Підсумковий урок по електричному струму , напрузі , опору .

Про матеріал

ВИЗНАЧЕННЯ СИЛИ СТРУМУ , ОПОРУ , НАПРУГИ , ЗАКОН ОМА ТІЛЬКИ ФОРМУЛУ .ПОЯСНЮЮ , ЩО ТАКЕ ЕЛЕКТРИЧНЕ КОЛО , ПОКАЗУЮ ПО ОДНІЙ ЗАДАЧЦІ З КОЖНОЇ ТЕМИ .

Перегляд файлу

Учитель фізики опорного закладу

"Світлівська ЗОШ І-ІІІ ступенів

Добропільської районної

ради Донецької області"

Булатецький Олександр

Костянтинович

Фізика , 8 клас .

Тема: Підсумковий урок по електричному струму , напрузі , опору .

Мета : Підвести підсумки та поглибити знання учнів по указаній темі .

Освітня. Нагадати поняття сили струму, напруги , опору позначення, одиниці вимірювання, допустимі значення. Вивчити правила підключення амперметра та вольтметра ,вимірювання сили струму , напруги , опору . Вчитися розв’язувати задачі на визначення сили струму , напруги , опору .

Розвиваюча. Розвивати логічне та практичне мислення.

Виховна. Виховувати цілеспрямованість у досягненні поставленої мети.

Тип уроку. Урок корекції знань .

План та хід уроку .

І. Вступне слово вчителя .

ІІ. Повторення вивченого матеріалу методом виступу учнів по певним питанням.

А . Джерела електричного струму (І учень)

ГАЛЬВАНІЧНІ ЕЛЕМЕНТИ Й АКУМУЛЯТОРИ

Багатьом знайома ситуація: необхідно терміново зателефонувати, ви берете мобільний телефон і з прикрістю виявляєте, що батарея акумуляторів розрядилась, а телефон із дива технічної думки перетворився на шматок пластику. Те саме може статись і з акумуляторами фотоапарата, плеєра, ліхтарика, годинника. Що робити далі, знає навіть першокласник, а от як працює акумулятор, ви дізнаєтеся сьогодні на уроці.

Зрозуміло, що будь-який справний електротехнічний пристрій працюватиме тільки тоді, коли виконані умови існування електричного струму: наявність вільних заряджених частинок і електричного поля. За створення електричного поля «відповідають» джерела струму.

У джерелах електричного струму електричне поле створюється й підтримується завдяки розділенню різнойменних електричних зарядів. У результаті на одному полюсі джерела накопичуються частинки, що мають позитивний заряд, а на другому — частинки, що мають негативний заряд. Між полюсами виникає електричне поле. Під дією цього поля в провіднику, яким з'єднані полюси, вільні заряджені частинки починають напрямлений рух, тобто виникає електричний струм.

Однак розділити різнойменні заряди не так просто, адже між ними існують сили притягання. Для розділення у джерелах електричного струму різнойменних зарядів, а отже, для створення електричного поля, необхідно виконати роботу. Її можна виконати за рахунок механічної, хімічної, теплової та інших видів енергії.

Джерела струму. За створення електричного поля «відповідають» джерела струму. Джерела електричного струму – пристрої, що перетворюють різні види енергії на електричну енергію.
Види джерел електричного струму.

Усі джерела електричного струму можна умовно розділити на фізичні й хімічні.

До фізичних джерел електричного струму прийнято відносити пристрої, в яких розділення зарядів відбувається за рахунок механічної, світлової або теплової енергії.

Фізичні: електрофорна машина, турбогенератори електростанцій, фото- і термоелементи.

Хімічними джерелами елктричного струму називають пристрої, в яких розподіл зарядів відбувається за рахунок енергії, що виділяється внаслідок хімічних реакцій.

Хімічні: гальванічні елементи й акумулятори.

Демонстрація: у склянку з водою опускаємо цинкову та мідну пластини й приєднуємо їх до гальванометра. Стрілка приладу залишається на нулі. У воду вичавлюємо сік лимона – стрілка відхиляється, з’являється електричний струм.
Скарбничка цікавих фактів (стор.41)
Вивчаємо акумулятори (самостійно).

Мобільні телефони, наприклад, містять літійіонну акумуляторну батарею.

За принципом дії сучасні хімічні джерела струму майже не відрізняються від тих, що були створені понад два століття тому. При цьому зараз існує велика кількість різноманітних видів гальванічних елементів і акумуляторів та здійснюється активна розробка нових. Один від одного вони відрізняються розмірами, масою, енергоємністю, терміном роботи, надійністю, безпекою, вартістю тощо.

