Гайворонський політехнічний фаховий  коледж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Конспект відкритого заняття з фізики

«Постійний електричний струм. Послідовне та паралельне з’єднання провідників »

 

 

 

 

 

 

Викладач фізики вищої категорії

Наталія Подуфала

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гайворон 2023 р

 

 

 

Постійний електричний струм. Послідовне та паралельне з’єднання провідників.

 

«У мене немає особливого таланту, я просто дуже

 наполегливий і допитливий».

Альберт Ейнштейн

  

Мета:  розширити знання студентів про електричне коло та електричний струм, правила послідового та паралельного з’єднання, продовжити формувати вміння розраховувати електричні кола.

Розвивати логічне мислення, вміння аналізувати та систематизувати, пояснювати фізичні явища  та робити висновки.

Виховувати повагу і любов до природи і оточуючого світу.  Викликати інтерес до розвитку фізики.

Міжпредметні зв’язки:  Математика, електротехніка, основи безпеки життєдіяльності; біологія; хімія, історія

Тип заняття. Комбінований..

Прилади та матеріали для роботи з студентами:

 

• Комп’ютер, інтерактивна дошка
• Підручник фізика 11 клас Бар’яхтар В.Г…
• Картки із завданнями
• Віртуальна лабораторія https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_uk.html
• Відеофільм « Електричний струм»

 

 

 

План

І. Організаційний момент

• Вітання студентів.
• Підготовка аудиторії до заняття, перевірка наявності студентів, заповнення журналу.

ІІ. Актуалізація опорних знань

ІІ. Вступне слово вчителя

ІІІ. Вивчення нового матеріалу

1. Поняття про електричний струм.
2. Умови існування електричного струму.
3. Електричне коло
4. Закон Ома для ділянки кола. Величини струму.
5. Послідовне і паралельне з’єднання  провідників.

ІV. Вчимося розв'язувати задачі

V Закріплення вивченого матеріалу

VІ. Домашнє завдання

 

Хід уроку

1.Організаційний момент

 

Формула успіху

 

Розшифруйте записану формулу уроку:

(У+О)(В+С)Р=З

У-увага

О-організованість

В-взаємодопомога

С-спілкування

Р-робота

З-знання

Саме ці якості потрібні будуть нам на уроці.

2. Актуалізація опорних знань.                                                        

Перевірка домашнього завдання.   

 

 

 

 

 

Тестові завдання ( взаємоперевірка)

1. Як називають систему з двох провідних обкладок, розділених шаром діелектрика?

а) Конденсатор

б) Ключ

в) Ланцюг

г) Амперметр

         

     2 . Як класифікують конденсатори за формою обкладок?

а) Рухомі та нерухомі

в) Паперові, слюдяні, повітряні...

 

б) Плоскі, сферичні, циліндричні...

г) Незмінної та змінної ємності

3.Як класифікують конденсатори за типом діелектрика?

а) Плоскі, сферичні, циліндричні...

в) Незмінної та змінної ємності

 

б) Повітряні, паперові, слюдяні...

г) З діелектриком та без діелектрика

 

    4. В яких одиницях вимірюють електроємність конденсатора?

а)   Кулон

в) Вольт

 

б) Фарад

г) Ампер

5. Для чого служить конденсатор?

а) Для накопичення електричного заряду

в) Для зменшення сили струму в колі

б) Для збільшення опору провідника

г) Для зменшення електричного заряду

 

6.Який заряд мають пластини плоского конденсатора?

а) Однойменні

в) Позитивні

 

б) Різнойменні

г) Не мають заряду

7. За якими формулою можна визначити електроємність конденсатора?

а) С = q / (φ1 - φ2)

б) С = q  (φ1 - φ2)

 

в) C = q / U

г) C = q U

8. Послідовним називається таке з`єднання конденсаторів, при якому …

а) конденсатори з`єднують між собою різнойменними обкладками (негативно заряджена обкладка попереднього конденсатора з`єднана з позитивно зарядженою обкладкою

наступного)

б) позитивно заряджені обкладки всіх конденсаторів з`єднують в один вузол,

а негативно заряджені - в інший вузол

 

9.Паралельним називається таке з`єднання конденсаторів, при якому …

а) конденсатори з`єднують між собою різнойменними обкладками (негативно заряджена обкладка попереднього конденсатора з`єднана з позитивно зарядженою обкладкою

наступного)

б) позитивно заряджені обкладки всіх конденсаторів з`єднують в один вузол,

а негативно заряджені - в інший вузол 

 

10. Ємність батареї з трьох паралельно з'єднаних конденсаторів можна обчислити, скориставшись формулою:

а)

б)

 

 

в)

г)

11. Яким символом позначають конденсатор на електричних схемах

 

а)        б) в)          г)

 

12. Які є види з'єднання конденсаторів?

