Урок "Робота й потужність електричного струму"

Урок№ 52

Дата____________ Класс 8                                                           Учитель ХООШ №56 Масалитина А.М.                                                                                                     

Тема: Работа и мощность электрического тока

Цели:

Обучающая: Систематизировать и расширить знания учащихся о работе и мощности электрического тока. Сформировать умения и навыки расчёта работы электрического тока через мощность потребителей электрического тока и стоимости потребляемой энергии. Ознакомить учащихся с изобретением и устройством лампы накаливания и альтернативных осветительных устройств. Научить рассчитывать: а) работу электрического тока через мощность потребителей электрического тока; б) стоимость потребляемой электроэнергии.  Выяснить условия рационального использования электроэнергии в быту и действия для сокращения потерь электроэнергии в наших квартирах, в школе. Предложить пути решения проблемы экономии электроэнергии в быту.

Развивающая: Способствовать развитию творческих способностей, умений работать с учебной информацией, представленной в таблицах, анализировать, сравнивать. Продолжить развитие навыков интеллектуальной коллективной работы, умения излагать свою точку зрения, развитие логического мышления и аналитических способностей учащихся: сравнивать, сопоставлять, делать выводы по теме; развитие творческого потенциала учащихся.

Воспитательная: Формировать положительное отношение к проблеме экономии энергозатрат.  Расширить знания учащихся об одном из основных направлений научно-технического прогресса – развитии электроэнергетики и связанных с ним экологических проблем, воспитание убежденности в возможности использования достижений физики на благо развития благосостояния человека, чувства ответственности за сохранение окружающей среды. Воспитание информационной культуры учащихся; воспитание чувства долга и ответственности за собственные результаты в учебе; воспитывать умение видеть физику вокруг себя.

Оборудование: Приборы для измерения мощности и работы электрического тока, раздаточный материал, мультимедийная установка.

Тип урока: Урок усвоения новых знаний                                                                                                                                                                              

Ход урока

1. Организационный этап.  (Можно использовать метод «Разминка». Ученики расшифровывают тему урока, заранее записанную на доске в виде улитки. (Работа и мощность электрического тока)

 к о г о т о

с щ н о с к

е о а б т а

ч м Р о ь .

и и а т э 

р т к е л

2.Сообщение темы, задач и цели урока. 

3.Мотивация учебной деятельности.  (Метод «Гирлянда вопросов»)                                                                                                         

Проблема: Каждый из нас является потребителем электроэнергии. Можем ли мы внести вклад в решение проблемы, поставленной Президентом? Можно ли снизить потребление электроэнергии, не снижая уровня комфорта?

Зачем экономить электричество? 

По данным статистики средняя украинская семья тратит немалую долю этих затрат составляет оплата за электроэнергию. Прежде всего, за счет увеличения количества используемых нами бытовых приборов. Почти в каждой семье есть холодильник, телевизор, стиральная машина. Все чаще в наших квартирах «прописываются» компьютеры, посудомоечные машины, кухонные комбайны, электрические чайники и другие приборы. Изрядное количество электроэнергии расходуется на освещение. Отказаться от использования освещения и бытовых электроприборов в современном мире невозможно. Но существуют простые способы снижения потребления электроэнергии в быту доступные каждому. Так, по оценкам специалистов от 50 до 60% экономии электроэнергии в жилищно-бытовом секторе достигается за счет экономии на освещении. Экономное использование электроэнергии позволит сократить объемы использования энергетических ресурсов, а значит снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемов. Тем самым каждый из нас может внести свой посильный вклад в общее дело сохранения природы. Кроме того, увеличение эффективности использования электроэнергии – это и реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество.

План изучения темы:

1.Работа электрического тока (формула? Ед. измерения? От чего зависит? Прибор для измерения?)                                                                                                                                  

             2.Мощность электрического тока (формула? Ед. измерения? От чего зависит? Прибор?)

             3.Расчет израсходованной электроэнергии и способы её сбережения.

4.Актуализация опорных знаний.  (Можно использовать метод «Ассоциативный куст»)                Электрический ток?

Сила тока?

Ед. измерения, формулы, прибор.                                                                                       

 Напряжение?  Ед. измерения, формулы, прибор? Какие вы знаете источники тока?                                                                                                                   Лампочка ярче горит при подключении в сеть- 220В или подключённая к батарейке - 4 В?                                                                

5. Восприятие и первичное осмысление нового материала.                  