Вибір певних видів хімічних джерел струму продиктований сферою їхнього застосування. Так, в автомобілях доцільно використовувати відносно дешеві кислотні акумуляторні батареї, і те, що нони є досить важкими, не є вирішальним фактором. А от джерела струму для мобільних телефонів мають бути легкими та безпечними, тому в них варто використовувати так звані літійіонні батареї, хоча вони є порівняно дорогими.

Б.Демонстрація електричного кола .( ІІ учень)

Щоб розібратися в будові якого-небудь електроприладу або усунути несправність електропроводки в оселі, передусім необхідно мати схему відповідного електричного кола.

Ми покажемо електричне коло , у якому є джерело струму , провідники , електролампа , амперметр , вольтметр , реостат , лампа та амперметр підключаємо послідовно , вольтметр підключаємо паралельно до лампи , реостат підключаємо послідовно , вимикач стоїть між лампою та реостатом . Після цього будуть розповідати про фізика Ома .

( Можна і всю біографію дати , хто як захоче ).

(ІІІ учень )

У 1809 р. Ом покинув Швейцарію та, переїхавши до Нейенбурга, повністю присвятив себе вивченню математики; у 1811 р. захистив у Ерлангені докторську дисертацію і з 1811 по 1813 у якості приват-доцента читав там само лекції з математики, але вже у 1813 р. прийняв місце викладача з математики в Бамберзі (1813-17), звідки перейшов потім на таку ж саму посаду в Кельні (1817-28). Впродовж свого перебування в Кельні Ом опублікував свої знамениті роботи з теорії гальванічного кола.

На міжнародному конгресі електриків в Парижі, вирішено було назвати його ім'ям тепер усіма визнану одиницю електричного опору.

Найвідоміші праці Ома стосувались питань проходження електричного струму через провідники й привели до відомого закону Ома, що зв'язує опір кола гальванічного струму, електрорушійної в ньому сили й сили струму, та був в основі всього сучасного вчення про електрику.

Від чого залежить величина електричного опору?

1. Величина електричного опору залежить від речовини, з якої виготовлений провідник.

2. Опір провідника прямо пропорційний його довжині.

3. Опір провідника обернено пропорційний площі його поперечного перерізу.

R = ρ , Де ρ – питомий опір провідника.

= або = в СІ.

Д. Електрична напруга , одиниці виміру напруги , вольтметр .

(ІY учень )

Одиницею напруги є вольт (1 В). Названа вона за ім’ям італійського вченого Алессандро Вольта, який створив перший гальванічний елемент.

Один вольт (1 В) – це напруга на кінцях провідника, при якій робота щодо переміщення електричного заряду один кулон (1 Кл) по цьому провіднику дорівнює одному джоулю (1 Дж).

1В=1Дж/1Кл=1Дж/Кл

Під час вимірювання застосовують також частинні або кратні одиниці напруги:

1мВ = 0,001 В

1 кВ = 1000 В

Електричні прилади працюють при різній напрузі. Різні джерела струму характеризуються робочою напругою.

Для вимірювання напруги в електричних колах використовують спеціальний прилад – вольтметр. На шкалах вольтметрів є позначка V, що вказує, що це саме вольтметр. Біля одного затискача вольтметра ставлять знак «+». Цей затискач обов’язково приєднують до проводу, що йде від позитивного полюса джерела струму.

На схемах вольтметр позначають:

Вольтметр слід приєднувати в колі паралельно до ділянки кола, на якій вимірюється напруга, тобто затискачі приєднуються до тих точок кола, між якими слід виміряти напругу.

Сучасним вольтметром можна виміряти наругу до 106 В.

Для характеристики електричного поля вводять фізичну величину – електричну напругу.

Напруга – це фізична величина, що визначається відношенням роботи електричного поля на певній ділянці кола до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці. Вона характеризує електричне поле, яке створює струм.

Напруга позначається U.

Далі іде пояснення сили струму

Y учень

Електричним струмом називається впорядкований рух заряджених частинок. Зарядженими частинками в різних середовищах можуть бути різні частинки: в металах - електрони, в напівпровідниках - електрони і дірки, в електролітах - іони.

Умови виникнення струму.

1.Наявність вільних носіїв заряду.

2. Присутність електричного поля в провіднику або різниці потенціалів між кінцями провідника.

