Od bursztynu do elektronu czyli historia prądu elektrycznego

Lekcja w tej formie została wykorzystana w trakcie realizacji festiwalu nauki w Gimnazjum Nr 1 i Nr3 w Tychach. Pokazy zostały wówczas wzbogacone zajęciami skierowanymi do młodzieży gimnazjalnej, promującymi bezpieczne użytkowanie urządzeń elektrycznych, pod tytułem "Nie naśladuj potworów".

W zbliżonej formie poniższy plan pokazów można wykorzystać podczas realizacji lekcji powtórzeniowej omawiającej zjawiska elektryczne w klasie III gimnazjum (np. podczas zajęć koła fizycznego) lub w liceum dla klas realizujących fizykę w zakresie podstawowym.

Cel główny:
- popularyzacja fizyki i historii fizyki wśród młodzieży gimnazjalnej,

Cele operacyjne:

uczeń zna:
- pojęcia, zjawiska i wielkości fizyczne dotyczące zjawisk elektromagnetycznych (klasa III gimnazjum)

uczeń rozumie:
- znaczenie nauk przyrodniczych w poznaniu otaczającego nas świata,

uczeń potrafi:
- wykorzystać wiedzę z zakresu zjawisk związanych z prądem elektrycznym w praktyce życia codziennego,
- dostrzec i wyjaśnić zjawiska o charakterze elektromagnetycznym w otaczającym nas świecie,
- opisać i przedstawić doświadczenia obrazujące zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego,
- dostrzec korelacje pomiędzy fizyką a techniką.

Metody:
- wykład,
- dyskusja,
- pokazy doświadczeń i ich interpretacja.

Środki dydaktyczne:
przyrządy dydaktyczne:
- bursztyn, laski szklane i ebonitowe,
- butelka lejdejska,
- maszyna elektrostatyczna,
- młynek Franklina,
- elektroskop,
- model ogniwa chemicznego,
- galwanometr,
- zasilacz stabilizowany, miernik uniwersalny,
- igła magnetyczna, magnes, elektromagnes,
- szyna Laplace'a,
- model silnika elektrycznego i prądnicy elektrycznej,
- transformator,
- cewka indukcyjna Ruhmkorffa,
- rurki Pluckera, oscyloskop,
- tablice dydaktyczne "Elektryczność i magnetyzm"

Czas realizacji: 1 godzina lekcyjna.

Przebieg zajęć.
1.Wstęp - przedstawienie znaczenia zjawiska przepływu prądu elektrycznego dla współczesnej cywilizacji.
2.Prezentacja podstawowych doświadczeń obrazujących rozwój poglądów na temat zjawisk elektromagnetycznych i dotyczących przepływu prądu elektrycznego.
3.Prezentacja tablic i przyrządów obrazujących "historię prądu elektrycznego".
4.Podsumowanie.

OD BURSZTYNU DO ELEKTRONU CZYLI HISTORIA PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

MOTTO:
"Z PRĄDEM ELKTRYCZNYM JEST PODOBNIE JAK Z MAŁŻEŃSTWEM, NAJPIERW JEST WYSOKIE NAPIĘCIE,
POTEM MAŁY PRĄD STAŁY,
A NA KONIEC PRĄD PRZEMIENNY"
J.Tati

Tablica obrazująca odkrycia w zakresie zjawisk elektrycznych od odkrycia własności elektrycznych bursztynu do odkrycia przez J. Thomsona elektronu.

VI w. p.n.e. - Tales z Miletu -opisuje elektryczne własności bursztynu,
XVII w.
1600 - Gilbert -elektryzowanie ciał przez tarcie,
1640 - Cabeo -oddziaływanie naelektryzowanych ciał,
1672 - Leibnitz -odkrycie iskry elektrycznej,
XVIII w.
1726 - Grey -odkrycie różnicy pomiędzy izolatorami, a przewodnikami,
1743 - Hansen -budowa maszyny elektrostatycznej,
1745 - Musschenbroeck -budowa kondensatora-butelki lejdejskiej,
1749- Franklin -odkrycie piorunochronu- można piorun odprowadzić przewodem elektrycznym,
1753- Canton -odkrycie indukcji elektrostatycznej i budowa elektroskopu,
1785- Coulomb -sformułowanie prawa rządzącego oddziaływaniem ładunków,
1786- Galvani -doświadczenie z żabimi udkami,
1789- Volta -ogniwo galwaniczne- chemiczne źródło prądu,
XIX w.
1800 - Carlise i Nicholson -przeprowadzenie elektrolizy wody,
1808 - Davy - budowa elektrycznej lampy łukowej,
1820 - Oersted -odkrywa magnetyczne własności prądu elektrycznego,
1820 -Ampere - opis siły elektrodynamicznej, budowa miernika elektrycznego,
1826 - Ohm -przewodnictwo elektryczne i opór elektryczny przewodników,
1829 -Jedlicka -budowa silnika elektrycznego,
1831 - Faraday -odkrycie zjawiska indukcji elektromagnetycznej,
1832 - Pixii -budowa prądnicy prądu przemiennego,
1840 - Grove -żarówka próżniowa,
1847 -Kirchhoff- sformułowanie praw obwodów elektrycznych,
1848 - Despretz -budowa łukowego pieca elektrycznego,
1850 - Ruhmkorff -budowa cewki indukcyjnej,
1854 -Gobel i Plucker- jarzeniówka,
1882 - Gaulard -budowa transformatora,
1886 -Thomson - odkrycie elektronu

