EZZ-SCHOOLBOOKS
Гончарук Олександр
Розділ підручника:Розділ 1. Електричний струм у різних середовищах • с. 40
§ 5⏱ 20 хвСкладність: ⭐⭐🏆 +120 XPПрограма МОН 100%

Види самостійних газових розрядів

За підручником: В. Г. Бар’яхтар, С. О. Довгий, Ф. Я. Божинова, О. О. Кірюхіна. «Фізика, 9 клас» (Видавництво «Ранок», 2026)
Розробник платформи:Гончарук Олександр
👩‍🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ
▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):

Формування предметних компетентностей за темою «Види самостійних газових розрядів», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.

💬 Провокативне питання для старту:

Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.

⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
0–5 хв
Гачок & Місія
5–20 хв
Теорія & Інтерактив
20–30 хв
Робота «У зошит»
30–40 хв
Бос-тест уроку
40–45 хв
Рефлексія & XP
📋 Готовий запис для електронного журналу (НЗ.ua / Human / Єдина Школа):

Тема: Розділ 1. Електричний струм у різних середовищах • с. 40. Види самостійних газових розрядів. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.

⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
  1. Що є ключовим поняттям теми «Види самостійних газових розрядів» і чому воно важливе?
  2. Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
  3. Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
  • Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
  • Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
  • Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
1–6 б: Відтворює означення, виконує вправи за алгоритмом.
7–12 б: Самостійно розв'язує проблеми, аналізує моделі.
🎯

Твоя місія на цей урок

Натискай на цілі у міру їх опанування:

4 цілей
  • 1Вивчити 4 основні види самостійного газового розряду: тліючий, іскровий, дуговий та коронний.
    Опанувати ➔
  • 2З’ясувати умови виникнення кожного розряду (тиск, напруга, форма електродів).
    Опанувати ➔
  • 3Дізнатися про український внесок у винахід електричного дугового зварювання (М. Бенардос).
    Опанувати ➔
  • 4Зрозуміти фізичний принцип захисту споруд за допомогою блискавковідводів.
    Опанувати ➔
🎯 Гачок уроку • Вгадай

⚡ Блискавка, неонова вивіска, зварювальний апарат і вогні святого Ельма — що в них спільного?

Усі ці чотири дивовижні явища — це один і той самий процес: електричний струм у газі! Але чому в рекламній трубці газ лагідно світиться холодним світлом, на будівництві розплавляє сталеві рейки при 6000 °C, а в небі гуркоче громом на кілометри навколо?

1. Чотири види самостійного газового розряду

Самостійний газовий розряд може відбуватися в різних формах залежно від тиску газу, напруги між електродами, сили струму та геометрії провідників. У фізиці розрізняють чотири основні типи самостійних розрядів:

⚡ 1. Іскровий розряд

Умови: нормальний атмосферний тиск, висока напруга (понад 30 кВ на 1 см проміжку в сухому повітрі).

Зовнішній вигляд: яскраві зигзагоподібні розгалужені тонкі плазмові шнури, що з'являються і гаснуть за мікросекунди. Супроводжується звуковим ударом (тріском або громом) через миттєве нагрівання повітря до 10 000 - 20 000 К і вибухоподібне теплове розширення.
Приклади: природна блискавка (струм до 100 000 А, напруга мільйони вольтів), свічки запалювання бензинових двигунів, електроерозійна обробка металів.

🏮 2. Тліючий розряд

Умови: низький тиск (0,1 - 100 Па), напруга кілька сотень вольтів.

Особливості: через велику довжину вільного пробігу електрони легко розганяються і збуджують атоми газу, змушуючи їх випромінювати світло характерного кольору:
• Неон (Ne): яскраво-оранжеве/червоне свічення;
• Аргон (Ar): блакитно-синє свічення;
• Гелій (He): рожеве свічення;
• Пара ртуті / Натрій: ультрафіолет / насичено-жовтий колір.
Застосування: неонові рекламні трубки, газорозрядні індикатори, плазмові панелі, гелій-неонові лазери.

🔥 3. Дуговий розряд (електрична дуга)

Умови: низька напруга (40–80 В), але величезна сила струму (від десятків до тисяч ампер).

Механізм: відкритий В. Петровим у 1802 році. При зіткненні та наступному розведенні електродів виникає потужна термоелектронна емісія. Катод розжарюється до білого жару (>3000 °C), випускаючи лавину електронів, а газова плазма між електродами нагрівається до 6000 °C (температура поверхні Сонця!).
Застосування: електрозварювання металів (винайдено М. Бенардосом і М. Славяновим, вдосконалено академіком Є. О. Патоном в Україні), електродугові печі для виплавки титану та надчистих сталей, потужні прожектори, кінопроєктори.

👑 4. Коронний розряд

Умови: нормальний атмосферний тиск, різко неоднорідне електричне поле біля вістер або тонких проводів (E ~ 1/r).

Особливості: йонізація відбувається лише у вузькій зоні високої напруженості біля вістря, утворюючи характерну фіолетову «корону» або факел свічення.
Приклади й техніка: «вогні святого Ельма» на щоглах вітрильників перед грозою, електрофільтри очищення заводських викидів від сажі (ефективність 99%), копіювальні машини (ксерокси), нанесення порошкової фарби. На лініях електропередач високої напруги (ЛЕП 750 кВ) викликає паразитно втрату енергії, тому проводи розщеплюють на 3–5 штук у фазі для зменшення кривизни поля!

2. Блискавка та захист від неї: блискавковідвід

Блискавка — це гігантський іскровий розряд у повітрі. Під час висхідних потоків повітря в грозовій хмарі краплі води й крижані градини труться між собою, внаслідок чого нижня основа хмари накопичує величезний негативний заряд, а верхня — позитивний. Земля під хмарою внаслідок електростатичної індукції електризується позитивно.

Коли напруженість поля досягає пробивного значення (~30 кВ/см), від хмари починає рухатися східчастий «лідер» зі швидкістю близько 50 000 км/с. Щойно лідер торкається землі, по прокладеному йонізованому каналу знизу вгору мчить головний розряд зі струмом до 200 000 А і температурою до 30 000 К.

Принцип дії блискавковідводу (Бенджамін Франклін):

Блискавковідвід — це загострений металевий стрижень, встановлений на найвищій точці споруди й надійно заземлений товстим мідним або сталевим провідником. Він виконує дві функції: по-перше, завдяки коронному розряду на вістрі він тихо скидає надлишковий заряд хмари в атмосферу, знижуючи ймовірність удару; по-друге, якщо удар стався, він відводить колосальний струм блискавки безпечно в землю, рятуючи будівлю від пожежі та руйнування.

✓ Швидка перевірка (Mini-Check)

Який вид газового розряду використовується для високотемпературного зварювання металів?

3. Зведена порівняльна таблиця газових розрядів

Вид розрядуТиск газуНапруга та сила струмуГоловний фізичний процесПрактичне застосування
ІскровийАтмосферний (~10⁵ Па)Висока U (кВ), імпульсний великий IСхідчасті лідери, плазмовий каналБлискавка, свічки ДВЗ, обробка надтвердих сплавів
ТліючийНизький (0,1–100 Па)Сотні вольт (100–1000 В), малий IВторинна емісія з катода, свічення стовпаНеонові лампи й реклама, плазмові екрани, He-Ne лазери
ДуговийБудь-який (від вакууму до атм.)Низька U (30–60 В), великий I (10–1000 А)Термоелектронна емісія катода (>3000 °C)Зварювання Патона, електропечі сталі, прожектори
КороннийАтмосферний (~10⁵ Па)Висока U, малий I (струм витікання)Йонізація лише біля вістря через неоднорідність поляОчищення диму електрофільтрами, ксерокси, фарбування
📌

Шпаргалка до § 5: Види самостійних газових розрядів

Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою

💡 Тліючий

Низький тиск, неонові трубки, реклама, плазмові дисплеї.

⚡ Іскровий

Висока напруга, блискавка, свічки запалювання в автомобілях.

🔥 Дуговий

Низька напруга, великий струм, температура до 6000 °C, електрозварювання.

👑 Коронний

Неоднорідне поле на вістрях, вогні святого Ельма, громовідводи.

🃏

Самоперевірка (картки знань)

Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)

0/4 вивчено
🗒️

У зошит (за підручником)

Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 5, с. 40. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:

Домашка • 3 завд.
Вправа 5.1 (с. 45)

Ідентифікація типу газового розряду на світлинах

💡 Підказка від нас: Свічення трубки — тліючий; зварювальний факел — дуговий; спалах у небі — іскровий; ореол на вістрі — коронний.

Вправа 5.2 (с. 45)

Пояснення запобігання удару блискавки громовідводом

💡 Підказка від нас: Гострий кінець громовідводу створює коронний розряд, який плавно стікає протилежним зарядом до хмари й нейтралізує її поле.

Вправа 5.4 (с. 45)

Оцінка відстані до грози за затримкою грому

💡 Підказка від нас: Швидкість світла миттєва, а швидкість звуку в повітрі v ≈ 340 м/с. Відстань дорівнює s = 340 · t_секунд (кожні 3 секунди затримки — приблизно 1 кілометр).

👾

Бос-тест до § 5: Види самостійних газових розрядів

Питання 1 з 3 • Завдай удару по босу теми

+120 XP Рахунок: 0/3
❤️ Здоров'я Боса (HP): 100% Питання 1/3

Чому неонові трубки в рекламі майже не нагріваються під час свічення?