Урок 58 Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца. Електронагрівальні прилади. Запобіжники. (Урок)

8клас

Урок 58

Теплова дія струму. Закон Джоуля-Ленца.

Електронагрівальні прилади. Запобіжники.

Мета уроку:

навчальна:

• пояснити теплову дію струму;
• сформувати закон Джоуля – Ленца;
• розглянути практичне застосування теплової дії струму в електронагрівальних приладах;
• вчитися розв’язувати задачі на застосування закону Джоуля-Ленца.

розвивальна:

• розвивати логічне та алгоритмічне мислення;
• розвивати вміння аналізувати навчальний матеріал, умову задачі, хід розв’язання задач, творчий підхід до вирішення завдань.

виховна:

• формування таких якостей особистості, як працелюбність, уважність, зібраність, спостережливість;
• виховувати свідоме ставлення до економії електроенергії.

Тип уроку: комбінований урок

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, амперметр, вольтметр, джерело електричного струму, ключ, реостат та два резистори з різними опорами, з’єднувальні провідники.

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Перевірка домашнього завдання

IIІ. Актуалізація опорних знань та вмінь

 Мозковий штурм

• Що називають електричним струмом?
• Які дії спричиняє електричний стум?
• Наведіть приклади теплової дії електричного струму?
• Від якої фізичної величини залежить теплова дія струму?

• Що таке фактична потужність та номінальна потужність споживача?
• Порівняйте значення фактичної та номінальної потужності споживача. Поясніть причину розходжень значень.
• Назвіть приклади «живих» електростанцій.
• Дві однакові лампочки, розраховані на напругу 6,3 В, включені в

           електричне коло. Одна лампочка світила 1 хв., а друга – 2 хв. В якій 

           лампочці робота електричного струму була більша?

• Які ви знаєте одиниці потужності і роботи, використовування в електриці.
• Як обчислити використану, за добу, електроенергію?
• Є дві лампи потужністю 60 Вт в 100 Вт, розраховані на напругу 220 В. Яка

     з них буде горіти яскравіше при вмиканні в освітлювальну мережу?

IV. Мотивація навчальної діяльності учнів

Кожний з вас зустрічався з явищем нагрівання електричних приладів під час їх роботи. Завдяки тепловій дії нагріваються праска та інші електронагрівальні прилади. Але під час роботи деяких приладів їх нагрівання майже не спостерігається. Сьогодні перед нами постає завдання – дізнатися від чого залежить теплова дія електричного струму.

V. Вивчення нового матеріалу

1. Теплова дія струму

Проходження струму завжди супроводжується виділенням теплоти. Коли в провіднику йде струм, то вільні заряджені частинки, рухаючись під дією

електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками і передають їм частину своєї енергії.

У результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини збільшується — провідник нагрівається.

• Що спричиняє нагрівання провідника, чому саме виникає теплова дія струму?

Знайти відповідь на дане питання вам допоможуть знання про зв’язок між температурою речовини й рухом молекул чи атомів з яких вона складається.

Факт нагрівання провідника при проходженні електричного струму пояснюється тим, що вільні заряджені частинки рухаючись під дією електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками (йонами, атомами, молекулами) і передають їм частину своєї енергії. В результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху цих частинок речовини зростає і як результат – провідник нагрівається. Кінетична енергія вільних заряджених частинок перетворюється на внутрішню енергію провідника.

• Яка фізична величина в цьому випадку впливає на теплову дію електричного струму? (Опір)

Фізичний експеримент

На демонстраційному столі лежать: джерело електричного струму, ключ, реостат та два резистори з різними опорами. Учням необхідно скласти електричне коло з використанням всіх приладів з’єднаних послідовно.

Замкнувши коло діти спостерігають нагрівання резисторів. Розімкнувши коло аналізуємо ступінь нагрівання обох резисторів.

Опираючись на те, що резистор з більшим опором має більшу температуру, учні самостійно роблять висновок: «Нагрівання провідників прямо пропорційно залежить від опору провідника»

За законом збереження енергії кінетична енергія, набута вільними зарядженими частинками в результаті дії електричного поля, перетворюється на внутрішню енергію провідника.

2. Закон Джоуля – Ленца

Англійський фізик Джеймс Джоуль у 1841 році та російський фізик

Емілій Ленц у 1842 році незалежно один від одного, на основі дослідів,

установили, що в нерухомих металевих провідниках уся робота електричного

струму витрачається на збільшення їхньої внутрішньої енергії.

Коли в провіднику йде струм, то вільні заряджені частинки, рухаючись під дією електричного поля, зіштовхуються з іншими частинками і передають їм частину своєї енергії. У результаті середня швидкість хаотичного (теплового) руху частинок речовини збільшується – провідник нагрівається.

Нагрітий провідник віддає отриману енергію навколишнім тілам, але вже внаслідок теплообміну.

Зі збільшенням у провіднику сили струму, кількість теплоти також збільшується

Закон Джоуля – Ленца

Кількість теплоти, яка виділяється в провіднику внаслідок проходження струму, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника й часу проходження струму:

Q = I²R t

Q – кількість теплоти, яка виділяється провідником зі струмом;

І– сила струму у провіднику;

R – опір провідника;

t – час проходження струму.

Якщо провідники з’єднані паралельно, то вони перебувають під однаковою напругою, у такому випадку Q зручно розраховувати за формулою: