План уроку. Тема уроку: Теплова дія струму. :Закон Джоуля - Ленця.:

План  уроку  № 19

Предмет: «Електротехніка з основами промислової електроніки»

Тема: Основні властивості та закони кіл постійного струму.

Тема уроку: Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленця..

Мета  уроку:

Навчальна: Навчити учнів, що таке теплова дія електричного струму; Сформулювати закон Джоуля-Ленця.

Розвиваюча: Формування навичок ведення конспекту, виділення суттєвих положень в запропонованому викладачем  матеріалі, логічне мислення.

Виховна: Виховувати пізнавальний інтерес та зацікавленість предметом, обраною професією.

Тип уроку: Комбінований.

Міжпредметні  звʼязки: фізика, хімія, математика.

Внутрішньопредметні  звʼязки: Основи електростатики.

Комплексно-методичне забезпечення уроку:

А) дидактичне забезпечення: зразки електрообладнання;

Б) плакати: Теплова дія струму.

В) таблиці:

Г) схеми:електричні схеми.

Д) посібники:

Хід уроку.

1.Організаційна частина.

2. Повторення попереднього матеріалу: Питання: Що розуміють під механічною роботою і потужністю?

Механічна робота здійснюється, коли на тіло діє сила і тіло під дією цієї сили переміщується.

Робота дорівнює добутку сили на шлях, пройдений тілом під дією цієї сили: A=FS

Швидкість здійснення роботи називається потужністю.

Потужність визначається відношенням роботи А до проміжку часу t, необхідному для її здійснення: N=A/t.

    1) Щоб визначити яку роботу здійснює електричний струм необхідно відповісти на кілька питань:

1. Що таке напруга?

Напруга показує, яка робота здійснюється електричним струмом по переміщенню електричного заряду: U=A/q.

2. Що таке сила струму?

Сила струму показує, який електричний заряд проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу: I=q/t.

З наведених вище формул випливає:

A = U q (1)

q = I t (2)

Підставивши (1) в (2), отримаємо: A = U I t

Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку напруги на кінцях цієї ділянки на силу струму і на час, протягом якого відбувалася робота.

Одиниці вимірювання роботи - Дж (джоуль).

1 Дж = 1В*1А*1с

Таким чином, для вимірювання роботи необхідно три прилади: амперметр, вольтметр і годинник.

Роботу струму (або витрачену на здійснення цієї роботи електроенергію) вимірюють за допомогою спеціального приладу - електричного лічильника.

Електрична потужність позначається: Р.

Оскільки потужність чисельно дорівнює роботі, зробленої в одиницю часу, то

Р= A/ t = U I t/ t = U I.

Одиниці виміру потужності - Вт (вати).

1 Вт = 1А*1В

Таким чином, для вимірювання потужності необхідно два прилади: амперметр і вольтметр.

Спеціальний прилад для вимірювання потужності струму – ваттметр.

 Питання:

1. Що являє собою робота електричного струму? (робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку напруги на кінцях цієї ділянки на силу струму і на час, протягом якого відбувалася робота )

2. За допомогою яких приладів можна виміряти електричну роботу? (амперметр, вольтметр і години, або лічильник електроенергії)

3. Що являє собою електрична потужність? (потужність чисельно дорівнює роботі, зробленої в одиницю часу)

4. За допомогою яких приладів можна виміряти потужність струму? (амперметр і вольтметр, або ватметр)

3. Вивчення нового матеріалу. Формування основних понять:

   Електрони в металевих провідниках рухаються під дією електричного поля, яке здійснює роботу. Що відбувається під час руху зарядів уздовж провідника? (Вони взаємодіють з іонами кристалічної решітки) При цьому кінетична енергія електронів зменшується, але зникнути вона безслідно не може, внаслідок закону збереження енергії, який говорить: енергія не виникає ні з чого і не зникає в нікуди, вона лишень перетворюється з одного виду в інший. Тому кінетична енергія електронів передається іонам кристалічної решітки. І при збільшенні середньої кінетичної енергії атомів збільшується внутрішня енергія провідника. Таким чином, можна зробити висновок, що внутрішня енергія провідника змінюється за рахунок здійснення роботи електричним полем. Нагрітий провідник за допомогою теплопередачі віддає енергію навколишнім тілам. Це ми з вами і використовуємо в нагрівальних приладах. А від чого ж залежить кількість теплоти, яку виділяє провідник? Ми встановили, що А=Q

                                                    А=IUt,              Q=IUt

Кількість теплоти пропорційно залежить від опору провідників. Виразимо напругу із закону Ома: U=RI

                                                                Q=I²Rt

Отже, від яких величин і як залежить кількість теплоти, що виділяється провідником із струмом?

(залежить від сили струму в провіднику і опору провідника)

Кількість теплоти, що виділяється в провіднику при проходженні по ньому струму, пропорційна квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження струму.

До цього висновку незалежно один від одного вперше прийшли англійський фізик Джеймс-Прескотт Джоуль і російський фізик Емілій Християнович Ленц.

Закон в 1831-1842 рр. був отриманий експериментально двома ученими Джоулем і Ленцем незалежно один від одного. Метод, яким користувався Ленц був кращим, а результати отримані точніші. Висновок з дослідів Ленц зробив на декілька років раніше, але публікація Джоуля випередила публікацію Ленца. Я просила на попередньому уроці підготувати коротке повідомлення про цих видатних фізиків.

5.Закріплення нового матеріалу.

Первинна перевірка засвоєння знань

З формули закону Джоуля-Ленца вивести формули для знаходження I, R, t.

Первинне закріплення знань

В спіралі електроплитки опором 60 Ом при силі струму 3 А виділилось 540 кДж теплоти. Скільки часу була включена в мережу плитка?

Який опір нитки накалювання електричної лампи, якщо протягом 1 хвилини при силі струму 1 А виділяється 660 Дж теплоти?

Контроль і самоперевірка знань

Скласти задачу на закон Джоуля-Ленца.

6. Оцінювання знань учнів.              7. Домашнє завдання:

1). А.Є.Зорохович «Основи електротехніки для локомотивних бригад», стор 48-50 читати, вивчити формули; опрацювати конспект.

Викладач                                                 Т.В. Калиста