 

а) Змішане

в) Послідовне

 

 

 

 

б) Паралельне

г) Пряме

д) Не пряме

 

 

Ключ до тесту

1. а ( 1 бал)
2. б (1 бал)
3. б ( 1 бал)
4. б ( 1бал)
5. а ( 1 бал)
6. б ( 1бал)
7. а, в ( 1 бал)
8. а( 1 бал)
9. б ( 1 бал)
10. а ( 1 бал)
11. в ( 1 бал)
12. а б в ( 1 бал)

 

3. Вступне слово вчителя

        Життя сучасної людини неможливо уявити без електрики. Промисловість,

сільське господарство, наука, медицина, радіо і телебачення, інтернет, численні

види зв'язку, побутові прилади і пристрої, системи опалення та кондиціонування

повітря, освітлення міських вулиць і автодоріг - це лише незначна частка

застосування електрики в сучасному світі. І природно, що припинення

енергозабезпечення навіть на незначний період часу призводить до повного

паралічу життєдіяльності людини, що відбувається не так вже й рідко у наш час.

Ми насобі відчули, що таке жити без електрики.

         Щоб краще уявити значення електрики в нашому житті, подумайте, що

могло б статися, якби вона раптом зникла. Відразу замовкнуть радіоприймачі й телефони, зникнуть зображення з екранів телевізорів та комп'ютерів, зупиняться верстати на заводах і фабриках, які приводяться в рух за допомогою електричних двигунів... Навіть звичний автомобіль не зможе рухатися, бо не працюватиме його стартер, за допомогою якого запускається двигун, система запалення, освітлення, контролю... Раптове зникнення електрики в сучасному світі спричинило б величезну катастрофу.

Зайве говорити про те, що сталося б, якби перестала працювати сучасна електронно-обчислювальна техніка, завдяки якій здійснюється керування величезною кількістю виробничих процесів.

Вирішальна роль електричної енергії у сучасному житті пояснюється її перевагами перед іншими видами енергії.

По-перше, електрична енергія найбільш універсальна, вона легко перетворюється в механічну, теплову, хімічну, світлову тощо.

По-друге, електричну енергію зручно розподіляти між найрізноманітнішими споживачами. Навіть у вашій квартирі від однієї електромережі живляться радіоприймач і телевізор, електрична лампа і холодильник, електрична праска і магнітофон.

По-третє, електричну енергію можна досить просто передавати на значні відстані без значних втрат. Це дає можливість за допомогою ліній електропередачі енергію подавати від гідравлічних електростанцій, що їх зводять на річках, чи теплових електростанцій, які можна будувати біля покладів палива.

Сьогодні і, мабуть, у найближчому майбутньому електрика залишається основою наукового і технічного прогресу суспільства.

 

4. Мотивація навчальної діяльності учнів                         

Ми кожен день зустрічаємося з електричними струмом, його діями і властивостями. Отже, ці знання і будуть підґрунтям для вивчення нового матеріалу.

 

 

 

 

Оголошення теми уроку та завдань.

 

Постійний електричний струм. Послідовне та паралельне з’єднання провідників.                                  

 

Завдання уроку.

1.  Розглянути електричний струм.
2. Визначити які умови потрібно для існування електричного струму.
3. Дати відповідь на запитання « Що таке електричне коло?»
4. Вивчити закон  Ома для ділянки кола. Визначити які величини характеризують струму.
5. Навчатися розпізнавати послідовне і паралельне з’єднання  провідників.
6. Навчатися розв’язувати задачі.

3.Вивчення нового матеріалу

 

          1. Поняття про електричний струм.