ZESTAW DOŚWIADCZEŃ ZAPREZENTOWANYCH PODCZAS ZAJĘĆ ([3-5]):

1. ODKRYCIE ZJAWISK ELEKTRYCZNYCH-ELEKTRYZOWANIE BURSZTYNU (GREC.ELEKTRON) I INNYCH MATERIAŁÓW (SZKŁA, EBONITU,METALU) PRZEZ TARCIE.

2. ELEKTRYZOWANIE PRZEZ DOTYK- PREZENTACJA ELEKTROSKOPU.

3. ELEKTRYZOWANIE PRZEZ INDUKCJĘ - DOŚWIADCZENIE Z DWOMA ELEKTROSKOPAMI, ELEKTRYZOWANIE STRUMIENIA WODY.

4. POKAZ DWÓCH RODZAJÓW ELEKTRYCZNOŚCI- DOŚWIADCZENIA Z LASKAMI SZKLANĄ I EBONITOWĄ, ELEKTRYZOWANIE PAPIERU I FOLII.

5. POKAZ WŁASNOŚCI ELEKTRYCZNYCH MATERII: PRZEWODNIKI I IZOLATORY- DOSWIADZCENIA Z MŁYNKIEM FRANKLINA, ELEKTROFOREM, LASKAMI SZKLANĄ I EBONITOWĄ.

6. ISKRA ELEKTRYCZNA-DOŚWIDCZENIE Z MASZYNĄ ELEKTROSTATYCZNĄ I BUTELKAMI LEJDEJSKIMI (KONDENSATOR).

7. DOŚWIADCZENIE Z OGNIWEM CHEMICZNYM (VOLTY) - PŁYTKI NP. Zn-Cu ZANURZONE W ELEKTROLICIE I GALWANOMETR. POKAZ NAPIĘCIA WYTWARZANEGO NP. PRZEZ JABŁKO, CYTRYNĘ LUB LUDZKIE DŁONIE.

8. DEMONSTRACJA CHEMICZNYCH,CIEPLNYCH, ŚWIETLNYCH SKUTKÓW PRZEPŁYWU PRĄDU ELEKTRYCZNEGO.

9. DOŚWIADCZENIE OERSTEDA Z IGŁĄ MAGNETYCZNĄ- MAGNETYCZNE SKUTKI PRZEPŁYWU PRĄDU.

10. DEMONSTRACJA PRACY ELEKTROMAGNESU.


11. POKAZ SIŁY ELEKTRODYNAMICZNEJ PRZY WYKORZYSTANIU SZYN LAPLACE'A ORAZ OSCYLOSKOPU.

12. DEMONSTRACJA PRACY SILNIKA ELEKTRYCZNEGO.

13. DOŚWIADCZENIE FARADAYA DEMONSTRUJACE ZJAWISKO INDUKCJI ELEKTROMAGNETYCZNEJ- OBWÓD Z CEWKĄ, MAGNESEM I GALWANOMETREM.

14. DEMONSTRACJA PRACY PRĄDNICY ELEKTRYCZNEJ (DYNAMA).

15. DEMONSTRACJA PRACY TRANSFORMATORA I CEWKI RUHMKORFFA.

16. DOŚIADCZENIE OBRAZUJACE PRĄD W GAZACH (CEWKA RUHMKORFFA I RURKI PLUCKERA, LAMPA KATODOWA, OSCYLOSKOP)- ODKRYCIE ELEKTRONU PRZEZ THOMSONA.

Literatura:
[1] Mizerski W. i in.(praca zbiorowa): Tablice fizyczno - astronomiczne. Adamantan, Warszawa 2002.
[2] Michalik M.M. i in.(praca zbiorowa): Kronika techniki. Wydawnictwo Kronika. Warszawa 1992.
[3] Kaczorowska A.: Fizyka i astronomia dla gimnazjum. Żak Wydawnictwo Edukacyjne Zofii Dobkowskiej, Warszawa 2000.
[4] Francuz-Ornat G., Kulawik T., Nowotny-Różańska: Fizyka i astronomia dla gimnazjum. Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 1999.
[5] Okoniewska A., Karwasz G.: Źródła elektryczności. Fizyka w szkole 5/2003.

 

Opracowanie: Henryk Rej nauczyciel fizyki

Wyświetleń: 15260