Речовини, що проводять електричний струм, називають провідниками. Як було сказано, основним методом збудження струму провідності є створення в провіднику електричного поля. Під дією сил поля виникає упорядкований рух носіїв заряду: позитивні мікроскопічні заряди рухаються в напрямі вектора напруженості поля, а негативні — у протилежному напрямі. За напрям електричного струму прийнято вважати напрям руху позитивно заряджених частинок. В металах за напрям струму вибирають напрям, протилежний до напрямку руху електронів, хоча струм обумовлений рухом електронів.

Опишемо в загальних рисах модель електричного струму. Відомо, що при температурах відмінних від 0 К, електрони в металі перебувають у безперервному хаотичному русі але, враховуючи хаотичність руху, можна стверджувати, що сумарний заряд, який переноситься через будь-який поперечний переріз провідника, рівний нулю. Коли в провіднику створити електричне поле, електрони набуватимуть деякої додаткової (напрямленої) швидкості. Ця швидкість називається дрейфовою. Перенесення заряду може відбуватись лише за рахунок дрейфової швидкості, вона і визначає струм в провіднику.

Вивчаючи струм провідності рух заряджених частинок у речовині, зображають неперервними кривими — лініями струму. Лінія струму – це лінія, дотична в кожній точці якої, співпадає із напрямком дрейфової швидкості носія заряду в цій точці. За напрям ліній струму в кожній точці речовини прийнято напрям упорядкованого руху позитивних носіїв заряду. Лінії струму утворюють замкнені циліндричні поверхні, які називають трубками струму, тобто трубка струму – це частина середовища, по якому протікає струм, обмежена лініями струму. При цьому, носії заряду під час руху не перетинають бокових поверхонь трубок струму. Поверхню провідника в багатьох задачах можна вважати трубкою струму.

Силою струму називають скалярну величину, яка чисельно дорівнює зарядові, що переноситься крізь поперечний переріз провідника за одиницю часу.

де dt-нескінченно малий проміжок часу, dq-заряд, що проходить через поперечний переріз провідника протягом цього часу.

Якщо за однакові проміжки часу крізь поперечний переріз провідника проходять однаковий заряд , і напрям струму при цьому не змінюється, такий струм називають стаціонарним або постійним. Сила постійного струму визначатиметься відношенням

Одиницею вимірювання сили струму є Ампер, означення дається через електромагнітну взаємодію двох провідників, вимірюється за допомогою приладів, які називаються амперметрами.

Розв'язуємо задачі .

(любі задачки, аби на цю тему )

№1

U = 220 В

R = 50 Ом; I - ?

Запитання. Чи залежить опір провідника від прикладеної до нього напруги, та сили струму, що проходить крізь нього? (Ні. ).

№2

U = 6,3 В

І = 0,26 А; R - ?

Запитання. Чи залежить сила струму в провідниках від речовини, з якої вони виготовлені? (Так. I ~ R =)

№3

U_A = 2 В; I_A = 0,5 A R = R_A =

U_B = 1B; I_B = 1,5 A R_B =

R_A -? R_B - ?

Запитання. Чи зміняться покази амперметра, якщо його увімкнути перед провідником з опором R₁ ? Після провідника з опором R₁ ?

( Питання можна змінювати , кому які сподобаються )

2) Фронтальне опитування класу.

Що таке електричний струм?

Відповідь. Електричним струмом називається напрямлений рух заряджених частинок або заряджених тіл.

Які частинки створюють струм у металах, електролітах, газах?

Відповідь. В металах – вільні електрони, електролітах – йони, як позитивно, так і негативно заряджені. В газах струм утворюють рухомі йони обох знаків, а також електрони.

Яка величина називається силою струму? Формула.

Відповідь. Силою струму називається величина, що характеризує швидкість перенесення заряду частинками, які створюють струм, через поперечний переріз провідника.

Що визначає напруга? Формула.

Відповідь. Напруга визначає роботу, яку виконує електричний струм під час перенесення заряду 1 Кл на даній ділянці кола.

Яка величина називається опором? Формула.

Відповідь. Величина, яка характеризує протидію електричному струму в провіднику, називається опором.

Сформулюйте закон Ома для ділянки кола. Назвіть формулу.

Відповідь. Сила струму в однорідній ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна її опору.

ІІІ. Розв’язування задач.

Карточки. Цією діяльністю охоплено 8 учнів, які через 5 – 7 хв. повинні здати розв’язки завдань на листочках паперу вчителю.

№1 ( 2 учня)

За графіком визначити напругу, яка відповідає певній силі струму, і обчислити опір провідника.

Розв’язок. I₁ = 2 A; U₁ = 5 B;

I₂ = 4 A; U₂ = 10 B;

I₃ = 6 A; U₃ = 15 B;

R₁ - ? R₂ - ? R₃ - ?