        Розглянемо металевий провідник. Метали це полікристалічні речовини, у вузлах кристалічних граток яких розташовані позитивні йони; між молекулами «мандрують» вільні електрони, здійснюючи рух, подібний до руху молекул газу. Якщо в металевому провіднику створити електричне поле то рух вільних електронів дещо зміниться, тобто рух електронів стає напрямленим- у провіднику виникає електричний струм.

  

 

 

 

Електричний струм – це напрямлений (впорядкований) рух частинок, які мають електричний заряд.

2.Умови існування електричного струму.

      Зрозуміло, що створювати електричний струм можуть не тільки електрони. Так у електролітах у наслідок дії електричного поля зміщуються позитивні і негативні іони, а в газах електрони та позитивні й негативні йони.

Для виникнення та існування електричного струму є необхідними дві умови:

1)    Наявність вільних заряджених частинок- носіїв струму;

2)    Наявність електричного поля.

За створення електричного поля « відповідають» джерела струму – пристрої, які перетворюють різні види енергії на електричну енергію. До них відносяться генератори, гальванічні елементи, сонячні батареї.

3.Електричне коло

Найпростіше електричне коло складається з з’єднаними в певному порядку джерело струму, споживач електричної енергії, замикальний( розмикальний ) пристрій.

Електричною схемою називається креслення на якому умовними позначеннями показано, з яких елементів складається електричне коло та в якій послідовності вони з’єднанні між собою.

За напрямок струму в електричному колі прийнято напрямок, від позитивного полюса джерела струму до негативного.

В умовному позначені гальванічного елемента довга риска позначає позитивний полюс джерел, а коротка – негативний.

Робота з підручником ст.5 таблиця Умовні позначення деяких елементів електричного кола.

 

 

При роботі з електричним струмом не можна:

• торкатись оголеного проводу, особливо стоячи на землі, сирій підлозі тощо;
• користуватися несправними електротехнічними пристроями;
• збирати, розбирати, ремонтувати електротехнічні пристрої, не від'єднавши їх від джерела струму.

                  4. Закон Ома для ділянки кола. Величини струму.

         Для кількісного опису струму в провіднику застосовують такі фізичні величини: сила струму ( характеризує власне електричний струм), напруга            ( характеризує поле, яке створює струм) опір ( характеризує провідник)

       Сила струму (І) - це фізична величина, яка характеризує електричний струм і чисельно дорівнює заряду, що проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу( секунду) .

    Одиниця величини струму [I] = Кл/с = А (ампер).

    Прилад для вимірювання сили струму – амперметр вмикають в коло послідовно із споживачем у якому вимірюють силу струму.

 

     q – заряд(Кл).

    t = час (с)

    Оскільки заряд  q і час  t – скаляри, то й величина струму – скалярна   величина.

        Електрична напруга (U) - це фізична величина, яка характеризує електричне поле на ділянці кола і чисельно дорівнює роботі електричного поля з перенесення по цій ділянці заряду .

  Одиниця вимірювання напруги (U) – В ( вольт)

     Прилад для вимірювання напруги- вольтметр вмикають у коло паралельно ділянці на якій вимірюють напругу.

                                                      U=

    Електричний опір (R) – фізична величина, яка характеризує властивість провідника протидіяти електричному струму.

    Одиниця вимірювання опору (R) -  Ом.

 

Дослідним шляхом було визначено, що опір залежить від довжини провідника, його матеріалу та площі поперечного перерізу.

 

 

 

        Питомий опір речовини  (p) – фізична величина, яка характеризує електричні властивості речовини та чисельно дорівнює опору виготовленого з неї провідника довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1 м².

    Одиниця питомого опору(p) ом-метр.

    Прилад для вимірювання опору - омметр

    Питомий опір залежить від температури

             Закон Ома для ділянки кола

 

   Німецький фізик Георг Ом у 1827 р. експериментально довів, що сила струму I в провіднику прямо пропорційна напрузі U на його кінцях.

Тоді закон Ома можна записати ще й так:  I=                         

 

 

 

 

 

 

 

5. Послідовне і паралельне з’єднання  провідників

 

  Послідовне з'єднання провідників

 

   

 

 

    З’єднання провідників називають послідовним, якщо воно не містить розгалужень, тобто провідники розташовані послідовно один за іншим.

