Конспект открытого урока в 8 классе по теме Дорога к свету (история создания лампы накаливания)

Урок физики по теме «ДОРОГА К СВЕТУ»

(история создания электрической лампы) в 8 классе

Цель урока: изучить историю создания лампы накаливания, ее устройство, рассмотреть разновидности ламп.

ЗАДАЧИ УРОКА:

образовательные:

-ознакомить учащихся с устройством и принципом действия электрической лампы накаливания и патрона,

-научить применять знания и умения , полученные на уроке, к решению физических задач;

-обосновать связь между материалом спирали электрической лампочки и количеством выделившейся теплоты;

развивающие:

-проверить уровень самостоятельности мышления учащихся в применении знаний в различных ситуациях,

-сформировать элементы творческого поиска на основе приемов обобщения,

воспитательные:

-показать значение работ А.Н.Лодыгина в области конструирования ламп накаливания,

-воспитывать культуру логического мышления и самостоятельность.

Тип урока: комбинированный с использованием ИКТ.(Исследование истории создания электрической лампы).

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, презентация, различные виды ламп.

ХОД УРОКА:

1.Организационный момент.

Настрой учащихся на поставленные цели и задачи.

2. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос:

1. Почему проводник, по которому идет ток, нагревается?

2. Сформулируйте закон Джоуля- Ленца.

3. 2 проволоки, железная и медная, одинаковой длины и площади поперечного сечения,

соединены параллельно. Одинаковое ли количество теплоты выделится в этих проводниках?

Значит, сделаем вывод: отчего же зависит количество теплоты, выделившейся в проводниках?

ЗАДАНИЕ №1

ВАРИАНТ А

1.Напряжение на концах электрической цепи 2В.Какую работу совершит в ней электрический ток в течение 1с при силе тока 2 А?

2.Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 12 В, а другая- в сеть напряжением 220 В. В какой лампе при прохождении 1Кл совершается большая работа?

ВАРИАНТ В

1.По проводнику , к концам которого приложено напряжение 10В, прошел заряд 200 Кл. Определите работу электрического тока.

2.Электрическая лампочка включена в цепь с напряжением 20В. Током была совершена работа 150 Дж. Какой заряд прошел через нить накала лампочки?

ВАРИАНТ С

1.Какую работу совершит ток силой 2А за 10 мин при напряжении в цепи 127 В?

2.К источнику тока напряжением 120 В поочередно присоединяли на одно и то же время проводники сопротивлением 40 Ом и 80 Ом. В каком случае работа электрического тока была меньше и во сколько раз?

ЗАДАНИЕ №2

Вставьте пропущенные в формулах буквы. Выразите единицы измерения в СИ.

На столах у учащихся распечатанные карточки с таблицей:

I=*/R

U=A/*

I=*/t

P = */t

P=I*

P=*R

A=* q

Q=*Rt

A=U*t

1 кВт=… Вт

1 МДж=…Дж

1 МОм=…Ом

1гВт=…Вт

1 мА=…А

1 мкА=…А

4. Изучение нового материала.

Какие приборы созданы на основе теплового действия тока?

Я знакомая вам электрическая лампа.
Мне не нужно керосина.
Мне со станции машина
Шлет по проволоке ток.
Не простой я пузырек.
Если вы соедините
С выключателем две нити
Зажигается мой свет.
Вам понятно или нет?"

И вот сегодня мы с вами поговорим об удивительном открытии-создании электрической лампы.

Мы в своей жизни постоянно используем энергию электрической лампы. А вот историю создания электрической лампы мало кто из вас знает.

Слайд.

Путь развития искусственного освещения был долгим и сложным. С доисторических времен и до середины 19 века человек применял для освещения своего жилища:

-пламя факела,

-лучину,

-масляный светильник,

-свечу,

-керосиновую лампу.

Тела при температуре 800 градусов Цельсия начинают излучать свет.

-У светящейся вольфрамовой нити температура 2700 градусов.

-Температура поверхности Солнца- 6000 градусов.

-Звезды имеют температуру более 20 000 градусов.

Слайд.

Первыми электрическими лампами были лампы накаливания, которые служат нам до сих пор. Их свет считается оптимальным для восприятия человеческого глаза. Но у них есть существенный недостаток: примерно 95% их энергии преобразуется в тепло, а лишь 5% приходится на долю света.

Слайд.

1870г.- изобретение лампы накаливания ( не пламенный источник света) А.Н.Лодыгиным.

1879г.-американец Томас Альва Эдисон усовершенствовал лампу, улучшив технику откачки воздуха, заменив угольный стержень обугленной палочкой из бамбука, создав цоколь.

1890г.-А.Н.Лодыгин изобретает лампу с металлической (вольфрамовой) нитью.

Таким образом, базовая конструкция лампы накаливания принадлежит русскому электротехнику Александру Николаевичу Лодыгину, уроженцу Тамбовской губернии.

Материал об открытии А.Н.Лодыгина и Томаса Эдисона.

Электрическая лампа накаливания изобретена русским изобретателем Александром Николаевичем Лодыгиным. Еще со школьной скамьи у Лодыгина зародилась мечта о летательной машине, увлекая его на долгие годы. Ради этой идеи он нарушил обычай семьи - снял офицерский мундир и поступил на Тульский завод молотобойцем. Здесь Лодыгин всей душой привязался к технике. А в 1869 году представил в Главное инженерное управление проект летательной машины с электрическим двигателем. Царские чиновники не приняли его. А.Н. Лодыгину разрешили передать проект в помощь воюющей Франции. Изобретатель уехал во Францию, но и здесь осуществить мечту не удалось. Вернувшись в Россию, Лодыгин стал работать в обществе газового освещения в Петербурге.

Его теперь не покидала мысль о создании первой в мире электрической лампы накаливания.

Изобретатель принялся за исследовательскую работу. Он задумался: что дает самый сильный свет в электрической дуге? Оказалось раскаленные концы угольных стержней, между которыми образуется дуга, дают более яркий свет, чем сама дуга. Так зачем же она нужна? И решил раскалить электрическим током угольные стержни- они и будут светиться.

В стеклянный баллон А. Н. Лодыгин поместил тонкий угольный стержень между двумя медными держателями. Такая лампа светила всего полчаса, потом его угольный стерженек сгорал. Исследователь пробовал ставить в лампу два уголька, добиваясь того, чтобы сначала накалялся только один. Этот уголек быстро сгорал, но зато поглощал кислород в лампе. Когда первый уголек сгорал, раскалялся и начинал светиться второй. Он светил уже два часа.

Наконец А. Н. Лодыгин изготовил лампочку со сферической колбой, из которой был выкачан воздух, причем, снаружи, воздух в нее не просачивался. Угольный стержень такой лампы светился уже несколько десятков часов. Заявку на патент на свою лампу А. Н. Лодыгин подал 14 октября 1872 года.

…Осенним вечером 1873 года много народу шло на одну глухую петербургскую улицу. Газетчики сообщили, что в этот день там будут пробовать электрическое освещение. Очевидец этого эксперимента рассказывал: " В двух уличных фонарях керосиновые лампы были заменены лампами накаливания, изливавшими яркий белый свет. Масса народа любовалась этим освещением, этим огнем с неба. Многие принесли с собой газеты и сравнивали расстояния, на которых можно было читать при керосиновом освещении и при электричестве". Скоро засияла электрическим светом витрина большого магазина на одной из главных улиц столицы. Лампочки Лодыгина даже опустили в реку, и они отлично освещали водолазам место работы.

Осенью 1874 года Академия наук присудила А. Н. Лодыгину Ломоносовскую премию. Вскоре Лодыгин получил патент на свой способ освещения в 10 странах мира. Все-таки лампочки Лодыгина служили не долго. Нужно было проделать еще тысячи опытов, чтобы создать прочную нить накаливания. А денег у ученого не было.

Американский ученый Эдисон получил несколько лампочек Лодыгина. Их привез в Америку один русский офицер. Эдисон понял, что изобретенные Лодыгиным лампочки- лучший способ освещения, только надо их усовершенствовать. У Эдисона было то, чего не было у Лодыгина,- много денег и много помощников. Как у всякого изобретателя у него был большой запас терпения . 6000 опытов проделал Эдисон со своими помощниками, чтобы найти самый прочный материал для угольных нитей японский бамбук - и лучший способ их приготовления.

В конце 1879 года Эдисон создал лампу с винтовым цоколем и патроном.

Лодыгин потратил 27 лет жизни на поиски лучшего материала для нити лампы накаливания! В 1890 году он получил в Америке патент на лампу с нитью из тугоплавких металлов - вольфрама, молибдена и тантала.

Слайд.

1878г.- создана лампа с электрической дугой ( « Свеча П.Н.Яблочкова»).