R₁ = R₂ = R₃ = Ом.

№2 ( 2 учня)

Електропаяльник має опір 500 Ом і працює принапрузі 220 В. Знайти, на яку силу струму він розрахований.

R = 500 Ом; U = 220 B

I - ?

№3 ( 2 учня)

Відомо, що на кінцях провідника напруга становить 120 В, а сила струму в ньому – 0,5 А. Обчислити його опір.

U = 120 B; I = 0,5 A

R - ?

№4 ( 2 учня)

За графіком знайти відповідні значення сили струму і напруги та обчислити опір провідника.

Розв’язок. I₁ = 2 A; U₁ = 5 B;

I₂ = 4 A; U₂ = 10 B;

R₁ = R₂ = Ом.

2) Експериментальне завдання виконується біля дошки.

Знайти опір лампочки кішенькового ліхтаря. Зробити три спроби.

Обладнання: три гальванічних елемента, лампочка на підставці, амперметр, вольтметр, з’єднувальні провідники.

Розв’язок завдання. Зібрати схему (див. мал.) Поступово під’єднуючи 1, 2, 3 гальванічних елемента виміряти 3 рази напругу і зняти відповідно покази амперметра. Розрахувати опір згідно закону Ома . Порівняти отримані значення. Зробити висновок.

3 учня біля дошки розв’язують завдання за картками.

Можна дати задачу з графіком .

Задача № 1

На графіку зображено залежність сили струму від напруги для двох провідників. Який з провідників має більший опір? Яким чином це можна було б показати, коли не було вказано чисельних значень сили струму та напруги?

Розв’язок.

якщо невідомі значення I, U, тоді

а) I₁ = I₂ = I; так як R~U, то чим > U, тим > R;

б) або U₁ = U₂ = U, так як R~ 1/I, то чим < I,

тим > R.

Запитання. Від чого залежить опір провідника? ( Від роду речовини, та його геометричних розмірів.)

Задача № 2( можна взяти подібні )

Який питомий опір речовини, з якої виготовлено дротину довжиною 1 км і площею поперечного перерізу 0,2 мм², якщо при напрузі 550 В сила струму в ній 0,1 А? Що це за речовина?

l = 1 км = 1000 м; S = 0,2 мм²;

U = 550 B; I = 0,1 A; речовина – ніхром.

Запитання. Величина заряду, що проходить через провідник, залежить від ...? ( Сили струму у провіднику і часу його проходження.)

Задача № 3

За який час заряд в 110 Кл проходить через мідну дротину довжиною 50 м і площею поперечного перерізу 0,2 мм², якщо напруга між кінцями дротини 20 В? Питомий опір міді 0,017

q = 110Кл; l = 50 м;

S = 0,2 мм²; U = 20 B;

t - ?

Запитання. Сила струму в провіднику залежить від: (вибрати варіант відповіді) а) напруги на провіднику і його маси; б) напруги на провіднику і його опору; в) опору провідника та його маси. (Відповідь – Б).

Задача № 4

Яка напруга між кінцями вольфрамової дротини довжиною 20 м і площею поперечного перерізу 0,5 мм², якщо за 2 хв через неї проходить заряд 240 Кл? Питомий опір вольфраму 0,055 .

q = 240 Кл; l = 20м;

S = 0,5 мм²; t = 2 хв = 120 с

U - ?

Запитання. Причиною електричного опору металу є (вибрати відповідь): а) взаємодія електронів з йонами кристалічної решітки; б) взаємодія одних йонів з іншими йонами кристалічної решітки; в) взаємодія вільних електронів. (Відповідь – А).

Задача № 5

Якої сили струм при напрузі 4,5 В протікає у нікеліновій дротині довжиною 100 м і площею поперечного перерізу 0,05 мм²? Питомий опір нікеліну 0,42

U = 4,5 B; l = 100 м;

S = 0,05 мм²; .

І - ?

Запитання. У скільки разів напруга 12 кВ більша від напруги 12 мВ? ( 10⁶ разів).

2) Яка площа поперечного перерізу дроту з алюмінію довжиною 15 м, якщо при напрузі 12 В сила струму у ньому 10 А? Питомий опір алюмінію 0,028

ІІ Варіант

1) У скількі разів сила струму 15 мА менша від сили струму 45 кА?

2) Якої довжини потрібно взяти залізний провідник площею поперечного перерізу 1 мм², щоб при напрузі 1,5 В сила струму в ньому дорівнювала 100 мА? Питомий опір заліза 0,098

Розв’язки задач самостійної роботи.