Напряжение на концах участка цепи численно равно работе, которая совершается при прохождении по этому участку электрического заряда.

Работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую, т.е напряжение прямо пропорционально работе и обратно пропорционально электрическому заряду.

, отсюда A = Uq = UIt              За единицу работы электрического тока принят Джоуль, который равен работе, выполняемой электрически током силой 1А при напряжении 1В за 1 с:

1Дж = 1В∙1А∙1с       1 гДж=100Дж,     1 кДж=1000 Дж,          1 МДж=10⁶ Дж,

Сообщение ученика по опережающему заданию

Джеймс Прескотт Джоуль — английский физик.

24 декабря 1818 —11 октября 1889

Джоуль изучал природу тепла, и обнаружил её связь с механической работой. Это привело к теории сохранения энергии, что в свою очередь привело к разработке первого закона термодинамики. В честь Джоуля названа единица измерения энергии — Джоуль., открыл связь между током, текущем через проводник с определённым сопротивлением и выделяющемся при этом теплом, названный законом Джоуля.

Учитель. Мы знаем, что мощность равна работе, совершенной в единицу времени следовательно, чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время

, из этой формулы можно определить, что   .

За единицу мощности принят 1 Вт, равный 1,

из формулы P = UI следует, что 1 ватт ∙ 1 ампер или 1Вт = 1В∙А.

Используют также единицы мощности кратные ватту: гектоватт (гВт), киловатт (кВт),   мегаватт (МВт)           1 Вт= 1,                            1 гВт = 100Вт     1квт = 1000Вт       1Мвт = 1 000 000 Вт=10⁶Вт

Для измерения мощности применяют приборы называемые ваттметры. Вычислить мощность можно: для этого напряжение умножают на силу тока, найденные по показаниям приборов: амперметра и вольтметра.

Для измерения работы электрического тока нужен прибор, учитывающий напряжение, силу тока и время прохождения тока. Таким прибором является электрический счетчик. Их устанавливают везде, где используется электрическая энергия.

Для определения можно воспользоваться формулой А = Рt, где выражая мощность в ваттах, а время в секундах получим работу в джоулях

1 Вт = 1 , откуда 1 Дж = 1Вт∙1с., но на практике удобнее всего вычислять время не в секундах, а в часах , работу тока  не в джоулях, а в других единицах: ватт- час (Вт∙ч), гектоватт - час(гВт∙ч), киловатт-час(кВт∙ч)

1 Вт∙ч = 3600 Дж     1 гВт∙ч = 100 Вт = 360 000 Дж       1 кВт∙ч = 1000 Вт = 3 600 000 Дж

 Для того чтобы измерить работу тока в цепи, нужны следующие приборы:

а) Вольтметр   б) Амперметр   в) Часы (прибор для измерения времени) (в любой квартире – счётчик)

На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность.

Отчёт учащихся по предварительно полученному заданию в группах

1) Сообщение о галогенных, светодиодных, энергосберегающих лампах.  2) «Советы по экономии электроэнергии в быту» 3) Проект «Экодом = экономия + экология» 4) «Краткие рекомендации по энергосбережению в быту»

6. Закрепление нового материала.  (Можно использовать метод «Ключевые слова»)                                                            I.. Вопросы классу:1). Что называют работой тока? 2). Что такое мощность тока?  3). В каких единицах выражается мощность тока? 4). В каких единицах выражается работа тока?

II.     1) Работа в малых группах, запись в тетрадях:

Выразите в Джоулях работу, равную

                 1 группа 2 гДж, 52 кДж, 0.3 МДж

                 2 группа   40 гДж, 2.3 кДж, 0.06 МДж.

Выразите в Ваттах мощность, равную

                3 группа   4г Вт, 62к Вт,

                4 группа  50 гВт, 8.6 кВт, 0.09 МВт

Рефлексия: Что нового вы узнали об использовании электроэнергии? Как на практике вы можете применить полученные знания в школе и дома?

7. Подведение итогов урока и сообщение домашнего задания.

Параграф 33 изучить, упр. № 33 (3-6) выполнить.

