Струм та його густина. Резистори.

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 :

1. плакати з резисторами;
2. 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

1. взаємне вітання;
2. перевірка наявності учнів;
3. 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 :

1. розповісти про ємність ;
2. 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:

1. провідності — напрямлений рух вільних електронів у провідниках;
2. 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

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)

        де l - довжина провідника;
S - перетин;
r - питомий опір.

Величина, зворотна опору, називається провідністю.

        Опір вимірюється в омах (Ом), а провідність - в сименсах (См).

Опір пасивної ділянки ланцюга в загальному випадку визначається по формулі

         де  P - споживана потужність;
               I - струм.
Опір в схемі заміщення зображається таким чином:

5. Оперативний контроль

Викладач оперативно проводить опитування учнів з викладеного матеріалу:

1. що таке електричний струм;
2. поняття щільності струму;
3. що таке резистор.

6. Закріплення теми уроку

  Викладач дає завдання учням написати на дошці формули : струму, щільності струму, опору, провідності.

7. Систематизація та узагальнення знань

   Викладач викликає до дошки по одному учнів із завданням розповісти:

- про  електричний струм;

- про щільність електричного струму;

- про опір, провідність та резистори.

8. Пояснення домашнього завдання

Викладач

- підводить підсумки уроку коротким оглядом його змісту.

- проводить оцінювання знань учнів, які відповідали на уроці, оголошує оцінки.

На дошці викладач пише домашнє завдання

Сторінки 21 – 25 у підручнику «Електротехніка з основами промислової електроніки» , Автор  А.М. Гуржій та інші. Київ Форум 2002

План – конспект теоретичного уроку

 з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

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

                                                                            Склав викладач: Р.В. Лакуста