Розглянемо ділянку кола, що містить два резистори:

1. Сила струму в кожному із провідників однакова: І₁ = І₂ = І.

2. Напруга на двох провідниках: U = U₁ + U₂.

3. Загальний опір провідників: R = R₁ + R₂.

4. За послідовного з’єднання двох провідників напруга на кожному провіднику прямо пропорційна його опору:  .

За послідовного з’єднання n провідників виконуються такі співвідношення:

Необхідно звернути увагу:

• загальний опір провідників, з’єднаних послідовно, більший від опору кожного із цих провідників;

• загальний опір R послідовно з’єднаних провідників, кожний з яких має опір R', дорівнює  , де n — число провідників.

 

 

Паралельне з'єднання провідників

 

      З’єднання провідників називають паралельним, якщо для протікання струму є два або більше шляхи вітки і всі ці вітки мають одну пару загальних точок — вузлів.

   У вузлах відбувається розгалуження кола (у кожному вузлі з’єднуються не менш трьох проводів). Таким чином, розгалуження є характерною ознакою кола з паралельним з’єднанням провідників.

  Розглянемо ділянку кола, що містить два паралельно з’єднаних резистори:

1. Загальна напруга на ділянці й напруга на кожному із двох резисторів однакова: U = U₁ =U₂.

2. Сила струму в нерозгалуженій частині кола дорівнює сумі сил струмів в окремих вітках: I= I₁ + I₂.

 

3. Загальний опір провідників: . 

4. У випадку паралельного з’єднання двох провідників сила струму в кожній вітці обернено пропорційна її опору: . 

За паралельного з’єднання n провідників виконуються такі співвідношення:

Необхідно звернути увагу:

• загальний опір провідників, з’єднаних паралельно, менший від опору кожного із цих провідників;

• загальний опір R паралельно з’єднаних провідників, кожний з яких має опір R' , дорівнює , де n — число провідників.

 

 

Вчимося розвязувати задачі.

 

 

«Практичний тренінг»

 

1. Опір тіла риби в середньому дорівнює 180 Ом, напруга, яку виробляє  електричний скат дорівнює 60В. Визначте силу струму

Дано: R=180 Ом U=60 В	Розв’язання I = ,        I==1А	I== 0,3 А         Відповідь:
І-?

 

 

2. Який опір має тіло людини від долоні однієї руки до долоні другої руки, якщо при напрузі 200 В по ньому тече струм  силою 2мА?

Задача 3А.

Дано: U=200 B; I =2 мА;

СІ 200 В 0,002А

Розв’язання. R = ,     R ==100000 Ом     Відповідь:100000 Ом.

R-?

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За малюнком  зобразити схему електричного кола,  скласти  та перевірити його роботу.( робота з віртуальною лабораторією

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Закріплення вивченого матеріалу.

Додаток 3 (кросворди)

Кросворд «Електричний струм» № 1.

 

    При правильному заповненні кросворду у виділених клітинках прочитайте слово.

   Клітинка із номером питання не є клітинкою для букви невідомого слова!

 

			3
			П					8
			А					В
	1	2	Р			6		О
	А	В	А	4	5	Т	7	Л
	М	О	л	О	Д	Е	Ц	Ь
	П	Л	Е	М	З	П	И	Т
	Е	Ь	Л		В	Л	Б	Ь
	Р	Т	Ь		І	О	У	Е
	М		Н		Н	В	Л	Т
	Е		Е		О	А	Я	Р
	Т				К
	Р

 

1. Прилад для вимірювання сили струму.
2. Одиниця вимірювання напруги в системі СІ.
3. З’єднання провідників, в якому є розгалуження.
4. Прізвище вченого, на честь якого названа одиниця вимірювання опору провідників.
5. Який елемент електричного кола позначається     ?
6. Одна із дій електричного струму. що використовується в прасці.
7. Плаксивий овощ
8. Прилад для вимірювання напруги. що підключається в мережу паралельно.

Кросворд «Електричний струм» № 2.

 

    При правильному заповненні кросворду у виділених клітинках прочитайте слово.

   Клітинка із номером питання не є клітинкою для букви невідомого слова!