Приложение 1. Таблица мощности электробытовых приборов

Галогенные лампы

В последнее время получают распространение галогенные (в частности йодные) лампы, в которых баллон заполнен парами йода. Света от применения таких ламп получается больше. Йод способен соединяться с вольфрамом при низкой температуре, образуя йодид вольфрама. Это обеспечивает возврат вольфрама на нить и увеличивает срок службы нити. Галогенные лампы светятся ярче и дольше обычных. В настоящее время галогенные лампы находят широкое применение в прожекторах, на крыльях самолетов, в автомобильных фарах, а также в обычных светильниках и подсветках дома. Срок эксплуатации простой лампы накаливания составляет 1000 часов, галогенной - до 2000 часов.

Светодиодные лампы

Светодиодные лампы – абсолютный лидер по качеству света, безопасности и энергосбережения. Экономия электроэнергии достигает 90% по сравнению с простыми лампами накаливания.

Срок службы светодиода достигает 50 000 часов, что в 100 раз больше срока службы лампы накаливания и в 10 раз больше срока службы компактной люминесцентной лампы. Светодиод прочен и стоек к механическому воздействию и вибрации.  Светодиодная лампа, в отличие от люминесцентных ламп, не содержит ртути и других вредных веществ и не требует какого-либо специального уничтожения после использования, не мерцает, как люминесцентная лампа. Кроме того, светодиод - низковольтный электроприбор, который почти не нагревается, а значит электро- и пожаробезопасный.

Энергосберегающая лампа.

На протяжении почти всего XX века у ламп Эдисона не было достойного конкурента. Прорыв в бытовом освещении был сделан только в 1976 году, когда изобретатель Эд Хаммер представил компании General Electric принципиально новую лампу, получившую впоследствии название энергосберегающая. Основной задачей, которую он решил –  было придание длинной стеклянной трубке формы обычной лампы накаливания. Площадь поверхности энергосберегающей (люминесцентной) лампы намного больше площади поверхности нити накаливания, а значит, свет в комнате будет распределяться равномернее, что позволит снизить утомляемость глаз.

Во многих странах Европы дни ламп накаливания уже сочтены. Европейцы полностью откажутся от них в 2012 году. В России соответствующий запрет может быть наложен с 2014 года. Ожидается, что прибыль от перехода на энергосберегающие лампы только на жилом секторе составит порядка 10 миллиардов киловатт-часов, что равноценно мощности средней атомной электростанции. Благодаря механизму действия энергосберегающих ламп удаётся добиться снижения потребления электроэнергии на 80% по сравнению с лампами накаливания при аналогичном световом потоке. Незначительное тепловыделение позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах, в которых от ламп накаливания с высокой температурой нагрева может оплавляться пластмассовая часть патрона, либо сам провод. За свой век люминесцентная лампа экономит 1 тонну выбросов углекислого газа, 4 кг выбросов оксидов серы, 1 кг оксидов азота, 200 л нефти.

Устройство энергосберегающей лампы

Энергосберегающая лампа состоит из 3 основных компонентов: цоколя, люминесцентной лампы и электронного блока. Нити накаливания в такой лампе нет, что увеличивает ее срок службы от 6 до 15 раз. Цоколь предназначен для подключения лампы к сети. Электронный блок (ЭПРА: электронный пускорегулирующий аппарат) обеспечивает зажигание (пуск) и дальнейшее горение люминесцентной лампы. ЭПРА преобразует сетевое напряжение 220 В в напряжение, необходимое для работы люминесцентной лампы. Благодаря ЭПРА энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания свойственного обычным люминесцентным лампам.

Спектральный состав видимого излучения люминесцентных энергосберегающих ламп зависит от состава люминофора (2700 К – мягкий белый свет, 4200 К – дневной свет, 6400 К – холодный белый свет. Чем ниже цветовая температура, тем ближе цвет к красному; чем выше – тем ближе к синему. Цоколь энергосберегающие лампы имеют обычный, Е27, который подходит для всех стандартных бытовых светильников. Цоколь Е14 соответствует лампочкам с маленькими цоколями, устанавливаемыми в бра и другие малогабаритные светильники.

Приложение 2. «Советы по экономии электроэнергии в быту»

Правильная эксплуатация бытовых электроприборов позволит сэкономить электроэнергию.

