Розробка уроку з теми "Робота і потужність електричного струму"

Робота і потужність електричного струму.

Мета уроку: з’ясувати характер залежності між енергією, що виділяється в ділянці кола, електричним струмом і опором цієї ділянки кола.

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

Хід уроку

   І. Організаційний момент.

    ІІ. Актуалізація опорних знань.

•   Що таке електричний струм?

• Назвати споживачі електричного струму.
• Яка умова виникнення?
• Що називають електричною схемою?
• Що вам відомо про силу струму, електричну напругу і електричний опір?
• Для чого призначений реостат в колі?

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

 Давайте попробуємо здійснити подорож в часі і подумки перенесемось на 7 годину ранку.

 І так, знову дзвенить будильник - час збиратись до школи. Відкривши одне око, вмикаємо світло, телевізор, умиваємось і вмикаємо чайник, а хто хоче поснідати то і електричну плиту. Поки гріється вода на чай та смажиться яєчня, виявляється, що ввечері забув випрасувати сорочку. Ну ось, нарешті я ситий, з гарним настроєм і у випрасуваній сорочці, можна йти до школи. Вранці ми встигли зробити багато справ, хто нам у цьому допоміг? Звичайно електричний струм. Фізику завжди протиставляють ліриці, але у художніх творах ми зустрічаємо описи багатьох фізичних явищ.

           Наталя Забіла пише:

  Той струм дає заводам міць,

  Трамваї водить дзвінко,

  Яскравим світлом блискотить

  У кожному будинку,

  І хліб пече й прасує одяг,

  І поїзди могутні. бач,

Без пари й диму водить.

 Отже, тема нашого уроку: «Робота і потужність електричного струму».

1 Робота струму. Розглянемо довільну ділянку кола, наприклад, нитку лампи розжарювання. Нехай за час  t  через поперечний переріз провідника проходить заряд q. Тоді електричне поле виконує роботу

A=q∙U.

 Оскільки  q=I∙t, то ця робота:   A=I∙ U∙ t . 

За одиницю вимірювання роботи було обрано Джоуль.

  =1А∙1В∙1с=1Дж.

 Згідно із законом збереження енергії ця робота повинна дорівнювати зміні енергії (наприклад, механічної або внутрішньої) даної ділянки кола. Тому енергія, що виділяється в даній точці кола за час t , дорівнює роботі струму.

Із закону Ома   I=    ,   

 отже     А=                                       U=I∙R,           тоді           A=I² ∙ R∙ t.

 Для вимірювання роботи електричного струму потрібно мати прилад, який би враховував напругу, силу струму і час його проходження.

Такими приладами є електричні лічильники, що встановлюють скрізь де використовується електроенергія.

 2 Потужність струму.  Будь-який електричний прилад розрахований на споживання певної енергії в одиницю часу. Тому разом із роботою струму дуже важливе значення має поняття «потужність струму».  Потужність – дорівнює роботі, що виконується за одиницю часу.

Якщо позначити потужність літерою Р, то   Р = .  

Можна легко записати іншу формулу для визначення потужності:

якщо     A=U∙I∙t,  то       P=U∙I 

 Якщо   A= ,  то      P=   .

 Якщо A=I² ∙R∙t,  то        P=I^{2 ∙} R.

За одиницю потужності взято один ват (Вт),  що дорівнює 1Дж/с. З формули Р= U∙І,  випливає, що 1Вт=1В∙1А.

Часто використовують також частинні і кратні одиниці потужності:

мікроват (1 мкВт = 0,000001 Вт);

міліват (1 мВт = 0,001 Вт);

кіловат (1 кВт = 1000 Вт);

мегават (1 МВт = 1000000 Вт).

          Для вимірювання потужності електричного струму використовують

 ватметри, що враховують напругу  і силу струму.

 Зверніть увагу  на таблицю потужності різних електричних пристроїв.

 Робота струму може бути визначена через потужність і час:  А=Р t , досить часто використовують одиницю роботи, що називається ват-секундою: 1Вт=1 , звідси 1 Дж=1Вт∙с, але на практиці зручніше користуватися такою одиницею як 1кВт∙год=1000Вт∙ 3600с=3 600 000Дж.

3 Фактична і номінальна потужність. У паспортах різних електричних приладів відзначають значення потужності. Її називають номінальною. У паспорті електричного приладу зазвичай вказують не тільки номінальну потужність, але і напруга, на яку він розрахований. Проте напруга в мережі може дещо відрізнятися від вказаного в паспорті, наприклад, збільшуватися. Із збільшенням напруги збільшується і сила струму в мережі, а отже, і потужність струму в споживача. Тобто значення фактичної та номінальної потужності приладу можуть відрізнятися. Максимальна фактична потужність електричного пристрою більше номінальної. Це зроблено з метою запобігання виходу приладу з ладу при незначних змінах напруги в мережі. 

V. Закріплення вивченого матеріалу.

1. Як визначають роботу електричного струму?
2. Як визначають потужність?
3. Назвіть одиниці вимірювання роботи й потужності.
4. Визначте характеристики лампочок.
5. Розв’яжіть задачу:

• Як ви думаєте, збільшиться чи зменшиться споживана ялинковою гірляндою потужність, якщо зменшити кількість лампочок на одну?

 Розв’язування.

При послідовному з’єднанні для визначення потужності зручніше використовувати формулу: Р=І∙R, з якої випливає, що при   І=const,    та зменшенні опору зменшиться і споживана гірляндою потужність.

• Отже, якщо електричний струм виконує роботу, то давайте обчислимо вартість електроенергії, використаної електричною лампою потужністю 100 Вт, яка працювала протягом 1години. Ціна 1 кВт∙ год – 0,63грн.

    Дано:

Р=100Вт                                робота електричного струму А=Рt

 t=1 год                                   А=100Вт×1год=100Вт∙ год=0,1кВт год

Ціна 1кВт∙ год – 0,63 грн.      вартість=ціна× роботу

Вартість енергії - ?                 вартість=0,1кВт год×0,63грн=0,063грн кВт год.

Це здається зовсім небагато, але давайте підрахуємо скільки коштуватиме нам робота такої лампи протягом місяця. Отже

                                                        30 днів×0,063грн=1,89 грн

 а протягом року отримаємо        12 місяців×1,89грн =22,68 грн

VІ. Підсумок уроку.

Учитель формулює незакінчене речення і пропонує учням висловитися, закінчуючи його. Кожний наступний учасник обговорення повинен починати свій виступ словами: «На сьогоднішньому уроці ми дізналися…», «На сьогоднішньому уроці ми відкрили…», «На сьогоднішньому уроці ми визначили…»

VІІ. Домашнє завдання.

Вивчити § 33. Скласти таблицю потужностей електроприладів, які є вдома.