Тема. Постійний струм та кола постійного струму

Тема уроку.  Кола постійного струму: паралельне, послідовне та змішане з'єднання, елементів. Закон Ома для повного кола.

Мета.

ü  Розглянути кола постійного струму, види з’єднань провідників, закон Ома для повного кола;

ü  Розвивати пошукову, пізнавальну активність учнів, логічне мислення, уяву. Виховувати самостійність, наполегливість, впевненість у собі, інтерес до предмету.  

ü  виховувати спостережливість; формувати науковий світогляд та інтерес до вивчення електротехніки.

Тип уроку.  Урок засвоєння знань.

Вид уроку.  Лекція з елементами бесіди.

v Додаток.  Орієнтовні  питання до учнів.

o    Які умови виникнення та існування електричного струму? o Що таке джерело струму? o Які перетворення енергії відбуваються всередині джерела струму?

o    Які ви могли б назвати джерела електричної енергії? Чим вони істотно відрізняються між собою?

o    Електричний струм може спричиняти такі дії …

o    Які закони Ома Вам відомі?

o    У чому полягає сутність закону Джоуля-Ленца?

Додаток. Теорія.  Для виникнення струму необхідне замкнуте електричне коло і джерело електрорушійної сили.

Електричним колом називають сукупність різних пристроїв, джерел енергії (струму) та провідників, що їх з'єднують,утворюючи шлях проходження електричного струму.

Електричне коло в загальному випадку включає такі елементи:

§Джерело електричної енергії – генератори, джерела живлення.

§Приймачі, що перетворюють електроенергію в інші види енергії.

§Засоби, що з’єднують джерела енергії і приймачі.

Графічне зображення кола називається електричною схемою.

Для кожної електричної схеми існує поняття вузла, вітки і контуру.

Вузол – точка з’єднання трьох або більше елементів кола. Іноді вводиться поняття умовного вузла, в якому з’єднуються два елементи електричного кола.

Вітка – ділянка кола між двома вузлами.

Контур – замкнутий шлях обходу віток.

Електричні кола можуть бути простими і складними. До простих відносяться кола з одним джерелом живлення (або кількома джерелами в одній вітці); до складних – кола з двома або більше джерелами живлення в різних вітках.

Вважають, що в зовнішній частині кола струм має напрям від позитивного затискача джерела струму (+), до негативного затискача (-). Цей напрям протилежний напряму руху електронів. У внутрішній частині кола (в джерелі електричної енергії) струм має напрям від негативного затискача до позитивного.

Елемент     кола,   в          якому здійснюється необоротний процес перетворення електроенергії в теплову називається електричним активним опором.

Проходження струму на ділянці обумовлене різницею потенціалів 

U =  1 –  2 на його кінцях або напругою U на ділянці.

Напруга на ділянці кола називають ще падінням напруги. Напруга вимірюється як і ЕРС в вольтах – “В”.

Послідовне       з'єднання       кількох опорів  Здійснюється воно так: кінець першого опору з'єднується з початком другого, кінець другого — з початком третього і т. д. Джерело живлення приєднується до початку першого та кінця останнього опорів.

Загальний опір усього кола, через яке проходить загальний струм I , позначимо літерою R . Тоді за законом _{Ома маємо}  U  I R.

Спади напруг на опорах кола 

U1  I  R1.;   U2  I  R2.;    U3  I  R3.;

            Неважко               експериментально

встановити, що напруга, яка підводиться до кола з кількох послідовно з'єднаних опорів, дорівнює 

U U¹ U² U^3. сумі спадів напруг на окремих опорах:        

IR  IR¹  IR²  IR^3, чи   значення опору Підставивши сюди значення напруг, дістанемо:

R  R¹  R²  R^3,    при послідовному зєднанні:    

Недоліком такого з'єднання опорів є те, що при несправності одного опору з ладу виходить усе коло.

Паралельне з'єднання кількох опорів (рис. 1, б). Здійснюється воно так: початки опорів об'єднуються в одну точку а, кінці — в другу b. До точок а та b приєднується джерело живлення.

Таке з'єднання опорів характеризується спільністю напруги на окремих вітках і різними струмами в них. У точці а загальний струм I розгалужується по окремих вітках кола обернено пропорційно їх опорам, а в точці b струми віток знову сходяться, утворюючи в сумі струм I .

U

I   

              Позначивши літерою R опір усього розглядуваного кола, за законом Ома матимемо              R , а

                                                                  U                  U                  U

                                                        I1          I 2            I3 

для кожної вітки кола             ^R1 ;               ^R2 ;                  ^R3 ; За першим законом Кірхгофа (для вузла а):

I  I1  I2  I3.

                                                                                                                                    U     U      U      U

   ,

                                                                                    I¹, I², I^3. , дістанемо: R        R¹          R²                   R³   або значення опору

Підставивши сюди значення

                                                                               1      1       1       1

   ,

R           R¹                 R² R³ при паралельному зєднанні :

Повне, або замкнуте електричне коло складається з двох частин: так званої внутрішньої, або джерела ЕРС, і зовнішньої, яка з’єднує полюси джерела поза ним. Джерело ЕРС - , як і будь-який провідник, має певний опір, який називають внутрішнім опором і позначають r на відміну від зовнішнього опору  R  кола.

У провіднику опором 2 Ом, увімкненому до елемента з ЕРС  1,1 В, сила струму дорівнює 0,5 А. Яка сила струму

під час короткого замикання елемента?   Розв’язання.

                                                                                                                              IR

За законом Ома I         . Знайдемо   r : I(Rr),IRIr, Ir IR, r       .

                                        (R  r)                                                                                                   I

                                                                                I             1,10,5

          При короткому замиканні I  , =       =                 = 5, 5 A. 

                                                                             r  IR          1,1 0,52

Задача № 2. До батареї, ЕРС якої  6 В і внутрішнім опір 0,5 Ом, приєднали  резистор з опором 11,5 Ом. Визначити

напругу на затискачах батареї.          Розв’язання .

                                                          R

       U = IR,  I   ,   тоді  U  = 5,75 B.                                                           Додаток. Запитання до учнів. 

                               (R  r)                    (R  r)

1)  Дайте визначення постійного струму.

2)  Що є джерелами постійного струму?

3)  Що називають електрорушійною силою?

4)  Дайте визначення внутрішнього опору.

5)  Опишіть схему кіл постійного струму.

6)  Чим вимірюють електричний струм та напругу?   Чим відрізняються послідовне і паралельне з’єднання провідників.