23 марта 1876 года русский электротехник Павел Николаевич Яблочков (1847-1894) получил патент на изобретение электрической лампы. Он изобрел лампу с электрической дугой, названную « свечой Яблочкова».

Такие лампы в 1878 году были установлены на улицах и площадях Парижа, а потом они появились в Москве и Петербурге.

Лампу П.Н.Яблочкова в Европе современники называли « русским светом», а в России- «русским Солнцем».

Слайд.

У электрической лампы нет одного- единственного изобретателя. История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время.

Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовую нить и закручивать ее в форме спирали. Он же первым стал откачивать из ламп воздух, чем увеличил срок службы во много раз. Другим изобретением Лодыгина, направленное на увеличение срока службы ламп, было наполнение их инертным газом.

Слайд.

Устройство лампы накаливания:

В газонаполненной лампе накаливания концы спирали приварены к двум проволокам, которые проходят сквозь стержень из стекла и припаяны к металлическим частям цоколя лампы: одна проволока к винтовой нарезке, а другая- к изолированному от нарезки основанию цоколя. Для включения лампы в сеть ее ввинчивают в патрон. Внутренняя часть патрона содержит пружинящий контакт, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку, удерживающую лампу. Пружинящий контакт и винтовая нарезка патрона имеют зажимы, к которым прикрепляют провода от сети.

ЗАКРЕПЛЕНИЕ:

Слайд.

Проверим ваше внимание. Рассмотрите рисунок и ответьте на вопросы:

- Как называются детали 1 и 2 электрической лампы накаливания?

-Как называются детали 3 и 4 ?

Исследование лампы:

-Возьмите в руки лампы и с учетом правил техники безопасности скажите, что написано на лампах? (мощность, напряжение).

-А что еще можно определить по этим параметрам? (силу тока, сопротивление, работу тока, количество теплоты).

-Что общего в устройстве и принципе действия всех ламп накаливания?

-Почему для изготовления спирали берут вольфрам?

( При прохождении электрического тока через вольфрамовую нить ее температура достигает 3000°С. При такой температуре вольфрамовая нить накаляется докрасна, а затем и добела и светится ярким светом).

-Почему из стеклянного баллона откачивают воздух? Почему баллон заполняют инертным газом?

(В состав воздуха входит кислород, который способствует горению. И это привело бы к быстрому испарению и перегоранию вольфрамовой нити. Поэтому из стеклянной колбы выкачивают воздух. Кроме того, так как в вакууме идет быстрое испарение вольфрама, чтобы препятствовать этому, наполняют лампу азотом или инертным газом , в частности аргоном).

-Почему давление газа в баллонах ламп при комнатной температуре ниже атмосферного давления?

-Что означают цифры на цоколе или баллонах ламп?

- На какие напряжения рассчитаны лампы накаливания, выпускаемые промышленностью?

Слайд.

Галогенные лампы

В последнее время получают распространение галогенные (йодные) лампы, в которых баллон заполняется парами йода. Йод способен соединяться с вольфрамом при низкой температуре, образуя йодид вольфрама. Это обеспечивает возможность возврата вольфрама на нить и увеличивает срок службы нити. Эти лампы светятся ярче и дольше обычных. Они находят применение в прожекторах, на крыльях самолетов, в автомобильных фарах, а также в обычных светильниках и подсветках дома.

Слайд.

Газосветные лампы

В газосветных лампах используется свойство разреженных газов светиться при прохождении через них электрического тока. Свет, излучаемый такой лампой, зависит от природы газа:

неон дает красный,

аргон- синий,

гелий- желтый.

Эти лампы используются для устройства вывесок, реклам, иллюминации.

Слайды.

Фронтальное тестирование.

1.Кто изобрел лампу накаливания?

а) Томас Эдисон,

б) А.Н.Лодыгин,

в) Д.Джоуль,

г) Э.Ленц

2.Кто изобрел лампу для промышленности с угольной нитью?

а) П.Н.Яблочков,

б) Томас Эдисон,

в) А.Н.Лодыгин,

г) Э.Ленц

3.Кто изобрел лампу с электрической дугой?

а) А.Н.Лодыгин,

б) П.Н.Яблочков,

в) Д.Джоуль,

г) Томас Эдисон

4. Из какого металла изготовляют спирали ламп?

а) нихром,

б) вольфрам,

в) алюминий,

г) медь

5. Чем заполняют баллоны современных ламп?

а) воздухом,

б) инертным газом,

в) вакуумом,

г) кислородом

6. Какое действие тока используется в лампе накаливания?

а) химическое,

б) механическое,

в) тепловое,

г) магнитное.

Слайд

Лампочка-долгожитель

Сколько может работать электрическая лампочка без перерыва и замены? Год, два? 107 лет! Именно столько лет работает лампа , установленная в пожарном депо города Ливермора в штате Калифорния.

Эта лампа была впервые установлена еще в 1901 году. Над миром катились войны, революции, кризисы, а она все светила и светила. Необычно долгий срок жизни позволил ей занять свое место в книге рекордов Гиннеса- как самой старой и работающей лампе в мире.

Обычная электрическая лампа живет всего-то около 1000 часов!

Слайд

Китайские ученые создали нанолампочку

Китайские ученые создали лампочку , в которой вольфрамовая нить заменена углеродными нанотрубками. Таким образом, за последние 125 лет лампа впервые претерпела реальные изменения.

Нанонить имеет преимущество перед традиционным вольфрамом:

Эти трубки испускают больше света при том же самом напряжении, они начинают работать уже при 3 Вт ( вместо 6 Вт для вольфрама). Пока ученым удалось заставить новую 25-ваттную лампочку работать чуть дольше 360 часов и переносить до 5000 включений. Необходимо еще немало поработать, но лампочки с нанонитью все-таки могут появиться на рынке в ближайшие 5 лет.

Люминесцентные лампы

Если вы сейчас посмотрите наверх, то увидите люминесцентные лампы, которые мы называем энергосберегающими. В стеклянных баллонах этих ламп пары ртути. Это экономичные лампы. Их КПД около 20%.

Оказывается, что 50% экономии электроэнергии достигается за счет экономии освещения (замена ламп накаливания на люминесцентные лампы). При их работе энергии тратится в 5 раз меньше, чем при работе обычных ламп. Компактная 15-ваттная люминесцентная лампа дает света столько же, сколько 75-ваттная лампа накаливания. Средний срок службы лампы накаливания 1000 часов, компактной люминесцентной лампы - 15000 часов.
Производят компактные люминесцентные лампочки фирмы «Осрам» (OSRAM), Германия, «Филипс» (Philips), Голландия, «Дженерал Электрик» (General Electric), США и «Радиум» (Radium), Германия. У нас в продаже можно встретить лампы чешского и китайского производства.

Недостатки люминесцентных ламп :

- они не любят частого включения и выключения. Точнее, если интервал между выключением и новым включением - меньше двух минут.
- все люминесцентные лампы содержат ртуть (хоть и в очень малых количествах). Оказывается, проблема утилизации этой продукции в нашей стране еще не решена. Все крупные потребители люминесцентных ламп обязаны заключать договоры с фирмами, занимающимися утилизацией. Контролируют эти процессы специальные экологические предприятия. А рядовой потребитель пока просто выбрасывает люминесцентные лампы на помойку.

Энергосберегающие лампы по цветовой температуре подразделяются на три группы:

• Цветовая температура 2700 (Цвет: тепло-белый). Желтоватый свет, близкий к лампе накаливания, мягкий оттенок света с ощущением нежности и уюта. Рекомендуется для освещения спальной комнаты, гостиной и прихожей.

• Цветовая температура 4000 (Цвет: естественный). Тон более близкий к белому. Рекомендуется для освещения детской и ванной комнат.

• Цветовая температура 6400 (Цвет: дневной). Бело-голубой тон, яркие и контрастные оттенки. Рекомендуется для освещения кухни и мест работы, требующих дополнительного количества света.

Закончить урок хочется словами русского поэта 19 века Якова Полонского:

Царство науки не знает предела-

Всюду следы ее вечных побед,

Разума слово и дело,

Сила и свет.

Эти слова я по праву могу отнести и к сегодняшнему уроку: наука подарила нам столько открытий, осветивших нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще непознанного вокруг! Какое поле деятельности для вашего пытливого ума! Так что запускайте свой «вечный думатель», дерзайте! И вперед!

ПОДВЕДЕНИЕ ИТОГОВ УРОКА.

Рефлексия.

-Что сегодня вам понравилось на уроке?

Домашнее задание:

Пар.54, творческое задание с использованием ИКТ и Интернет.

Создать презентацию (5 слайдов)

-История создания любого нагревательного бытового устройства.