Освещение. Вместо ламп накаливания используй энергосберегающие. Экономить можно и при включении света в комнатах, если пользоваться ступенчатым переключателем или светорегулятором с плавным изменением мощности светильника. В результате электролампа дольше служит, и потребитель экономит при этом до 20% электроэнергии. Посмотрите внимательно, везде ли вкручены в светильники лампочки нужной мощности?

Телевизор, компьютер. Приборы, оснащенные светящимися индикаторами, которые мерцают "в режиме ожидания", выключай из сети на ночь, а также уходя из дома. Это дает экономию электроэнергии до 20%. Если ты работаешь за компьютером, не стоит выключать его каждый раз, когда делаешь перерыв. Монитор – другое дело: прежде чем выйти из комнаты, нажми кнопку, чтобы он погас.

Приготовление пищи.  Накипь в электрочайнике увеличивает расход электроэнергии на 20%. Неровное дно посуды приводит к 10-15% потерь энергии. При приготовлении пищи в открытой посуде расход энергии возрастает в 2,5 раза. Это 2-6% потерь энергии. Выключение электроплитки за 5 минут до конца приготовления пищи экономит 10-15% энергии. Использование специальной посуды – скороварки, кофеварки, чайники - позволяет экономить 30-40% энергии.

Стиральная машина. Чаще использовать экономичный режим. Если стирать при температуре не 40, а 30 ⁰С, можно сэкономить до 40 % электроэнергии. Пользуйтесь режимом быстрой стирки, если это возможно. Машину надо загружать полностью. Учет рекомендаций дает экономию 20-25 кВтч энергии в месяц.

Холодильник – энергоемкий прибор. Он потребляет 500-1400 кВтч в год. Не ставить в холодильник горячие блюда, не открывать дверцу надолго. Холодильник, придвинутый плотно к стене, потребляет больше электричества. Необходимо обеспечить свободную циркуляцию воздуха внутри холодильника. Систематическое размораживание холодильника дает 5% снижения потребления электроэнергии.

Утюги лучше покупать с терморегулятором: он автоматически отключит прибор при достижении нужной температуры. Сортируйте вещи в зависимости от материала. Начинайте гладить с низких температур. Для небольших вещей используйте остаточное тепло (при выключенном утюге).

Микроволновая печь, как правило, используется для разморожения продуктов и разогрева готовых блюд. Если приобретать ее именно для этих целей, то "навороченный" агрегат с грилем и конвекцией вам не понадобится.

Пылесос.  Заполненный более чем на две трети мешок для сбора пыли в пылесосе дает увеличение расхода электроэнергии на 40%.

Приобретайте приборы, по потреблению электроэнергии, относящиеся к категории А. Внимательно изучайте этикетки! Ищите   информацию не только о потребляемой мощности, но и о других параметрах.

Приложение 3. Обсуждение проекта «Экодом = экономия + экология»

Больше использовать естественное освещение, оно усиливается благодаря светлым стенам, потолку, чистым стеклам и зеркалам; для искусственного освещения применять галогенные лампы, энергосберегающие лампы в коридорах, на лестнице, в кухне; комнатные растения, поглощающие летучие химические вещества; батареи с регулятором температуры, ЖК - телевизоры, компьютеры; бытовые приборы с низким энергопотреблением (класса А).

   Приложение 4. «Краткие рекомендации по энергосбережению в быту»

1. Уходя, гасите свет.    Максимально используйте естественное освещение.

2. Регулярно проверяйте чистоту ламп, плафонов, окон.

3. Используйте вместо обычных ламп накаливания энергосберегающие.

4. Отключайте все электроприборы, когда они не используются, полностью - вынимайте вилку из розетки (для удобства можно использовать розетки с кнопкой полного отключения электропитания).

5. Регулярно удаляйте накипь внутри чайника.

6. Выключайте электроплитку за 5 минут до конца приготовления пищи.                                

 Используйте специальную посуду.

7. Используйте экономичный режим и режим быстрой стирки стиральной машины.                      

 Машину надо загружать полностью.

8. Своевременно меняйте или очищайте мешок пылесоса.

9. Холодильник должен быть установлен в прохладном месте, подальше от отопительных приборов, его задняя стенка должна быть чистой и не должна примыкать вплотную к стене.