ТЕМА:ДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НА ЧЕЛОВЕКА

ЦЕЛИ:

1. Изучить характер действия электрического тока на человека
2. Познакомить учащихся с историей исследования действия электрического тока на человека
3. Выработать у учащихся умение объяснять природное явление – молнию
4. Познакомить учащихся с правилами поведения во время грозы, при поражении электрическим током
5. Научить учащихся самостоятельно работать с дополнительной литературой
6. Развить интерес учащихся к физике, к творческому исследованию по данной теме

ТИП УРОКА: урок изучения нового материала

МЕТОДЫ:

• словесные(вопросно-ответный, проблемно-поисковый)
• практические(проведение физических экспериментов и опытов)

ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ: фронтальный опрос, индивидуальная работа.

ОБОРУДОВАНИЕ: электрофорная машина, преобразователь высоковольтный школьный «Разряд 1», средства индивидуальной защиты для работы с электрооборудованием

“Да будут святы те, кто в творческом пылу,исследуя весь мир, открыли в нем законы”.

Э. Верхарн.

ХОД УРОКА

1. Вступительное слово учителя. Здравствуйте, ребята. Прежде, чем мы узнаем тему сегодняшнего урока, давайте отгадаем загадку:

Он всем несет тепло и свет

Щедрей его на свете нет!

К поселкам,селам, городам

Приходит он по проводам (электрический ток)

2. Актуализация знаний учащихся.

1. На какие группы по проводимости делятся все вещества?
2. Приведите примеры проводников. Приведите примеры диэлектриков
3. Что такое заземление?
4. Чем отличаются заряды проводников от зарядов диэлектриков?
5. Что такое электрический ток?
6. Какие элементы входят в понятие электрическая цепь?
7. Что такое сила тока? Единицы измерения силы тока
8. Что такое напряжение? Единицы измерения напряжения
9. Что такое электрическое сопротивление? Единицы измерения сопротивления
10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
11. Какие действия электрического тока вы знаете?

Перед вами экспериментальные установки, с помощью которых можно подтвердить то или иное действие электрического тока. Желающие ученики демонстрируют магнитное, механическое, световое, химическое, тепловое действия тока. О каком действии мы забыли?(О физиологическом). На этом уроке мы должны будем выяснить, какое действие оказывает электрический ток на человека. Мы постараемся ответить с чем это связано, выясним исторические факты и научимся предостерегать себя от такого действия. Объяснение нового материала. Думаю, что начать разговор нам стоит с исторических событий, описывающих открытие и объяснение электрических явлений. Перед исследователями электричества открывались три заманчивые дороги: изучать атмосферное электричество, понять, как проходит электрический ток через живой организм, и простой, менее романтичный, но зато более определенный путь экспериментов в лаборатории. Кстати, мы редко задумываемся над тем, что первые, и наиболее важные, открытия в любой области знания совершают специалисты других разделов науки. Может быть, такая закономерность не только естественна при зарождении новой ветви на древе знания, но и полезна для его постоянного пышного роста? Физика не является исключением. Серьезный шаг в изучении электрических явлений сделал ученый, избравший своей специальностью совсем другую область науки – анатомию.

Луиджи Гальвани возглавил кафедру анатомии в Болонье в 1759 году, когда ему было всего 22 года, и долгие годы спокойно и вдумчиво исследовал костное строение птиц. И, только, в 1790 году, когда ему уже исполнилось 53 года, сделал свое удивительное наблюдение в области электричества, благодаря которому его имя сохранилось в истории науки. Открытие Гальвани – целая цепь случайностей: (заболевшей жене Гальвани прописали целительный бульон из лягушачьих лапок, Гальвани сам готовил этот Бульон, чистил только что пойманную лягушку и случайно прикоснулся скальпелем к ее обнаженному нерву.

Все случилось в Болонье.
Заболела вдруг жена.
Нужно было что-то делать,
Чтоб скорей спасти себя.
Не знахарь он, а профессор
Анатомии наук.
Несмотря на все, на это,
Взялся он варить ей суп.

Положил на стол лягушку,
Стал ей лапы отрезать.
Ужас! Вдруг сковал все скулы,
Лапа стала вдруг плясать.
Так случается в науке,
Чтоб помог ему вот случай.
И спасти жену от смерти.
И прославиться с ней вместе.

Мышцы конечности вдруг сократились как будто от сильной судороги. Гальвани не останавливается на этом и соединяет скальпель с электрической машиной: сокращения мышц многократно увеличиваются. Впечатление такое, что лягушка ожила!) Гальвани ведет свои опыты с электричеством также методично и последовательно, как до сих пор – чисто анатомические исследования. Он решает заменить «электрическую» машину более мощным источником электричества – молнией. Вот его оригинальный эксперимент: одна проволока, обвивающая мышцу лягушки, тянется в колодец, другая, соединенная с нервом задней лапки, закинута на крышу. Как только появлялись молнии – тотчас же мышцы приходили в сильные сокращения, которые совпадали по времени с молнией и предшествовали грому. Ученый делает вывод о присущем животном электричестве.

180 королевских гвардейцев в парадных мундирах в Версале в присутствии его Величества короля Франции берутся за руки и образуют большой круг. Вы удивлены, но мы с вами присутствуем при одном из публичных опытов с электричеством, столь модных во второй половине 18 века. Электрическая цепь из 180 гвардейцев по команде замыкалась через лейденскую банку (показать) первый в мире конденсатор– накопитель больших количеств электричества. На одном конце цепи первый гвардеец дотрагивался рукой до металлической фольги, в которую была завернута банка, последний в цепи, прикасался к гвоздю, торчащему из пробки. Сильный электрический удар мгновенно чувствовали все гвардейцы. Было курьезно видеть разнообразие жестов и слышать вскрики, исторгаемые неожиданностью у большей части получающих удар.

Я не случайно назвала все происходящее. То был, несомненно, научный опыт, доказавший без ведома и желания участников не только достаточно высокую проводимость человеческого тела по отношению к электрическому току, но даже один из законов электрических цепей, который будет установлен в лаборатории век спустя. При последовательном соединении большого числа проводников электричества во всей цепи течет одинаковый электрический ток. (Об этом подробно мы с вами познакомимся на следующих уроках)

Да, не случайно подпрыгивали королевские гвардейцы, не зря сокращались мышцы лягушки, не напрасно отнимали руку от лейденской банки первые исследователи, не только от испуга пальцы руки, случайно коснувшись обнаженных концов провода городской электросети в современной квартире,отпрыгивают назад! Все это происходит потому, что живой организм проводит, пропускает через себя электрический ток. Но ведь природа ничего не делает зря! Быть может, внутри организма циркулируют еле заметные, но очень важные для жизни электрические токи, которые просто до поры до времени трудно было обнаружить.

Открытия Гальвани заставило именно в этом направлении работать мысль ученых. Усложнялась и улучшалась техника измерений, все более совершенными становились приборы, исследователи научились регистрировать как очень большие, так и еле заметные проявления электрической силы.

Прошел 121 год после опубликования статьи Гальвани, и в 1912 году было обнаружено, что внутри человеческого организма протекают небольшие электрические токи. Исследователи доказали, что любой процесс внутри человека – работа сердца и мозга, прохождение нервных сигналов, мышечные сокращения, сопровождающиеся биологическими электрическими сигналами, имеющими для каждого органа характерную форму.

Тело человека и животных очень хорошо проводит электрический ток, поскольку содержит ионные растворы. Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно важных органов, а иногда и смерть человека. Характер и глубина воздействия электрического тока на организм человека зависит от силы и рода тока и времени его действия, пути прохождения через тело человека, физического и психологического состояния последнего. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека. Смерть человека может наступить при силе тока 0,1А.(100 мА)

Сопротивление человеческого тела не имеет постоянного значения. Оно зависит от состояния человека, его кожи, наличия на ее поверхности пота, содержания алкоголя в крови. Сухая, огрубевшая кожа имеет высокое сопротивление, а тонкая, нежная и влажная – низкое. Снижается сопротивление и при различных повреждениях кожи (порезы, царапины, ссадины). При сухой и неповрежденной коже сопротивление тела человека от пальцев одной руки до пальцев другой составляет 100000 Ом и выше. Если же руки потные, то сопротивление между ними оказывается равным 1500 Ом и ниже. Каждому из этих случаев соответствует свое смертельное напряжение.

4.Решение задач.

ЗАДАЧА 1.

Смерть человека может наступить при силе тока 0,1А. Какое этому соответствует смертельное напряжение, если сопротивление тела человека 100000 Ом (1500 Ом)?

ЗАДАЧА 2.

Какой ток в осветительной сети напряжением 220В, если сопротивление тела человека 100000 Ом (1500 Ом)?

Особенно опасны участки, расположенные на висках, спине, тыльных сторонах рук, голенях, затылке и шее.Их сопротивление существенно меньше, чем у остальных частей тела. Но самыми уязвимыми у человека являются так называемые акупунктурные точки на шее и мочках ушей: при ударе током в эти точки смертельным может оказаться даже напряжение 10 – 15 В.

Опасность поражения током требует обязательного соблюдения правил безопасного труда при работе с электрическими цепями. Инструкция с изложением этих правил имеется в каждом кабинете физики. Прикоснувшись к проводнику, находящемуся под напряжением, человек включает себя в электрическую цепь, если он плохо изолирован от земли или одновременно касается объекта с другим значением потенциала. В этом случае через тело человека проходит электрический ток. Пороговым (ощутимым) является ток около 1 мА. При большем токе человек начинает ощущать неприятные болезненные сокращения мышц, а при токе 12-15 мА уже не в состоянии управлять своей мышечной системой и не может самостоятельно оторваться от источника тока. Такой ток называется не отпускающим. Действие тока свыше 25 мА на мышечные ткани ведет к параличу дыхательных мышц и остановке дыхания. При дальнейшем увеличении тока может наступить фибрилляция (судорожное сокращение) сердца.

Переменный ток более опасен, чем постоянный. Имеет значение то, какими участками тела человек касается токоведущей части. Наиболее опасны те пути, при которых поражается головной или спинной мозг (голова — руки, голова — ноги), сердце и легкие (руки — ноги). Любые электроработы нужно вести вдали от заземленных элементов оборудования (в том числе водопроводных труб, труб и радиаторов отопления), чтобы исключить случайное прикосновение к ним.

Характерным случаем попадания под напряжение является соприкосновение с одним полюсом или фазой источника тока. Напряжение, действующее при этом на человека, называется напряжением прикосновения. Повышенную опасность представляют помещения с металлическими, земляными полами, сырые. Особенно опасные — помещения с парами кислот и щелочей в воздухе. Безопасными для жизни является напряжение не выше 42 В для сухих, отапливаемых с токонепроводящими полами помещений без повышенной опасности, не выше 36 В для помещений с повышенной опасностью (металлические, земляные, кирпичные полы, сырость, возможность касания заземленных элементов конструкций), не выше 12 В для особо опасных помещений, имеющих химически активную среду.

В случае, когда человек оказывается вблизи упавшего на землю провода, находящегося под напряжением, возникает опасность поражения шаговым напряжением. Напряжение шага — это напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек. Такую цепь создает растекающийся по земле от провода ток. Оказавшись в зоне растекания тока, человек должен соединить ноги вместе и, не спеша выходить из опасной зоны так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила полностью за ступню другой. При случайном падении можно коснуться земли руками, чем увеличить разность потенциалов и опасность поражения.

Действие электрического тока на организм характеризуется основными поражающими факторами:

• электрический удар, возбуждающий мышцы тела, приводящий к судорогам, остановке дыхания и сердца;
• электрические ожоги, возникающие в результате выделения тепла при прохождении тока через тело человека; в зависимости от параметров электрической цепи и состояния человека может возникнуть покраснение кожи, ожог с образованием пузырей или обугливанием тканей;
• механическое воздействие, которое приводит к разрыву тканей, расслоению, ударному действию испарения жидкости из тканей организма;
• биологическое действие тока выражается в раздражении и перевозбуждении нервной системы.

Правила оказания первой помощи. При поражении человека электрическим током нужно освободить пострадавшего от проводника с током. В первую очередь следует обесточить проводник. Если отключить его невозможно, надо срочно отделить от него пострадавшего, используя сухие палки, веревки и другие средства. Можно взять пострадавшего за одежду, если она сухая и отстает от тела, не прикасаясь при этом к металлическим предметам и частям тела, не покрытым одеждой. При оказании помощи надо изолировать себя от земли, встав на непроводящую ток подставку (сухая доска, сухая резиновая обувь и т. п.), и обернуть руки сухой тканью. Пострадавшему обеспечить покой и наблюдение за пульсом и дыханием.

пор, как была установлена возможность возникновения при электротравме клинической смерти, необходимо при отсутствии пульса и дыхания осуществлять реанимационные мероприятия — искусственную вентиляцию легких (наиболее эффективно — способов изо рта в рот) и непрямой, или закрытый, массаж сердца. Эти мероприятия необходимо проводить до восстановления работы сердца и самостоятельного дыхания, до оказания квалифицированной медицинской помощи, или до появления трупных пятен (т. е. непосредственных признаков биологической смерти).

При наличии изменений тканей в месте воздействия электрического тока, накладывают сухую асептическую повязку на пораженную часть туловища.

Чтобы избежать поражения электрическим током, необходимо все работы с электрическим оборудованием и приборами проводить после отключения их от электрической сети. Электроприборы и электромашины в ванной и на кухне – потенциальные источники опасности, поскольку влажного пальца достаточно, чтобы обеспечить путь току из прибора наружу. Стоя под душем или держась одной рукой за водопроводный кран, опасно мокрым пальцем даже дотрагиваться до неисправного выключателя.

К сожалению, в природе существует грозное явление, которое невозможно отключить от сети, это молния, а пострадать можно точно также как и при неумелой и неосторожной работе с электрооборудованием. Электрическая природа грозовых, явлений была доказана в середине XVIII века великими русскими учеными М.В. Ломоносовым и его другом Г.В. Рихманом. Михаил Васильевич Ломоносов и его друг Георг Рихман вместе проводили исследования атмосферного электричества с помощью изобретенного Рихманом электрического указателя — прообраза электрометра. У себя дома Георг Рихман устроил экспериментальную установку по изучению грозовых разрядов —громовую машину. 26 июля 1753 г. во время сильной грозы, когда ученый приблизился к электрометру грозовой машины на расстояние 30 см, неожиданно из толстого железного прута прямо в него ударил бледно-синий огненный шар величиной с кулак. Это была шаровая молния. Раздался оглушительный взрыв и Рихман упал замертво. Ломоносов тяжело переживал смерть своего друга и сделал все от него зависящее, чтобы имя Георга Рихмана навсегда осталось в истории науки. Оказывается, что вот уже более 250 лет ученые изучают молнию, но пока еще им так и не удалось разгадать загадку убийцы Рихмана — загадку шаровой молнии. Давайте послушаем сообщение об этой необыкновенной молнии.

Шаровая молния (рассказ ученика) Шаровая молния, как следует уже из ее названия, имеет форму шара .Такие светящиеся шарики диаметром от 3 до 20 см иногда вдруг появляются в атмосфере при сильных грозах, обычно после многократных разрядов линейных или разветвленных молний и выпадения дождя. Существует такой светящийся шарик от нескольких секунд до минуты, после чего либо исчезает бесследно, как бы растворяясь в воздухе, либо взрывается. Скорость движения шаровой молнии незначительна, она даже может на несколько секунд как бы зависать в воздухе. Молния пластична, т. е. она может проникать через небольшие отверстия и щели. Плотность вещества шаровой молнии, по всей видимости, близка к плотности воздуха. Светится шаровая молния примерно как небольшая электрическая лампочка. Цвет ее может быть от красноватого до оранжевого и белого. Иногда шаровая молния искрит и вращается. А температура внутри светящегося шарика достигает 800-1300 С.

Спасибо за интересное сообщение. Ребята, вы, наверное, обратили внимание на все эти иногда и по всей видимости. А это все от того, что природа шаровой молнии до сих пор не разгадана и все то, о чем нам рассказали, это лишь описание поведения шаровой молнии, составленное по рассказам тех, кому довелось встретить на своем пути эти светящиеся шарики. Один знакомый рассказал мне, как шаровая молния забралась к нему в комнату. Однажды ночью около 11 часов во время сильной грозы лег он в постель и заснул. Вдруг сильный удар грома заставил его проснуться. Блеснула молния, комната осветилась ослепительным светом, и сейчас же страшный удар! Попало в дом?! Нет, через мгновение снова все погрузилось в темноту. И вдруг он замечает необычное сияние и какое-то шипение около спинки кровати, где на стене установлена розетка для ночника. Он оборачивается и цепенеет от ужаса: на розетке светящийся шар размером с голову ребенка. Затем шар отделяется от розетки, медленно проплывает вдоль шнура к электрической лампочке, находящейся на ночном столике. Похоже на мыльный пузырь, освещенный изнутри фосфорическим светом. Дальше шар соскакивает на столик, несколько секунд словно раздумывает, куда двинуться, наконец, скатывается с него, медленно плывет вниз и бесследно исчезает. Ни шнур, ни пол не были повреждены, но на столике осталась выжженная дорожка.

Может быть, именно среди вас находится человек, которому удастся, наконец, разгадать загадку шаровой молнии.

Задача. Напряжение в средней шаровой молнии 10000000В. Какой ток проходит через человека сопротивлением 100000 Ом при ударе молнии?

Люди стремились изучить молнию, узнать ее природу, научиться ее побеждать. Мы знаем теперь, как себя вести в лесу, в турпоходе, если нас застанет гроза. Кстати, давайте проверим.

Однако действие электрического тока на человеческий организм может быть не только отрицательным, но и положительным. Во время медицинского обследования в современной поликлинике и при жалобах пациентов на сердечные или головные боли врачи обязательно снимают электрокардиограмму или энцефалограмму – сигналы небольших биологических токов, протекающих в сердце или головном мозге. Лежа с электродами, прикрепленными к разным частям нашего тела, мы всегда вспоминаем о том, что человечество шло к этой процедуре 150 лет. И первое движение на этом пути сделал скальпель Гальвани. Сравнивая форму сигналов определенного участка организма в здоровом и больном состоянии, легко установить причину заболевания.

Посредством электрических раздражений мозга (электрошоком) лечат некоторые психические заболевания; у больного при этом возникает судорожный припадок, по истечении которого он засыпает. Кратковременные высоковольтные электрические разряды через сердце помогают иногда предотвратить смерть пациента при тяжелом нарушении сердечной деятельности. При радикулите, невралгии и некоторых других заболеваниях применяют гальванизацию (электрофорез): приложив к пациенту электроды, пропускают через него слабый постоянный ток. Это оказывает болеутоляющий эффект, улучшает кровообращение.

Проверка усвоения материала. Верю - не верю.

• Смерть человека может наступить при силе тока 0,1 А.
• Тяжесть поражения электрическим током одинакова при любых состояниях человеческого тела.
• Безопасное напряжение в сухих и в сырых помещениях одинаково.
• Фраза Не подходи , убьет относится к силе тока.
• Переменный ток более опасен, чем постоянный.
• При работе с электрическими цепями, находящимися под высоким напряжением, все действия нужно выполнять одной рукой.
• Физиологическое действие электрического тока приносит только непоправимый вред.

Сообщения учащихся

1. Электрические рыбы известны человечеству с древнейших времен. Еще Аристотель рассказывал своим ученикам, что электрический скат, обитающий в Средиземном море,заставляет цепенеть животных, которых он хочет поймать, побеждая их силой удара, живущего в его теле. А древнеримский врач Скрибоний небезуспешно излечивал подагру стареющих римских патрициев с помощью освежающего удара электрического угря.

2. В древних архивах сохранились записи, свидетельствующие о том, что грозного императора Нерона, страдавшего ревматизмом, придворные врачи лечили электрованнами.Для этого в небольшую деревянную кадку с водой пускали рыб, способных испускать электрические разряды. Находясь в такой ванне, император в течение предписанного врачами времени подвергался действию электрических разрядов и полей. Лечение происходило успешно.

Подведение итогов уроков. Пора подвести итоги нашего урока. Какой по величине ток создает один движущийся направленный электрон? Практически никакой. Если направленно будут двигаться много электронов? Сила тока уже будет значительной, она может заставить работать электрический двигатель, телевизор, электроплиту и т. д. Почти так и в жизни. Что мог сделать один человек? И что сделали мы сегодня вместе.

Домашнее задание § 15, вопросы к § 15, таблица стр. 42

наверх

на главную

презентация к уроку