Проводники полупроводники и непроводники электричества 8 класс физика конспект урока
Обновлено: 10.07.2024
В прошлом уроке мы уже упоминали о проводниках и диэлектриках. Мы определили их как вещества, в которых присутствуют или отсутствуют свободные электроны. Именно они осуществляют перенос электрического заряда. В проводниках они есть, а в диэлектриках — нет.
И все же, главная особенность, которую мы будем рассматривать — это способность проводить ток или передавать электрический заряд. По этой способности вещества делят на три основных класса: проводники, полупроводники и диэлектрики. В данном уроке мы дадим определение каждому классу веществ, рассмотрим природу полупроводников, с которыми мы раньше не встречались.
Проводники
Начнем с определения.
Проводник — это тело, через которое электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному.
- металлы
- почва
- вода с растворенными в ней солями, кислотами или щелочами
- графит
Самыми лучшими проводниками являются металлы (рисунок 1). Максимальной проводимостью обладают серебро, медь и алюминий.
Наши тела тоже проводят электричество. Мы являемся очень своеобразными проводниками. Это легко проверить, дотронувшись до любого заряженного тела, например, до лепестков электроскопа. Заряд перейдет на нас, а затем уйдет через пол в землю.
Во всех этих веществах и в нашем теле есть свободные электроны, которые и переносят заряд.
Непроводники
Диэлектрик/непроводник — это тело, через которое электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному.
- эбонит
- янтарь
- резина
- фарфор
- пластмасса
- шелк
- масло
- капрон
- воздух и газы
- стекло
- сухое дерево
Все эти вещества объединяет отсутствие свободных электронов. Они же применяются для изготовления изолятов или изоляции.
Полупроводники
Эти тела по способности передавать электрические заряды занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками.
Полупроводник — это тело, которое не проводит электричество при низких температурах, но начинают проводить электричество при более высоких температурах.
Что это означает? Дело в том, что при низкой температуре полупроводники являются диэлектриками. Они не способны передать какой-то заряд.
Повысим температуру. Атомы вещества начинают сильнее колебаться около положений своего равновесия. Эти колебания достигают такой силы, что электроны, находящиеся на внешних оболочках атомов (валентные электроны) становятся свободными. Так полупроводник становится проводником.
Какой характерной особенностью обладают полупроводники? С повышением температуры их проводимость возрастает. Интересно, что у металлов она, наоборот, будет уменьшаться.
Обратите внимание, что эта температура не всегда является очень высокой. Например, для кремния и германия она составляет около $20 \degree C$.
- оксиды и сульфаты металлов
- германий
- кремний
- некоторые органические вещества
Из-за своих свойств полупроводники широко применяются в технике. Часто их используют как своеобразные термометры. Например, их используют как температурно зависимые резисторы. Это позволяет контролировать протекание тока при определенных температурах. Когда она достигает критической отметки, какой-то участок цепи перестает проводить ток или, наоборот, начинает. Более подробно об электрической цепи и ее составляющих мы будем говорить в следующих уроках.
Полупроводники начинают проводить электричество и при других воздействиях на них:
- воздействие света
- пропускание потока быстрых частиц
- введение примесей
Фотопроводимость — это явление повышения проводимости вещества под воздействием света.
Это явление позволяет использовать полупроводники в системах дистанционного управления и сигнализации. Можно сказать, что область применения полупроводников в технике сама по себе очень широка. Они являются составной частью микросхем в телевизорах, компьютерах, радио, используются при создании транзисторов, диодов и др.
Проводимость и электризация
Отметим важный момент. Никогда не стоит путать электризацию и проводимость.
Тела, не являющиеся проводниками, вполне могут обладать способностью наэлектризовываться.
Электризация происходит при непосредственном соприкосновении тел. Проводимость же возникает внутри тела.
В ходе электризации одно тело теряет электроны, а другое приобретает. Проводимость или электрический ток (подробнее в следующем уроке) описывает упорядоченное движение частиц внутри тела.
Упражнения
Упражнение №1
Почему заряженный электроскоп разряжается, если его шарика коснуться рукой?
