Струм та його густина. Резистори.

Про матеріал

Навчальна: сформувати знання про електричний струм, поняття густини струму, резистор та його властивості і призначення. Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці. Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення.

Перегляд файлу

План – конспект теоретичного уроку з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку: №5 Струм та його густина. Резистори.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про електричний струм, поняття густини струму, резистор та його властивості і призначення.
Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці.
Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення.
Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Наочні засоби :

плакати з резисторами;
зразки основних типів резисторів.

СТРУКТУРА УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина уроку.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

3. Постановка завдань уроку.

4. Пояснення нової теми.

5. Оперативний контроль вивченого на уроці.

6. Закріплення теми уроку (практичне завдання).

7. Систематизація та узагальнення знань.

8. Підсумок уроку:

а) підведення підсумків розглянутих на уроці знань

б) пояснення домашнього завдання

в) оцінювання знань учнів.

ХІД УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина

Налаштування психологічного настрою учня на продуктивну роботу

взаємне вітання;
перевірка наявності учнів;
організація уваги учнів до уроку.

2. Актуалізація та корекція опорних знань учнів

Актуалізація мотиваційних резервів учня шляхом фронтального опитування учнів з пройденого раніше матеріалу. Запитання до учнів :

розповісти про ємність ;
що таке конденсатор ?

3) які типи конденсаторів існують ?

4) послідовне та паралельне з´єднання конденсаторів.

3. Постановка завдання уроку

Сьогодні на уроці ми вивчимо що таке електричний струм, а також поняття щільності струму, та що таке резистор.

4. Пояснення нової теми

Якщо два різнойменне заряджених тіла з'єднати провідником, то надлишок електронів негативно зарядженого тіла переходитиме по провіднику на позитивно заряджене, де електронів не вистачає. Те саме явище спостерігаємо, якщо обкладки А і В конденсатора приєднати до кіловольтметра, маємо приклади руху електронів (у металі чи вакуумі) і іонів (у розчині). Конденсатор, якщо на його клеми подати змінну напругу, періодично перезаряджаючись, забезпечуватиме змінний у часі рух електронів у провідниках, що підходять до клем, а в ізоляторі між пластинами — періодичну зміну дипольного моменту молекул за модулем і знаком поляризації діелектрика.

Упорядкований рух електричних зарядів — електричний струм — утворюється зарядами різного знаку. Умовно прийнято, що струм — це напрямлений рух позитивних зарядів. Якщо рухаються негативні заряди, то вважають, що в протилежному напрямку рухаються позитивні. Так, електрони рухаються з пластини В на А, та умовно приймають, що з пластини А на В рухаються позитивні заряди і вони утворюють електричний струм. Вільні електрони в металі рухаються з досить малою швидкістю і проходять відстань «вільного пробігу», потім вони зіштовхуються з іншими електронами атомами чи молекулами, передаючи їм свою енергію. Електричне поле прикладене до всього провідника, і цей рух безперервно відбувається на всій його довжині. Разом зі струмом у навколишньому середовищі виникає магнітне поле. Окрім того, провідник нагрівається. У випадку, коли провідник — розчин електроліту, то при проходженні струму електроліт розкладається на складові частини — іони.

Існують чотири види електричних струмів:

провідності — напрямлений рух вільних електронів у провідниках;
перенесення — напрямлений рух заряджених частинок або тіл у ва-
куумі, газах чи рідині;

зміщення — змінний у часі рух зарядів, жорстко зв'язаних з атома
ми речовини (створення електричних диполів з нейтральних молекул або
їх орієнтація — у полярних діелектриків);

4) молекулярний — для намагніченого матеріалу — це зорієнтований обертовий рух електронів навколо ядер атомів і власної осі.

Кількісною характеристикою електричного струму (або просто електричним струмом) є фізична скалярна величина і. Вона дорівнює границі відношення кількості Δq зарядів, що проходять через переріз провідника, до часу Δt, що прямує до нуля.

Для постійного електричного струму його миттєве значення незмінне у часі. Воно визначається як заряд q, що проходить через

переріз провідника S за час t, і називається силою струму:

I = q / t

Одиницею сили струму є ампер (А). Один ампер — це така сила струму, коли за одну секунду через переріз провідника проходить один кулон електричного заряду. Використовують також кілоампери (10³ А), міліампери (10^-3) та мікроампери (10^-6 А). Розмірність одиниці електричного струму (сили струму) — ампер [А]:

I = q / t =1K / 1c =1A

Густина електричного струму — це векторна фізична величина, що дорівнює відношенню струму ΔI, що проходить через елементарну площину ΔS, розташовану перпендикулярно до напрямку руху зарядів, до її площі ΔS. Максимальну густину струму має поперечний переріз S, мінімальну (нульову) — поздовжній.

j = I / S

В інтервалі температур від нуля до 100 °С електричні опори R2 (при температурі t2) і R1 (при температурі t1) пов'язані лінійно:

R2 = R1 [ 1+ α · (t2 – t1)]

де α — температурний коефіцієнт опору — відносна зміна значення опору при нагріванні провідника на один градус. У таблиці 1 наведені значення р, у та α для металів при температурі 20 °С.

Таблиця 1

Матеріал	г, мкОм-м	У. МС/м	ос, град"¹	Матеріал	г, мкОм-м	У, МС/м	а, град'¹
« Срібло	0,0165	60,6	0,004	Платина	0,117	8,5	0,0037
Мідь	0,0175	57,2	0,004	Свинець	0,21	4,8	0,004
Золото	0,023	43,5	0,004	Манганін	0,48	2,1	0,00001
Алюміній	0,029	34,5	0,004	Константан	0,5	2	0,00005
Вольфрам	0,055	18,2	0,005	Ніхром	1	1	0,00017
Залізо	од	10	0,0065

Опір чистих металів сильніше залежить від температури, ніж опір спеціальних сплавів: манганіну і константану (мідь, нікель, марганець); ніхрому (нікель, хром, залізо, марганець).

Мідь та алюміній використовують для проводів. Із спецсплавів виготовляють спеціальні пристрої — дротові резистори, реостати, спіралі електроплиток.

Коефіцієнт а також залежить від температури середовища.

Для ізольованого провідника температура обмежується допустимим нагріванням ізоляції. На невисокі температури розраховані органічні речовини та емалі. На більш високі — неорганічні з використанням кремнійо-рганічних сполук.

Простими пасивними елементами схеми заміщення є опір, індуктивність і місткість.У реальному ланцюзі електричним опором володіють не тільки реостат або резистор, але і провідники, котушки, конденсатори і т.д. Загальною властивістю всіх пристроїв, що володіють опором, є необоротне перетворення електричної енергії в теплову. Теплова енергія, що виділяється в опорі, корисно використовується або розсівається в просторі. В схемі заміщення у всіх випадках, коли треба врахувати необоротне перетворення енергії, включається опір.

Опір провідника визначається по формулі

(1.1)