Конспект уроку "Розрахунок опору провідника. Питомий опір речовини. Реостати".

Тема уроку: Розрахунок опору провідника. Питомий опір речовини. Реостати.

Мета уроку:

Навчальна: формування уявлень учнів про характер залежності опору провідника від довжини й площі поперечного перерізу провідника, про залежність опору від матеріалу провідника, ознайомити з реостатами та їх використанням  для регулювання сили струму

Розвиваюча: розвивати вміння і навички проводити експеримент, складати електричне коло, користуватися електровимірювальними приладами.

Виховна: виховувати спостережливість, допитливість, інтерес до фізики

Тип уроку: комбінований

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер,  джерело струму, амперметр, вольтметр, лампа, з’єднувальні провідники, реостат, провідники різних поперечних перерізів, довжин та матеріалів

 

Хід уроку

І. Організаційний етап

ІІ. Актуалізація опорних знань

Перевірка домашнього завдання  (розв’язки задач)

Запитання: (фронтальне опитування)

1. У чому причина опору провідника?
2. Дайте означення електричного опору.
3. Яким символом позначають опір?
4. У яких одиницях вимірюють опір?

 5. Яким приладом вимірюють опір?

     6. Сформулюйте та запишіть закон Ома?

     7. Що таке вольт-амперна характеристика провідника?

     8. Як можна визначити опір провідника, знаючи силу струму і електричну

         напругу в провіднику?

 

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності

       Епіграфом сьогоднішнього уроку є слова давньокитайського філософа Конфуція, який говорив: «Вчитися і не розмірковувати - марно втрачати час, міркувати і не вчитися - згубно». Як ви розумієте ці слова? Він обраний не випадково. Нам відомо, що вчені-фізики всі теоретичні гіпотези перевіряють шляхом проведення численних дослідів. Спостерігаючи, порівнюючи, аналізуючи, вони або підтверджують, або спростовують висунуту гіпотезу.

ІV. Вивчення нового матеріалу

Оголошення теми уроку: «Розрахунок опору провідника. Питомий опір речовини. Реостати».

Основною електричною характеристикою провідника є опір. З’ясуємо від чого залежить опір провідника.

Електричний опір – це фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти електричному струму.

Дослідним шляхом було визначено, що опір залежить від:

- довжини провідника;

- площі поперечного перерізу провідника;

- речовини, з якої виготовлений провідник.

 

Перший дослід

В електричне коло вмикатимемо по черзі провідники, які виготовлені з однакового матеріалу, мають однаковий поперечний розріз, але різні довжини. Силу струму вимірюватимемо амперметром.

 

 

   

    

Провівши відповідні дослідження, переконаємося, що в разі зменшення довжини провідника його опір зменшується і навпаки, в разі збільшення довжини провідника його опір зростає. Причому в скільки разів збільшується (зменшується) довжина провідника, у стільки ж разів збільшується (зменшується) його опір. Численними дослідами доведено,

Опір провідника прямо пропорційний його довжині:

 

Другий дослід

Вмикатимемо в електричне коло по черзі провідники, які виготовлені з однакового матеріалу, однакової довжини, але мають різні поперечні перерізи.

 

 

    

 

    

 

Опір провідника обернено пропорційний площі його поперечного перерізу:

Збільшення товщини провідника рівнозначне «розширенню русла», яким рухаються заряди, тому й опір провідника зменшується.

 

 

 

 

 

 

 

Третій дослід

Тепер в електричне коло будемо по черзі вмикати провідники однакової довжини та площею поперечного перерізу, але виготовлені з різних речовин.

 

 

     І = 0,6 А

 

 

 

 

 

    

 

     І = 3 А

 

 

 

 

 

      І = 1А

 

 

 

Опір провідника залежить від речовини, з якої цей провідник виготовлений.

Це пояснюється тим, що провідники з різних металів мають різні кристалічні структури, отже, гальмівна дія зіткнень йонів і вільних електронів виявляється різною.
 

Підсумовуючи результати дослідів, можна записати формулу:

 

R – опір провідника;

l – довжина провідника;

S – площа поперечного перерізу провідника;

ρ – питомий опір речовини.

      

Питомий опір речовини – це фізична величина, яка характеризує електричні властивості даної речовини й чисельно дорівнює опору виготовленого з неї провідника завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1 м².

 

Одиниця питомого опору в СІ – Ом·метр:

Зручніше виражати площу поперечного перерізу провідника у квадратних міліметрах. Тоді одиницею питомого опору буде:

Значення питомого опору зумовлене хімічною природою речовини та істотно залежить від її температури.

 

Значення питомого опору деяких речовин та сплавів (за t = 20 С)

Робота з підручником.