Наше тело является проводником электричества. Когда мы касаемся шарика заряженного электроскопа, заряд (свободные электроны) переходит в наше тело. При нашем соприкосновении с полом и землей, заряд уйдет туда. Так происходит, если электроскоп заряжен отрицательно.
Если же электроскоп заряжен положительно, то коснувшись его, мы нейтрализуем заряд, сообщив ему некоторое количество электронов. Ведь, являясь проводником, в нашем теле имеется большое количество свободных электронов.
Упражнение №2
Почему стержень электроскопа изготавливают из металла?
Металлы — хорошие проводники. Металлический стержень может передавать заряд от шара к лепесткам.
Если сделать стержень из диэлектрика, то заряд передаваться не будет, электроскоп окажется нерабочим.
Упражнение №3
К шарику незаряженного электроскопа подносят тело, заряженное положительно, не касаясь его. Какой заряд возникнет на листочках электроскопа?
Обратите внимание, что тело не касается электроскопа. При его приближении на шаре образуется отрицательный заряд, а на лепестках — положительный.
Электрическое поле положительно заряженного тела будет действовать на электроскоп, свободные электроны придут в движение. Силы притяжения между разноименными зарядами заставят их собраться на шаре. В другой части электроскопа (на лепестках) образуется недостаток электронов, образуется положительный заряд.
На этом уроке мы рассмотрим способность различных веществ проводить электричество. Проводить электричество – значит, передавать заряд. Поэтому в ходе урока мы познакомимся с процессами, которые способствуют или мешают передаче заряда.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Проводники, полупроводники и непроводники электричества"
На прошлом уроке мы уже затрагивали тему проводников и непроводников электричества. Сегодня мы остановимся на этом более подробно. Подобно хорошей и плохой теплопроводности, существует хорошая и плохая электропроводность.
Итак, проводники — это такие тела, которые обладают способностью передавать электрические заряды от заряженного тела к незаряженному.
Как мы уже и говорили, металлы являются хорошими проводниками. Также, вода, соли, кислоты и щёлочи хорошо проводят электричество. Свободные электроны, перемещаясь по проводникам, передают тот или иной заряд.
Непроводники — это тела, которые не способны передавать заряды от заряженного тела к незаряженному.
На прошлом уроке мы уже выяснили, что резина и пластмассы не проводят электричество, поэтому часто используются для изоляции. Также, к непроводникам относятся газы, стекло, сухое дерево и т.д.
Наконец, существуют полупроводники. Это тела, которые не проводят электричество при низких температурах, но начинают проводить электричество при более высоких температурах. Как мы помним, с повышением температуры колебания молекул внутри тела возрастают. Поэтому, при достаточной амплитуде колебаний, в полупроводниках возникают свободные электроны и, соответственно, электрический ток. Примерами полупроводников являются германий и кремний, которые довольно широко используются людьми.
Полупроводники могут быть использованы в качестве термометров, поскольку их проводимость зависит от температуры. Также, их можно использовать как температурно зависимые резисторы (т.е. электрическое сопротивление будет увеличиваться с понижением температуры). Это нужно, например, для того, чтобы при достижении определённой температуры тот или иной участок цепи прекращал проводить ток, или же, напротив — начинал проводить ток. Более подробно о проводимости и электрическом сопротивлении мы поговорим немного позже.
Существует ещё и такое понятие, как фотопроводимость — это явление повышения электропроводности вещества под воздействием света. Это свойство широко используется для осуществления дистанционного управления и сигнализации. Существует довольно много приборов, основанных на изменчивости электропроводности в полупроводниках. Самые известные из них — это телевизор, радио и компьютер. Принцип работы аппаратуры подобной сложности объяснить довольно не просто на данном этапе, поэтому более подробно это будет изучено в старших классах.
Заметим ещё одну важную деталь: тела, не являющиеся проводниками, вполне могут обладать способностью наэлектризовываться. Ни в коем случае нельзя путать эти явления: электризация происходит при соприкосновении тел, а проводимость возникает внутри тела. Электризация происходит в результате перехода электронов от одного тела к другому, а электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Урок в 8 классе.
Проводники, полупроводники и непроводники электричества
Цель урока . Объяснить существование проводников, диэлектриков и полупроводников на основе электронных представлений.
