 6. Где применяется электронно-лучевая трубка 7. Какая сварка наиболее приемлема в космосе

VI. Этап подведения итогов.

Космос – самая активно развивающаяся часть науки и технологий, двадцать пять лет назад впервые в истории именно советские космонавты провели электросварку в открытом космосе. Ваша профессия будет востребована. Как сказал первый космический сварщик летчик-космонавт В. Кубасов сказал – «У сварки большое будущее не только на земле, но и в космосе».

VII. Домашнее задание. Физика: Учебник для 10 кл. общеобразовательных учреждений/ Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Соцкий. М., § Конспект лекции

VII. Рефлексия. Возвратитесь к цели урока и ответьте на вопросы: – Достигли ли мы целей, поставленных в начале своей работы? – Что понравилось на уроке? – Что не понравилось и вы хотели бы изменить? Спасибо за урок!