Скориставшись даними табл.7 Додатка, поясніть, чому для виготовлення електропроводки в приміщеннях зазвичай використовують алюміній і мідь. Чому гуму, порцеляну, ебоніт використовують в електротехніці як ізолятори?

На практиці часто доводиться збільшувати або зменшувати силу струму для цього використовують реостати.

Найпростішим реостатом може бути дротина. У лабораторних умовах використовується повзунковий реостат. У коло реостат вмикається послідовно.

Реостат – це пристрій зі змінним опором, призначений для регулювання сили струму в електричному колі

 

Будова двоконтактного повзункового реостату:

1, 6 – клеми;

2 – керамічний циліндр;

3 – металевий дріт (обмотка);

4 – повзунок;

5 – металевий стрижень.

 

 –  умовне позначення на схемах

 

Принцип дії повзункового реостата ґрунтується на залежності опору провідника від його довжини. Пересуваючи повзунок уздовж обмотки, плавно збільшують або зменшують довжину ділянки, в якій проходить струм. У результаті опір реостата так само плавно збільшується або зменшується, а це, згідно із законом Ома, приводить до плавної зміни сили струму (настроюють гучність звуку радіоприймача, регулюють яскравість світіння лампи).

Важільні (секційні) реостати

Опір важільних реостатів змінюється стрибками, відповідно стрибками змінюється й сила струму. Важільні реостати застосовують для вмикання і вимикання електродвигунів.

 

 

 

 

V. Закріплення нового матеріалу. Розв’язування задач.

 

1. Розрахуйте опір мідного трамвайного дроту довжиною 5 км, якщо його поперечний переріз 0,65      ( 1,3 Ом)
2. Визначте силу струму, що проходить через реостат, виготовлений з нікелінового дроту довжиною 50 м і площею поперечного перерізу 1, якщо напруга на затискачах реостата 45 В.      (2,25 А)
3. Визначте напругу на кінцях залізного провідника довжиною 150 см і площею поперечного перерізу 0,025, у якого сила струму 250 мА. (1.5В)
4. Якої довжини потрібно взяти мідний дріт площею поперечного перерізу 0,5, щоб опір його дорівнював 34 Ом.        (1 км)

 

VI . Підсумок уроку. Рефлексія.

 Бесіда за питаннями

1. Як довести, що опір провідника прямо пропорційний його довжині?

2. Як залежить опір провідника від площі його поперечного перерізу?

3. За якою формулою обчислюють опір провідника?

4. Що таке питомий опір речовини?

5. Що таке реостат?

6. Які види реостатів ви знаєте? Чим вони відрізняються один від одного?

 

 

 

 

На  уроці мені сподобалося…..

На уроці мені вдалося…

На уроці я зрозумів…

 

VІI. Домашнє завдання

 

Підготувати повідомлення на тему: «Використання реостатів».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Георг Ом

Георг Симон Ом народився 16 березня 1787 р. в родині німець­кого слюсаря. Його мати вмерла рано, тому вихованням Георга та його старшого брата Мартіна займався батько. Щоб допомагати синам навчатися, батько спеціально вивчив вищу математику. Та­кий підхід дав свої результати. Мартін згодом став відомим мате­матиком, а Георг — фізиком.

Закінчивши гімназію, Георг продовжив освіту в університеті рідного міста Ерлангена. Разом із цим йому доводилося працюва­ти - викладати математику в гімназії, оскільки грошей на на-вча/шя не вистачало. Після закінчення університету Ом захистив докторську дисертацію.

У 1827 р. вийшла книга Г. Ома «Гальванічне коло, розроблено математично Г. С. Омом», її було розіслано відомим ученим різних європейських країн. Але більшість із них не відгукнулися на цю працю. Книгу було визнано лише в Англії: Ома обрали членом Лондонського Королівського товариства й нагородили медаллю Конлея.

А у Франції, наприклад, закон Ома довгий час залишався не­відомим. Тому французькі школярі дотепер замість закону Ома вчать закон Пулье (цей французький учений заново відкрив зна­менитий закон через 10 років після Ома).

Останні роки життя Г. Ом працював професором Мюнхенського університету. Помер відомий учений 7 липня 1854 р.

 

 

Цікаві факти

Електричний опір тіла людини

Величина електричного опору людини залежить від індивіду­альних особливостей організму. Проте можна навести такі середні цифри:

волога шкіра — 1000 Ом;

суха шкіра — 500 000 Ом;

     внутрішні тканини, органи людини   - 100—500 Ом.

 

Електричний струм, проходячи через тіло людини, впливає таким чином:

до 0,01 А — практично не відчувається;

0,02 А — болючі відчуття;

0,03 А — порушується дихання;

  0,07 А — дихання утруднене;

            0,1 А — фібриляція серця. яка може призвести до смерті;

           0,2 А — сильні опіки, зупинка серця.