Урок фізики у 8 класі. Тема: Робота і потужність електричного струму.

Урок фізики у 8 класі

Епіграф уроку.

“ Розум полягає не тільки у знанні, але й у вмінні застосувати знання на ділі”

                                                                                                                   Арістотель

Тема: Робота і потужність електричного струму /слайд 1/

Мета: /слайд 2/

• навчальна: сформувати знання учнів про роботу і потужність електричного струму, про прилади для їх вимірювання; навчити самостійно знімати покази лічильника електроенергії та визначати вартість спожитої електроенергії;
• розвивальна:

• формувати й розвивати навички застосовувати набуті теоретичні знання на практиці під час розв’язування задач;
• розвивати творчі здібності й логічне мислення;

• виховна: розвивати інтерес до навчання, виховувати дисциплінованість і увагу; виховувати бережливе ставлення до енергоресурсів.

Тип уроку:  урок вивчення нового матеріалу

Обладнання: джерело струму, амперметр, вольтметр, з’єднувальні проводи,  електрична лампа, електролічильник, ватметр.

ХІД УРОКУ

І. Організаційний етап /привітання учнів, перевірка готовності до уроку/

ІІ. Мотивація пізнавальної діяльності учнів

Бажаю вам гарного настрою та наполегливості у здобутті знань. Сьогодні на уроці ви ознайомитеся з новими поняттями, новими фізичними величинами, приладами для їх вимірювання, способи ввімкнення їх в електричне коло.  

ІІІ. Оголошення теми уроку (учні записують тему у зошит)

IV. Актуалізація опорних  знань учнів та їх корекція: повторимо основні фізичні величини, які застосовують  для характеристики ділянки кола, необхідних для вивчення нової теми:

1. Символ для позначення напруги.

2. Одиниця напруги в СІ.

3. Формула для визначення напруги.

4. Яким приладом вимірюють напругу?

5. Символ для позначення сили струму.

6. Одиниця  сили струму в СІ?

7. Формула для визначення сили струму.

8. Яким приладом вимірюють силу струму?

V. Здобування нових знань

1. Робота електричного струму

Проблемне питання:Чи може електричний струм виконувати роботу?

Як обчислити роботу електричного струму? Ми вже знаємо, що напруга на кінцях ділянки кола чисельно дорівнює роботі, яка виконується під час проходження по цій ділянці електричного заряду в один кулон: U =

Якщо по цій ділянці проходить електричний заряд, який дорівнює не 1 Кл, а кільком кулонам, виконана робота буде в стільки ж разів більша.

Отже, щоб визначити роботу електричного струму на якій-небудь ділянці кола, треба напругу на кінцях цієї ділянки кола помножити на електричний заряд, що пройшов по ній.

У вигляді формули це можна записати так: A = Uq,

де A – робота, U – напруга,  q – електричний заряд.

Електричний заряд, що пройшов по ділянці кола, можна визначити, вимірявши силу струму і час його проходження: q = It.

Використавши це співвідношення, дістанемо формулу роботи електричного струму, якою зручно користуватись: A = U I t

Як математичний вираз перевести у текстову формулу?

/слайд 3/ Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку напруги на кінцях цієї ділянки на силу струму і час, протягом якого виконувалась робота.

Роботу вимірюють джоулями, напругу – вольтами, силу струму – амперами і час – секундами, тому можна записати:

1 Дж = 1 В∙ А∙ с   /слайд 4/

Отже, щоб визначити роботу, яку виконує струм у певному споживачі, достатньо виміряти силу струму в споживачі, напругу на ньому  й час проходження струму, тобто нам потрібні три прилади: амперметр, вольтметр і годинник. (Ви вже знаєте, що такі вимірювання називають непрямими).

Задача 1. /слайд 5/

 Яку роботу щосекунди виконує двигун електродриля, якщо за напруги 220 В сила струму дорівнює 4 А?

А - ? A = U I t

t = 1 с [А] = В∙ А∙ с = Дж

U = 220 В {А}= 220 ∙ 4 ∙ 1 = 880

I = 4 А Відповідь: А = 880 Дж

2. Потужність електричного струму.

