The conductorconductorconductor is a body in which electrons orbiting the atomic nucleus are weakly bound to the atomic nucleus. The electrons in the outermost orbits can move freely throughout the body.
[Illustration 1]
Let's take a closer look at the structure of conductors.
- The most commonly used conductors are metals. Atoms are placed in them regularly. They have no freedom of movement. The force of their mutual interactions holds them at constant distances and allows only slight vibrations. - The electrons that are farthest from the atomic nucleus (so‑called valence electrons) can easily detach themselves from their atoms, and because the forces acting on these electrons from all metal atoms are balanced, these electrons can move freely in the entire volume of the conductorconductorconductor. - They belong to the entire conductorconductorconductor, not just the parent atoms. Other electrons, those closer to the atomic nuclei, are unable to break free and remain at their parent atoms.
The insulatorinsulatorinsulator is a body in which electrons orbiting the nucleus are strongly bound to the nucleus and absolutely cannot move throughout the body. In certain situations, they can move slightly within the volume of an atom.
[Illustration 4]
Insulators are materials whose internal structure is characterized by the fact that electrons are very strongly bound to atoms. They cannot easily break away from atoms and do not have the possibility of free movement within the body. They can be charged by friction - then some electrons detach from atoms and move to the surface of other body. Insulators include among others glass, porcelain, plastic, wood, rubber, distilled water, dry air.
- Depending how easy bodies conduct electricity, we divide them into conductors and insulators.
- The internal structure determines the electrical properties of the bodies. Valence electrons play an important role.
- The valence electron is the electron located on the last (outermost) shell of the atom. The number of valence electrons and how strongly they are bound to the nucleus of an atom affect many of the physical properties of the element, including thermal and electrical conductivity.
- The conductivity can be electronic or ionic.
- The electric current conductorconductorconductor is the body in which the electric charge is carried by the valence electrons. The metallic conductors include mainly metals, like copper, aluminium, iron and gold.
- In the ionic conductorconductorconductor, the charge carriers are positive or negative ions. The flow of electric current is accompanied by visible mass transport. Electrolytic conductivity occurs in liquids, solids and gases.
- An insulatorinsulatorinsulator is a substance that does not conduct electricity and is characterized by low concentration of charge carriers. Insulators include among others: rubber, polystyrene, dry wood, distilled water and dry air.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Wiemy już, że ciała, które jako całość są elektrycznie obojętne, kryją w swym wnętrzu ładunki obydwu znaków. Wiemy też, że istnieją ciała zwane przewodnikami, gdzie niektóre z tych ładunków (elektronów lub jonów) mają swobodę ruchu. Ruch tych nośników ładunku jest chaotyczny. Jeżeli jednak jakiś czynnik zewnętrzny uporządkuje ruch ładunków, mamy do czynienia z prądem elektrycznym.
Tak jest w metalach. Ale nie tylko w nich ładunki mają swobodę ruchu. Innym przykładem przewodników są elektrolity, czyli roztwory kwasów, zasad i soli. Cząsteczki wody działają na cząsteczki kwasów, zasad i soli jak nożyce – rozcinają je na części, z których jedna jest jonem dodatnim, a druga ujemnym. Tak jak cząsteczki wody mają one swobodę ruchu. W cieczy (inaczej niż w metalach) nie ma sił, które mogłyby unieruchomić cząsteczki.
m09365abc34ab5d90_1528449000663_0
Przewodniki i izolatory prądu elektrycznego. Przepływ prądu w przewodnikach
m09365abc34ab5d90_1528449084556_0
Drugi
m09365abc34ab5d90_1528449076687_0
VI. Elektryczność. Uczeń:
3) rozróżnia przewodniki od izolatorów oraz wskazuje ich przykłady.
m09365abc34ab5d90_1528449068082_0
45 minut
m09365abc34ab5d90_1528449523725_0
Przedstawienie różnic między przewodnikami a izolatorami.
m09365abc34ab5d90_1528449552113_0
1. Poznanie budowy przewodników.
2. Poznanie budowy izolatorów.
3. Wyjaśnienie dlaczego tylko w przewodnikach możliwy jest przepływ prądu.
m09365abc34ab5d90_1528450430307_0
Uczeń:
- zna budowę przewodników i izolatorów,
- potrafi sformułować warunki przepływu prądu w przewodnikach metalicznych i cieczach.
m09365abc34ab5d90_1528449534267_0
1. Wykład problemowy.
2. Porządkowanie i stosowanie uzyskanych wyników w nowych zadaniach o charakterze praktycznym lub teoretycznym.
m09365abc34ab5d90_1528449514617_0
1. Praca indywidualna lub grupowa.
2. Współpraca uczniów z nauczycielem podczas wykładu problemowego.
m09365abc34ab5d90_1528450127855_0
Odpowiedz na pytania wprowadzające do lekcji:
1. Z czego zbudowane jest każde ciało?
2. Opisz budowę atomu.
3. Od czego zależy liczba elektronów krążących wokół jądra atomowego?
m09365abc34ab5d90_1528446435040_0
Co to jest przewodnik?
Przewodnikiem jest ciało, w którym elektrony krążące wokół jądra atomowego są słabo związane z jadrem atomowym. Elektrony znajdujące się na najdalszych orbitach mogą się przemieszczać swobodnie po całym ciele.
[Ilustracja 1]
Przyjrzyjmy się uważniej budowie przewodników.
- Najczęściej wykorzystywanymi przewodnikami są metale. Atomy są w nich poustawiane regularnie. Nie mają swobody ruchu. Siła ich wzajemnego oddziaływania utrzymuje w stałych odległościach i pozwala tylko na niewielkie drgania. - Elektrony, które znajdują się najdalej od jądra atomowego (tak zwane elektrony walencyjne), łatwo odrywają się od swych atomów, a ponieważ siły działające na te elektrony ze strony wszystkich atomów metalu równoważą się, elektrony te mogą swobodnie sobie przemieszczać się swobodnie w całej objętości przewodnika. - Stają się jak gdyby wspólną własnością całego przewodnika, a nie tylko macierzystych atomów. Pozostałe elektrony, te które są bliżej jąder atomowych, nie są w stanie się wyrwać i pozostają przy swych macierzystych atomach.
[Ilustracja 2]
Tak jest w metalach. Ale nie tylko w nich ładunki mają swobodę ruchu. Innym przykładem przewodników są elektrolity, czyli roztwory kwasów, zasad i soli. Cząsteczki wody działają na cząsteczki kwasów, zasad i soli jak nożyce – rozcinają je na części, z których jedna jest jonem dodatnim, a druga ujemnym. Tak jak cząsteczki wody mają one swobodę ruchu. W cieczy (inaczej niż w metalach) nie ma sił, które mogłyby unieruchomić cząsteczki.
[Ilustracja 3]
Co to jest izolator?
Izolatorem nazywamy każde ciało w którym elektrony krążące wokół jądra atomowego są bardzo mocno powiązane z tym jądrem i absolutnie nie mogą przemieszczać się po całym ciele. W określonych sytuacjach mogą przemieścić się nieznacznie w objętości atomu.
[Ilustracja 4]
Izolatory to materiały, których budowa wewnętrzna charakteryzuje się tym, że elektrony są bardzo mocno związane z atomami. Nie mogą się one łatwo oderwać od atomów i nie mają możliwości swobodnego ruchu w obrębie ciała. Można je naelektryzować przez pocieranie – wtedy niektóre elektrony odrywają się od atomów i przechodzą na powierzchnię drugiego ciała. Do izolatorów zaliczamy m.in.: szkło, porcelanę, plastik, drewno, gumę, wodę destylowaną, powietrze.
[Grafika interaktywna]
Co to jest prąd elektryczny?
Wiemy już, że ciała, które jako całość są elektrycznie obojętne, kryją w swym wnętrzu ładunki obydwu znaków. Wiemy też, że istnieją ciała zwane przewodnikami, gdzie niektóre z tych ładunków (elektronów lub jonów) mają swobodę ruchu. Ruch tych nośników ładunku jest chaotyczny. Jeżeli jednak jakiś czynnik zewnętrzny uporządkuje ruch ładunków, mamy do czynienia z prądem elektrycznym.
[Ilustracja 5]
m09365abc34ab5d90_1528450119332_0
- Ze względu na łatwość, z jaką ciała przewodzą prąd elektryczny, dzielimy je na przewodniki i izolatory.
- O właściwościach elektrycznych ciał decyduje ich budowa wewnętrzna. Ważną rolę odgrywają elektrony walencyjne.
- Elektron walencyjny to elektron znajdujący się na ostatniej (najbardziej zewnętrznej) powłoce atomu. Liczba elektronów walencyjnych oraz to, jak mocno są one związane z jądrem atomu, wpływają na wiele własności fizycznych pierwiastka, m.in.: na przewodnictwo cieplne i elektryczne.
- Przewodnictwo może być elektronowe lub jonowe.
- Przewodnik prądu elektrycznego to ciało, w którym ładunek elektryczny przenoszą elektrony walencyjne. Do przewodników elektronowych zaliczamy głównie metale, m.in.: miedź, aluminium, żelazo i złoto.
- W przewodniku jonowym nośnikami ładunku są jony dodatnie lub ujemne. Przepływowi prądu elektrycznego towarzyszy widoczny transport masy. Przewodnictwo jonowe zachodzi w cieczach, ciałach stałych i gazach.
- Izolator to substancja, która nie przewodzi prądu elektrycznego i charakteryzuje się niską koncentracją nośników ładunku. Do izolatorów zalicza się m.in.: gumę, styropian, suche drewno, wodę destylowaną i suche powietrze.