Шаш өсіруде электрдің әсері
Тапсырма
Тақырып: электрлік құбылыстардың табиғатта, тұрмыста және техникада қолданылуы. Электрлік зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуі мен қозғалысы арқылы жүретін процестер күнделікті өмірде, өндірісте және табиғатта кең таралған. Осы құбылыстардың (электр тогы, электр өрісі, магнит өрісі, электромагниттік өріс және т.б.) пайдасы мен ықтимал зиянын салыстырып, нақты мысалдармен түсіндіру қажет.
Бағыттаушы сұрақтар
- Алғашқы электрлік құбылыстарды кімдер және қашан байқады?
- Неге электростатикалық бояу бүрку кезінде бояу біркелкі әрі тығыз түседі?
- Электр өрісі түк, тозаң және ұсақ бөлшектерді қалай «ұстап» тұра алады?
- Заттарды араластыруда электрлік құбылыстардың рөлі қандай (мысалы, қамыр илеу)?
- Табиғаттағы электрлік құбылыстардың пайда болу себептері мен салдары қандай?
- Электрлік құбылыстар арқылы газды тазарту (электр сүзгісі) қалай жұмыс істейді?
- Жылу көзі ретінде электрлік шамдардың жұмыс принципі қандай?
- Ас өнімдерін электрлік стерилизациялаудың тиімділігі неде?
- Электроосмос арқылы топырақты ылғалдандыру және тазарту қалай іске асады?
- Шаш өсіруде электр өрісінің ықпалы қандай?
- Мұхиттағы құрал-жабдықтарды электрлік қорғаудың мәні неде?
Электр құбылыстарын зерттеудің қысқаша тарихы
Үйкеліспен электрлену туралы алғашқы түсініктер өте ерте дәуірлерден белгілі болғанымен, электр құбылыстарын жүйелі түрде зерттеу ағылшын королевасы Елизавета І-нің дәрігері Вильям Гильберттің еңбектерінен бастау алады. Ол 1600 жылы электр және магнетизм туралы алғашқы іргелі еңбегін жариялады.
1650
Неміс ғалымы Отто фон Герике алғашқы электр машинасын жасады.
1729
Ағылшын ғалымы Стефан Грей өткізгіш және оқшаулағыш ұғымдарын ажыратты.
1730
Француз ғалымы Шарль Дюфе электрленген денелердің кейде тартылатынын, кейде тебілетінін байқады.
1745
Петербург академиясының академигі Георг Вильгельм Рихман алғашқы электроскоптардың бірін жасады.
1785
Француз инженері Шарль Кулон зарядталған денелердің өзара әсерлесу күші қандай шамаларға тәуелді екенін тәжірибе жүзінде дәлелдеді.
Нәтиже
Статикалық электрдің заңдылықтарын түсіну оны қауіпсіз әрі тиімді қолдануға мүмкіндік береді.
Техникадағы қолданылуы: өндірістегі нақты мысалдар
Электростатикалық бояу: «бояу жаққышы жоқ» бояушы
Электростатикалық бояуда қатты немесе сұйық ұсақ бөлшектер электр өрісіне енгізіледі: олардың бетіне электрондар мен иондар қонып, бөлшектер заряд алады және өріс әсерінен бағытталған түрде қозғалады.
Конвейермен келетін деталь (мысалы, автомобиль корпусы) оң зарядталады, ал бояу бөлшектері теріс зарядталады.
Қарама-қарсы зарядтар тартылатындықтан, бояу бөлшектері деталь бетіне ұмтылып, жұқа, тығыз және біркелкі қабат түзеді.
Бір аттас зарядталған бояу бөлшектері бірін-бірі тебеді, бұл қабаттың біркелкі шығуына көмектеседі.
Газды электрлік тазарту: электр сүзгісінің құпиясы
Таза ауа тек адамға ғана емес, өндіріс орындарына да қажет: шаң-тозаң механизмдерді тез тоздырады, ал салқындату арналарының бітелуі жабдықтың жұмысын нашарлатады. Сонымен бірге түтінмен бірге ұшатын тозаң кейде бағалы шикізат болуы мүмкін.
Құрылымы
Металл құбырдың ортасына орнатылған сым бір электрод қызметін атқарады, ал екінші электрод — құбыр қабырғасы. Электр өрісінде құбыр ішіндегі газ иондалады.
Жұмыс істеуі
Теріс иондар түтін бөлшектеріне жабысып, оларды зарядтайды. Зарядталған бөлшектер электр өрісі әсерінен құбыр қабырғасына қозғалып қонады. Құбырды мезгіл-мезгіл қаққанда жиналған шаң арнайы шанаққа түседі.
Ірі жылу электр станцияларындағы электр сүзгілері сыртқа шығатын газ құрамындағы күйенің 99%-ға дейін бөлігін ұстап қала алады.
Бөлмені жарықтандыру емес, жылыту: қуатты электрлік шам
Мәтінде қуаты шамамен 1 МВт болатын электрлік шам туралы мысал келтіріледі. Ол жарықтандыру үшін емес, жылыту мақсатында жасалған. Жұмыс принципі ретінде кварц түтік, электродтар және иондалған газ арқылы электр өрісін қалыптастыру идеясы аталады.
Мұндай жылулық құрылғыларды жартылай өткізгіштер өндірісінде, сондай-ақ авиациялық және машиналық тораптарды жедел жылыту қажет болатын жағдайларда қолдануға болады.
Электр арқылы араластыру: қамыр илеуді жеңілдету
Егер бір заттың ұсақ бөлшектері оң, ал екіншісінікі теріс заряд алса, олардың бөлшектері өзара тартылып, біркелкі қоспа түзуі мүмкін.
Мысалы, нан өндірісінде оң зарядталған ұн бөлшектері ауа ағынымен камераға жіберіледі. Камера ішінде олар ашытқысы бар теріс зарядталған су тамшыларымен кездеседі. Нәтижесінде бөлшектер тартылып бірігеді де, біртекті қамыр түзіледі.
Бұл тәсілдің артықшылығы — зарядталған бөлшектер ағынын электр өрісін өзгерту арқылы басқаруға болатындықтан, процесті автоматтандыру жеңілдейді.
Табиғат пен тұрмыста: әсері, қауіпсіздік және экология
Теңіз суы және электрлік қорғаныс
Теңіз суында ток әсерінен электролиз құбылысы туындап, судағы кейбір биологиялық процестерге және құрал-жабдық бетінің күйіне ықпал етуі мүмкін. Мәтінде жапон ғалымдары бұл әсердің құралдарды қорғау және балықтарды белгілі аймақтан алыстату тұрғысынан пайдалы болуы ықтимал екенін байқағаны айтылады.
Мұндай шешімдерді қолданғанда экологиялық қауіпсіздік талаптары мен электр қауіпсіздігі ережелері қатаң сақталуы тиіс.
Шаш өсуі және электр өрісі
Мәтінде 1980-жылдардың ортасында электр өрісінің жасушалық процестерге әсер етуі шаш өсуімен байланысты болуы мүмкін екені айтылған. Кейін шашы сиреген адамдарға арналған құрылғылардың үлгілері ұсынылған: сыртқы пішіні фенге ұқсас, ішінде 12 В қорек көзіне қосылған электродтар орналасады, электродтар шаштан шамамен 1–4 см қашықтықта тұрады және құрылғы периодты түрде қосылып-өшеді.
Бұл бағыт медициналық дәлелдемелер мен қауіпсіздік стандарттарын талап етеді; өзін-өзі емдеуге арналған шешімдерді қолданар алдында маман кеңесі қажет.
Негізгі қорытынды
Электрлік құбылыстардың негізінде зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуі жатыр. Оны түсіну арқылы адам өндірістегі процестерді тиімді етеді (бояу, сүзу, араластыру), тұрмыстық және табиғи құбылыстарды дұрыс түсіндіреді, әрі қауіпсіз қолдану мәдениетін қалыптастырады.
Қор көздері
- Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев. Физика, 10-сынып. Алматы: Рауан, 1998.
- М. Н. Алексеев. Физикаға құмар өренге... Алматы: Мектеп, 1984.
- Физика в школе, 1991, №6.
- Физика в школе, 1988, №1.
- Стив Паркер, Брайан Уильямс. Сұрақ және жауап энциклопедиясы. Алматы: Кітап, 2007.
Оқушының зерттеу жұмысы нәтижесінде қалыптасатын оқу әрекеті
Тапсырманы орындау барысында оқушы зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуі арқылы электрлік құбылыстар анықталатынын, олардың техникада және тұрмыста кеңінен қолданылатынын түсінеді. Сонымен қатар оқушы электрлік құбылыстардың пайдасы мен тәуекелін салыстырып, қауіпсіз әрі жауапты қолдану қағидаларын негіздей алады.