Ми знаємо, що потужність чисельно дорівнює роботі, виконаній за одиницю часу. /слайд 6/

Потужність електричного струму – фізична величина, що характеризує швидкість виконання струмом роботи й дорівнює відношенню роботи А струму до часу t, за який цю роботу виконано:  P =

де Р – потужність електричного струму.

Оскільки A = U I t, то Р = U I .

Як відомо, одиницею потужності в СІ є ват: 1 Вт = 1

Із формули для розрахунку потужності електричного струму випливає: 1 Вт = 1В∙ А

1 Вт – це потужність струму силою 1 А на ділянці кола з напругою 1 В.

Ват – порівняно невелика одиниця потужності. На практиці частіше використовують кратні одиниці потужності:

кіловат    1 кВт = 10³ Вт

мегават   1 МВт = 10⁶ Вт

гігават     1 ГВт = 10⁹ Вт

Задача 2: /слайд 8/ Електроплитка розрахована на напругу 220 В і силу струму 3 А. Визначте потужність струму у плитці.

Р - ?                 Р = U I

U = 220 В      [Р] = В∙ А = Вт

I = 3 А           {Р}= 220 ∙ 3  = 660

 Відповідь: Р = 660 Вт

3. Номінальна та фактична потужності споживачів/слайд 9/

Вимірюючи потужність струму в споживачі, ми визначаємо його фактичну потужність.

Потужність, яка зазначена в паспорті електричного приладу (або безпосередньо на приладі) , називають номінальною потужністю.

У паспорті електричного приладу зазвичай указують не тільки його номінальну потужність, але й напругу, на яку прилад розрахований. Проте напруга в мережі може трохи змінитися, наприклад, збільшитися, відповідно збільшиться й сила струму. Збільшення сили струму й напруги приведе до збільшення потужності струму в споживачі. Тобто значення фактичної та номінальної потужностей споживача можуть відрізнятися.

Якщо коло складається з кількох споживачів, то, розраховуючи їхню фактичну потужність, слід пам’ятати, що за будь-якого з’єднання споживачів загальна потужність струму в усьому колі дорівнює сумі потужностей окремих споживачів.

4. Потужності деяких електричних пристроїв/слайд 10/

 Найпотужніші побутові прилади – електронагрівальні.

5. Прилади вимірювання. /слайд 11/Для прямого вимірювання роботи струму використовують лічильники електричної енергії (електролічильники), а для потужності – ватметри.

6. Одиниці роботи електричного струму, які застосовуються на практиці

На практиці роботу електричного струму вимірюють спеціальними приладами – електролічильниками. У будові лічильника ніби поєднуються три названі вище прилади. Електролічильники можна побачити в кожній квартирі, скрізь, де використовується електроенергія.

  A = U I t, а Р = U I, то A = Р t

Одиниці в СІ: [А] = Вт ∙ с

На практиці, для зручності, використовують позасистемну одиницю: /слайд 12/

     [А] = кВт ∙ год

      1 кВт∙ год =  1000 ∙3 600 с = 3 600 000 Дж = 3,6 ∙ 10⁶ Дж                                                     

Тому роботу  струму електролічильником вимірюють у кіловат-годинах.

За використання електроенергії ми сплачуємо гроші. Для розрахунку коштів ми будемо застосовувати формулу:

Вартість =  тариф ∙ робота /слайд 13/

Практичне застосування:

Вартість = 28 ∙ 300 кВт ∙ год = 8400 коп = 84 грн

7. Підготовка до лабораторної роботи: /слайд 14/ «Вимірювання потужності споживача електричного струму». Накресліть схему електричного кола, що складається зі з’єднаних послідовно джерела струму, ключа, амперметра, лампи, повзункового реостата, а також вольтметра, приєднаного паралельно лампі.

8. Енергозбереження: чи потрібно економити електроенергію? Навіщо? /слайд 15/

Вчитель: як ви думаєте, яких правил потрібно дотримуватись,щоб зекономити електроенергію?