Планируемые результаты обучения
Метапредметные : овладеть навыками самостоятельного приобретения знаний о проводниках, полупроводниках и диэлектриках;
постановки цели, планирования и самоконтроля и оценки результатов своей деятельности;
овладеть универсальными учебными действиями на примерах гипотез для объяснения проводимости металлов, полупроводниковых веществ;
развивать монологическую и диалогическую речь;
сформировать умения воспринимать, перерабатывать и предъявлять информацию в словесной и образной формах;
работать в группе;
приобретать опыт самостоятельного поиска и отбора информации с использованием интернет - ресурсов и справочной литературы.
Личностные : осознать необходимость самостоятельного приобретения знаний о проводниках, полупроводниках и диэлектриках;
формировать познавательный интерес;
развивать интеллектуальные и творческие способности; убеждённость в познании природы, самостоятельность в приобретении новых знаний, уважительное отношение друг к другу, к учителю.
Общие предметные : проводить наблюдение, планировать и выполнять опыты;
объяснять, анализировать полученные результаты и делать выводы; применять полученные знания на практике;
кратко и четко отвечать на вопросы по закреплению материала.
Частные предметные : объяснять проводимость электрического заряда металлами, полупроводниковыми веществами; непроводимость электрического заряда диэлектриками;
Использовать полученные знания в повседневной жизни.
Организационный момент.
Проверка готовности к уроку, выяснение вопросов по домашнему заданию.
Повторение теоретического материала .
- Объясните электризацию тел при соприкосновении.
- Почему при электризации трением на телах появляются равные по значению, но противоположные по знаку заряды?
- Как передаётся заряд гильзе от тела, наэлектризованного отрицательно?
- От чего зависит заряд, переходящий на ненаэлектризованное тело при соприкосновении с наэлектризованным телом?
Снимаем заряд с электрометра рукой.
-Почему при заземлении практически весь заряд тела уходит в землю?
Мотивация к изучению нового материала .
Обратите внимание, что стержень электрометра металлический. Как вы думаете, почему?
Проверим ваши предположения на опыте.
Соединим шары электрометров проволочным разрядником, держа его за изолирующую ручку. Стрелка заряженного электрометра опускается, а незаряженного – поднимается так, что углы между стрелкой и стержнем у обоих электрометров становятся равными.
Соединим электрометры стеклянной палочкой. Изменений в показаниях приборов не наблюдается.
- Какой вывод можно сделать о перемещении зарядов по разным телам из проведённых опытов? Вывод: Перемещение зарядов происходит неодинаково.
. Изучение нового материала.
Выясним, почему так происходит.
На предыдущих уроках мы с вами познакомились со строением атома. Повторим, что мы знаем о строении атома.
- Какое строение имеют металлы?
-Как расположены атомы в кристаллах?
Атомы в кристаллах расположены в строгом порядке, образуя кристаллическую решетку. У таких атомов валентные электроны (электроны, находящиеся на внешней оболочке атома) слабее других притягиваются к ядру. Они могут одновременно взаимодействовать с несколькими ядрами
атомов. Так как атомы (ионы) в узлах кристаллической решетки колеблются, то такие электроны все время могут переходить от одного атома к другому,
т. е. совершать беспорядочное движение с огромными скоростями. В электрическом поле эти электроны перемещаются против поля и обусловливают перенос электрических зарядов в веществе. Такие
электроны получили название электронов проводимости. Тела, которые имеют большое число электронов проводимости, называются проводниками.
Через них электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному. Из предыдущих опытов мы выяснили, что хорошими проводниками электричества являются металлы , а также тело человека . К проводникам электрического тока также относятся растворы и расплавы электролитов, оксиды металлов, почва.
У многих веществ внешние электроны атомов сильно связаны со своими ядра ми. Они не имеют электронов проводимости. Такие вещества не переносят электрические заряды. Их называют непроводниками электричества или диэлектриками. К ним относятся эбонит, фарфор, резина, различные пластмассы . Тела, изготовленные из диэлектриков, называют изоляторами ( от итальянского слова изоляро - уединять).
Таким образом, по способности передавать электрические заряды вещества делятся на проводники и непроводники электричества.
Практическое применение проводников и диэлектриков.
Проводники и диэлектрики находят широкое применение в жизни и технике. Например, при работе с электричеством используются отвёртки с пластмассовыми ручками, используются резиновые перчатки. Кроме того, требуется оборудование всегда держать сухим, так как многие диэлектрики, например, стекло, являются изоляторами только в сухом виде, и утрачивают свои изолирующие свойства, если влажность воздуха повышена. Это происходит потому, что во влажном воздухе образуется проводящая плёнка воды. Наблюдаем это с помощью опыта.
Лампочка соединена проводками со стеклянной палочкой. Нагреваем палочку над спиртовкой, лампочка загорается. Делаем вывод: при нагревании вещество может изменять свою электропроводимость. Изменение изолирующих свойств вещества в зависимости от его состояния также находит очень широкое применение в технике.
В природе существуют тела, которые занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками по способности передавать электрические заряды. Их называют полупроводниками . Среди полупроводников большое применение получили германий и кремний. При повышении температуры атомы в узлах кристаллической решётки полупроводников колеблются настолько интенсивно, что химические связи между соседними атомами могут разорваться. При дальнейшем повышении температуры валентные электроны становятся свободными, и под действием электрического поля в полупроводнике возникает электрический ток.
Способность полупроводников проводить электрический ток возникает также при действии на них света, при наличии примесей.
Историческая справка. В 1873 году английские электрики Мэй и Смит при испытании подводного кабеля применили в качестве изоляции селен. В процессе испытания было замечено, что при освещении сопротивление селена меняется. Явление увеличения электропроводности полупроводника при освещении называется фотопроводимостью и находит очень широкое применение в технике.
Благодаря своим свойствам полупроводники используют при создании транзисторов, фоторезисторов, полупроводниковых диодов и другой сложнейшей аппаратуры.
5 .Закрепление материала.
Повторение теоретического материала.
-На какие группы делятся вещества по способности передавать электрические заряды?
- Какие тела называются проводниками? Приведите их примеры?
-Какие тела называются диэлектриками? Приведите примеры диэлектриков.
- Какие тела относятся к полупроводникам?
-Каковы особенности полупроводников?
-Где они применяются?
№ 1194( Сборник задач В.И.Лукашик).
Распределить предложенные в задании вещества в 2 столбика: проводники и диэлектрики.
Данный план-конспект является частью разработки мультимедийного урока по теме "Электроскоп. Проводники и непроводники". Урок соответствует ФГОС, органичной частью урока является исследовательская деятельность учащихся, используемые формы работы предполагают работу в парах, самостоятельную работу учащихся.
Тип урока: комбинированный.
- знакомство с понятиями проводники и непроводники электричества;
- знакомство учащихся с новыми приборами, их устройством и назначением;
- развитие мышления и памяти; умений правильно использовать новые термины.
Образовательная: познакомить с веществами, проводящими и непроводящими заряды; ознакомить с применением проводников и диэлектриков на практике; раскрыть принцип работы электроскопа и электрометра.
Воспитательная: создание ситуаций самостоятельного поиска решения поставленных задач; воспитание уважительного отношения к мнению другого человека.
Развивающая: развитие навыков исследовательской деятельности; развитие познавательного интереса к предмету.
Формы работы: работа с раздаточным материалом; групповые формы: работа
(в парах); самостоятельная работа; экспериментальное исследование.
Оборудование к уроку:
персональный компьютер, мультимедийный проектор, мультимедийная презентация (приложение 1), раздаточный материал (приложение 2), стеклянная и эбонитовая палочки, два демонстрационных электрометра, металлический стержень с изолирующей ручкой и длинная пластмассовая линейка, демонстрационный электроскоп, набор изоляционных материалов (бумага, полиэтилен, шерсть, шелк) и материалов, проводящих заряд (алюминиевая фольга, медный провод), стеклянные банки с полиэтиленовыми крышками, в которых проделаны отверстия.
Изучение нового материала
Закрепление учебного материала.
1.Организационный момент.
Приветствие, готовность к уроку. Создание условий для подготовки положительного настроя на уроке и подготовки учеников к продуктивной работе.
2. Этап проверки выполнения домашнего задания.
Выяснить степень усвоения знаний: проявления явления электризации, видов зарядов, определения положительного и отрицательного зарядов и их взаимодействие.
Какое было д/з? Есть ли вопросы по д/з? Что было непонятно, вызвало затруднения?
Вы принесли из дома баночки, фольгу. Мы собираемся изготовить прибор. А чтобы понять принцип его работы необходимы знания предыдущего урока.
Давайте вместе с вами их проверим, ответив на ряд вопросов.
Фронтальный опрос. Приложение 1.
1.Какая легенда связала янтарь с электрическими явлениями? Как увековечили греческое название янтаря?
Легенда о янтарном веретене. Янтарь по гречески — электрон.
2. Как можно наэлектризовать тело?
3. Какие заряды приобретают тела?
4. В каких случаях будем наблюдать отталкивание от наэлектризованного тела? Притяжение?
Одноименные заряды будут отталкиваться, а незаряженные и разноименные — притягиваться.
5. Можно ли передать электрический заряд от одного тела к другому, если да то каким образом?
Электрический заряд можно передать от одного тела к другому прикосновением.
6. Сколько родов электрических зарядов вы знаете?
Существует только два рода зарядов.
Положительный и отрицательный.
8. Как означают заряды на схемах рисунках и чертежах?
3. Изучение нового материала.
Где мы можем применить знания об электризации тел на практике?
4. Изготовление электроскопа. Приложение 2.
Применили мы знания об электризации тел? А как их применить? Что для этого необходимо из оборудования, которое у вас есть на рабочем столе? Ваши предложения?
Необходимо трением наэлектризовать палочку и поднести к прибору. Опишите ваши наблюдения.
Как вы назовете данный прибор? Он называется электроскоп. Это и будет темой нашего урока.
Что же мы будем изучать?
Устройство, принцип действия, назначение электроскопа. Приложение 2.
А можете, применив ваши знания, объяснить принцип работы электроскопа? В беседе с учениками выясняем принцип работы электроскопа. Отталкивание одинаковых зарядов. Понадобились нам знания предыдущего урока?
А для чего мы будем применять электроскоп? Для определения заряженных тел.
А можно ли определить величину заряда? Какой вы можете предложить эксперимент? Проведите его в парах. Какой вывод мы можем сделать? Чем больше заряд тела, тем больше угол между лепестками электроскопа.
Мы познакомились с электроскопом.
А для чего нужен этот прибор? Демонстрационный эксперимент с электризацией электрометра. А как вы назовете этот прибор?
Давайте сравним, что у них общего у электроскопа и электрометра и чем они отличаются? Подумайте, найдите (в учебнике, интернете).
Заполним таблицу сравнения общего и различий. Совместное заполнение таблицы. Приложение 2.
Выводы: Приборы имеют одинаковый принцип работы и назначение, отличаются устройством. Электрометр точнее, за счет конструкции и наличия шкалы.
Давайте посмотрим на конструкцию электроскопа и вспомним принцип его работы. А теперь ответьте на вопрос: для чего пластмассовая пробка? И почему стержень и шарик у электроскопа металлические? Давайте понаблюдаем. Демонстрационный эксперимент с двумя электрометрами. Соединяем электрометры пластмассовой линейкой. Что произошло? А почему? Продолжим эксперимент?
Соединяем электрометры металлическим стержнем с пластмассовой ручкой. А теперь что произошло? Почему? Как можно назвать эти вещества? Сравним определения с учебником.
Какую классификацию вы можете предложить? Сделаем схему. Для чего это нужно? Где может пригодиться?
Что мы изучили? С чем ознакомились? Что непонятно? В чем затруднения?
5. Закрепление учебного материала.
Давайте себя проверим. Выполним тест. (Приложение 1). Как вы справились с тестом? Хорошо поработали.
6. Домашнее задание.
На следующем уроке мы будем изучать интересное явление. Для того, чтобы его понять и объяснить, вам нужно хорошо приготовиться и выполнить д/з.
7. Рефлексия.
Перед тем, как попрощаться, ответьте на вопросы. Интересный был урок? Как вы работали на уроке? С каким настроением уходим?
Читайте также: