Урок    Робота і потужність електричного струму Мета уроку: 

Навчальна. Сформувати знання учнів про фізичні величини: робота і потужність електричного струму.

Розвивальна. Розвивати вміння застосовувати  роботу і потужність електричного струму в процесі розв’язування фізичних задач різних типів і під час виконання лабораторних робіт;  вміння розраховувати спожиту електричну енергію за допомогою побутового лічильника електроенергії.

Виховна. Усвідомлення важливості заощадливого використання електроенергії з метою зменшення витрат сімейного бюджету; формування свідомості дотримання правил безпеки під час роботи з електричними приладами й пристроями, формування ключових компетентностей на уроці.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Обладнання: навчальна презентація, комп'ютер, амперметр, вольтметр,  лампа, перемикач, джерело струму, годинник, ватметр, лічильник електроенергії. План вивчення нового матеріалу:

1.   Робота електричного струму

2.   Потужність електричного струму (фактична та номінальна)

3.   Електролічильник

Хід уроку

I. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ

Світлофор настрою. 

У кожного учня своя картка. За допомогою світлофора визначимо, з яким настроєм ви завітали на урок. Бажаю, щоб гарний настрій залишався у вас до  кінця уроку. У кого настрій кепський, пропоную працювати на уроці так, щоб він поліпшився.

       Веселий      Спокійний      Сумний 

IІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ЗНАНЬ УЧНІВ

Бесіда за питаннями

Перевіримо свої знання за допомогою онлайн-сервісу LearningApps, який дозволяє створювати інтерактивні вправи. Потрібно заповнити таблицю «Електричний струм». 

Перейти за посиланням: https://learningapps.org/2063040

1.     За якою формулою визначається електрична напруга?

2.     Як знайти роботу електричного струму з переміщення електричного заряду q?

3.     За якою формулою визначають  силу струму? 

4.     Як знайти заряд, який проходить через поперечний переріз провідника за час t?

5.     Якими приладами вимірюються напруга та сила струму? 

IІI. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

           Ми щомісяця оплачуємо рахунки за спожиту електроенергію. Питання заощадження електроенергії для українців нині як ніколи актуальне.

Як можна заощадити витрати електроенергії вашою родиною?

Кожен з вас бачив вдома електролічильник, а чи задумувались ви, яку фізичну величину він вимірює? 

1.Робота електричного струму

Ми знаємо, що електрична напруга визначається за формулою:  

Робота електричного струму з переміщення електричного заряду q на певній ділянці кола:   .   

Сила струму:   

- заряд, який проходить через поперечний переріз провідника за час t

На ділянці кола електричний струм виконує роботу, значення якої  дорівнює добуткові напруги U, сили струму I і часу t проходження  струму в колі: 

Одиницею роботи електричного струму в СІ є джоуль (Дж):

1 Дж =1В∙ Ас.  

Вимірювання роботи електричного струму

Проведемо дослід. Складемо електричне коло, що складається з  вольтметра, амперметра, годинника, лампи, джерела, перемикача. Виміряємо силу струму, напругу. Порахуйте роботу електричного струму в лампі за 30с. Такі вимірювання називають непрямими.

2. Потужність електричного струму (фактична та номінальна)

Ми бачили, що на побутових приладах є написи, що вони означають?

Потужність електричного струму — фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи струму до часу, за який цю роботу виконано.

де P — потужність електричного струму; A — робота струму за час t.

Одиниця потужності в СІ — ват: 1 Вт .

1 Вт =1 В∙1 А;  

1 Вт — це потужність струму силою 1А на ділянці кола з напругою 1 В.

 На практиці частіше використовують кратні одиниці потужності: кіловат

(1 кВт = 10³ Вт), мегават (1 МВ =10⁶ Вт), гігават (1 ГВт = 10 ⁹ Вт) Потужність, на яку розрахований електричний пристрій, називають  номінальною потужністю. Номінальну потужність зазначають  у паспорті електричного пристрою. Реальну потужність струму в пристрої називають фактичною потужністю.

           Напруга в мережі може змінюватися. Наприклад, вона може збільшитися — відповідно збільшиться й сила струму. Збільшення сили струму й напруги приведе до збільшення потужності струму в споживачі. Тобто значення фактичної та номінальної потужностей споживача можуть відрізнятися.

           Якщо коло складається з кількох споживачів, то, розраховуючи  їхню фактичну потужність, що за будь-якого з’єднання споживачів загальна потужність струму в усьому колі дорівнює сумі потужностей окремих споживачів.

3. Електролічильник

Електролічильник — це прилад для прямого вимірювання роботи струму.

1Дж = 1Вт∙с

В електротехніці використовують позасистемну одиницю  роботи струму — кіловат-годину (кВт  год); 

 Дж

           На лічильнику є значення ще двох фізичних величин: 220 В; 5 А. Перша показує, в коло з якою напругою слід вмикати лічильник, друга — максимально допустиму силу струму в приладі. Перемноживши ці значення, одержимо максимально допустиму потужність споживачів, які можна підключити через цей електролічильник ( U∙I = Pmax ).

          За екстреного відключення світла у багатьох виникла потреба у генераторах. Як визначити необхідну потужність генератора?

Максимальна потужність  3.2 кВт

Витрата палива  1.5 л/год

Рівень шуму 64 дБ

Потужність – головне, від чого залежить вибір генератора або електростанції. Щоб визначити цей параметр генератора, необхідно просто скласти потужності всього, що буде працювати у  будинку. Дані про потужність приладів  можна взяти на корпусі або технічному паспорті.Слід пам'ятати і про запас потужності. (20% -30%). Він необхідний для того, щоб електростанція працювала в самому оптимальному режимі, оскільки найбільш прийнятна навантаження повинна бути близько 80% від номінальної потужності.

Але потрібно враховувати пускову потужність електроприладів. Струм збільшується на частки секунди під час запуску обладнання, що має електродвигун. Телевізори, ноутбуки мають коефіцієнт пускового струму в межах 1,1. Пральні та сушильні машини, та пилососи мають пусковий струм близько 1,5. Трохи більше пусковий струм у мікрохвильовій печі, він становить 2. Холодильники  володіють високим коефіцієнтом пускового струму 3.Якщо потужність холодильника становить 150 Вт, а коефіцієнт пускового струму у нього 3, то 150Вт х 3 = 450Вт - стільки потрібно холодильнику, щоб запуститися.

IV. РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ.

1.Обчисліть роботу, яку виконує електричний струм за 1 год  роботи  мультиварки, та яку силу струму споживає пристрій. Визначте  вартість електроенергії, яку споживає за 1 год роботи мультиварки  за тарифом 1,44 грн. за 1 кВт∙год. Потужність нагрівального елемента 750 Вт.

  TEFAL RK321A34

Компетентнісні запитання

1.Під час вмикання лазерного принтера потужністю 600Вт і роботи холодильника та бойлера (2кВт) автомат відключає електричну напругу. Чому?  

На електролічильнику встановлено автомат на 16А.  

Потужність P = U∙I = 16А∙220В = 3520Вт

Коли увімкнути в мережу принтер, холодильник та бойлер, загальна потужність буде 3800Вт.  Щоб не спрацьовував автомат, потрібно змінити його на 24А.

V. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1.   За якою формулою обчислюють роботу електричного струму? 

2.   Назвіть відомі вам одиниці роботи електричного струму.  3. Як на практиці вимірюють роботу електричного струму? 

4.   Що називають потужністю електричного струму? 

5.   За якою формулою можна обчислити потужність струму? 

6.   Що називають номінальною потужністю електричного пристрою? 

7.   Що таке фактична потужність електричного пристрою.

Рефлексія Вправа «Світлофор»

Перед вами три картки: зеленого, червоного, жовтого  кольорів. 

VI. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Опрацювати § 33, Вправа № 33(1; 3; 7) с.184

Виконати експериментальне завдання в підручнику  с.185  «Сумлінний господар». 

Протягом тижня спостерігайте за споживанням  електроенергії у вашій оселі. Для цього щодня, в той самий час, слід  записувати показ лічильника електроенергії та обчислювати, скільки  електроенергії спожила ваша родина за добу.

За результатами вимірювань та обчислень побудуйте графік споживання електроенергії протягом тижня. Дайте відповіді на такі запитання.

1)  У який день тижня витрати електроенергії були найбільшими?  Чому?

2)  Чи були ввімкнені споживачі електроенергії без потреби?

3)  Як можна заощадити витрати електроенергії вашою родиною?