• вимикайте світло в приміщеннях, в яких немає домочадців;
• не чекайте, поки датчик наповнення пилозбірника в пилососі повідомить про необхідність спорожнення - чим частіше він очищається, тим менше електроенергії потрібно приладу для роботи;
• зігрівайте в електрочайнику тільки ту кількість води, яка необхідна в даний момент (але - не менше рівня «мін»!);
• користуючись електроплитою, намагайтеся встановлювати каструлі і сковорідки на «млинці» конфорок, рівні по діаметру дна посуду або трохи менше його. Як тільки приготовляемая їжа закипить - понизьте температуру нагрівання конфорки (вода кипить при 100 ° С, нагрівання конфорки до більш високої температури ніяк не прискорить процес готування).

За рахунок збереженої енергії, що дорівнює 1 кВт ∙ год, можна виконати кожну з таких робіт: /слайд 16/

1. виготовити 10 м бавовняної тканини;
2. закип’ятити 50-55 склянок чаю;
3. видобути і підняти до 75 кг кам’яного вугілля;
4. вивести в електричному інкубаторі до 30 курчат;
5. виплавити близько 20 кг чавуну.

VI. Закріплення:

                  1).  Заповнити таблицю. /слайд 17/

2). Тести(самостійна робота)

1. Укажіть позначення фізичної величини «робота електричного струму»

а) I ;   б) U;     в) q ;    г) A.

2. Укажіть позначення фізичної величини «потужність електричного струму»

а) R;    б) P ;    в) q ;   г) A.

3. Укажіть формулу для визначення роботи струму за напругою та зарядом

а) А = ;   б) A = Uq ;    в) A = U + q;   г) A = .

4. Укажіть формулу для визначення роботи струму, якщо відомі сила струму, напруга та час.

а) А = UIt ;  б) A = ;   в) A = ;  г) A = .

5. Укажіть формулу для визначення потужності струму за відомою роботою й часом.

а) P = At;   б) P = ;    в) P = A + t;     г) P = .

6. Укажіть формулу для визначення потужності струму, якщо відомі сила струму й напруга.

а) P = ;  б) P = UI;   в) P = ;   г) P = U + I.

7. Що взято за одиницю роботи струму?

а) А ;   б) Вт;     в) с;    г) Дж.

8. В електричному колі робота, яку виконує струм, дорівнює 1 Дж, якщо:

а)   ;  б)   ;   в) 1 В ∙ 1 А ∙1 с ;   г)

9. Одиницею потужності електричного струму є :

а) А ;   б) Вт;     в) с;    г) Дж.

10. Для вимірювання роботи електричного струму використовують:

а) амперметр;   в) ватметр;

б) вольтметр;    г) електричний лічильник.

11. Для вимірювання потужності електричного струму  використовують:

а) амперметр;   в) ватметр;

б) вольтметр;   г) електричний лічильник.

12. Скільком джоулям дорівнює 10 кВт ∙ год?

а) 36 000 Дж;       в) 3 600 000 Дж;

б) 360 000 Дж;    г) 36 000 000 Дж.

VII. Додаткове завдання/слайд 18/

Задача 1. В якому випадку робота, яку виконує на ділянці кола електричний струм певної сили, зростатиме: а) якщо зменшувати напругу на ділянці кола; б) якщо збільшувати напругу.

Відповідь: б.

Задача 2. За незмінної напруги на ділянці кола було зменшено її опір. Зросла чи зменшилася робота, яку виконує струм за певний час.

Відповідь: зросла

Задача 3. /слайд 19/Як буде змінюватися споживана лампою електроенергія, якщо повзунок реостата перемістити угору; униз?

Відповідь: нагору – зменшиться, униз – збільшиться.

Задача 4. /слайд 20/Опір електричного чайника 22 Ом. Напруга, за якої він працює, 220 В. визначте потужність струму, яку споживає чайник.

Відповідь: Р = 2,2 кВт

Задача 5. /слайд 21/На цоколі лампи розжарення написано «48 В, 96 Вт». Яка сила струму повинна протікати через нитку розжарення лампи, щоб вона працювала за номінальної потужності?

Відповідь: I = 2  А.

VIII. Підсумок уроку.

IX. Домашнє завдання: /слайд 22/опрацювати  §21. Стор. 98 завдання 11 №3. (підготуватися до лабораторної роботи №8).

      Додатково: Придумайте задачу на визначення  електроенергії, яку споживають ваші побутові прилади.