 

						6		8
			3			П		Р
			П			Р		Е
			О			О		З
			С	4	5	В		И
		2	Л	Л	О	І		С
	1	Х	І	А	Б	Д	7	Т
	В	І	Д	М	І	Н	Н	О
	О	М	О	П	Г	И	А	р
	Л	І	В	О	Р	К	П
	Ь	Ч	Н	Ч	І		Р
	Т	Н	Е	К	В		У
	М	А		А	А		Г
	Е				Ч		А
	Т
	Р

 

1. Прилад для вимірювання напруги.
2. Одна із дій електричного струму, що змінює речовину.
3. З’єднання провідників, основним недоліком якого є ненадійність.
4. Що в електричній мережі позначають символом  ?
5. Прилад, про який мріють студенти коледжу під час зимових холодів.
6. Речовина, що добре проводить електричний струм.
7. Характеристика поля. що чисельно дорівнює відношенню роботи по переміщенню заряду до величини цього заряду.
8. Інша назва опору.

 

 

 

VI. Підбиття підсумків уроку

Прийом рефлексії «Закінчи речення»

Студенти занінчують речення, виражаючи власні думки.

• сьогодні я дізнався…
• мені було цікаво…
• мені було важко опрацьовувати…
• я виконував завдання…
• я зрозумів, що…
• теперь я можу…
• я відчув, що…
• я навчився…
• у мене вийшло…
• я спробую…
• мене здивувало…
• ці знання я зможу використати (поза уроками)…
• мене здивувало…
• мені захотілося…

 

 

Оцінка ( словесна і бальна) навчальних досягнень студентів.

Я вдячна за активну співпрацю на занятті. Ви вільно володіли набутими знаннями та використовували їх для розв’язання нових навчальних проблем. Порівнювали та робили висновки з порівнянь.

Хотілося б побажати студентам бути більш сміливішими, висловлювати власну думку, не боятися допустити помилку.

VII. Домашнє завдання

     1) Знайдіть у літературі або Інтернеті опис причин виникнення та фізичні характеристики блискавки.   

2)Розв язати  задачі ,заповнити таблицю

I, А		2	0,5
U, В	12		2
R, Ом	4	6

3) Опрацювати конспект

Дякую вам за урок! Бажаю успіхів! До побачення!

 

 

Струм лікує?

Вже близько 200 років у медицині електричний струм використовуєтся для лікування(напруга 60-80 В, сила струму 40-50 мА)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ще з часів Римської імперії збереглися записи про те, що придворний лікар імператора Клавдія Скрібоній Ларг лікував своїх співвітчизників за допомогою електричних скатів. Цілитель прикладав цих риб до голів людей, які страждали від сильного головного болю. Тоді ніхто до пуття не міг пояснити, як діють «ліки»
 

Однак до XIX століття вже стало відомо про те, що скати вражають свою жертву електричним зарядом. Відомий німецький вчений Еміль Дюбуа-Реймон  виявив зв'язок з електрикою у діяльності майже всіх внутрішніх органів, заклавши тим самим основи для розвитку цілого напряму в біології - електрофізіології. Серед його учнів ходила легенда про те, як він зробив на власній руці поріз і став пропускати через рану слабкий електричний струм. У результаті рана зажила.

Пам'ятається, в оповіданні Артура Конан Дойла «Фіаско в Лос-Амігос» через засуджену до страти людину пропустили електричний струм під напругою 12 тисяч вольт. Згідно з фантазією автора, це зробило героя невразливим і практично безсмертним. На жаль, завдання не вирішується так просто. Але з'ясувати, за яких умов електрика лікує, а за яких - вбиває, цілком реально. Дослід показав, яке значення має конкретна конфігурація електричного поля, створюваного всередині організму зовнішнім джерелом. За словами вчених, саме від напрямку поля і його напруженості залежить швидкість відновлення тканин. Це пояснює і маніпуляції Скрібонія Ларга зі скатами - адже римський лікар прикладав електричних риб до хворих місць, а напруга, створювана ними знаходилася в межах 20-30 вольт. Як раз «те, що лікар прописав».

Отже, під дією струму відбувається місцеве подразнення нервових закінчень, знімається біль. Під дією електричного поля іони лікарських розчинів попадають у людському організмі (іонофорез).Ліки при такому методі введення не руйнуються та довше затримуються в тканинах організму.