Закон Ома для повного кола

Електрорушійна сила. Закон Ома для повного кола.

Мета уроку:

Навчальна. Забезпечити учням засвоєння нового матеріалу, закріпити й поглибити знання учнів під час розрахунків найпростіших електричних кіл; розуміння основних понять електрорушійної сили (ЕРС). Розглянути природу сил, діючих у середині джерела струму; узагальнити закон Ома для ділянки кола, яка містить ЕРС та роз’яснити учням зміст закону Ома для повного кола

Розвивальна. Розвивати логічне мислення учнів та показати практичну значущість отриманих знань.

Виховна. Формування таких якостей особистості, як відповідність, організованість, дисциплінованість, обов'язок.

Тип уроку: Урок вивчення нового матеріалу.

План уроку:

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

III. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

V. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

VІ. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

VIІ. ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Хід уроку

І. ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ ЕТАП

ІІ. ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ

Проведення фронтального опитування

1. Що таке електричний струм? ( Напрямлений рух заряджених частинок)

2. Всередині джерела струму відбувається? (Робота з розділення електричних зарядів)

3. Скільки полюсів має джерело постійного струму? (Два) 

4. Як називаються полюси джерела струму? (Позитивний і негативний)

IIІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

Які умови існування електричного струму?

Що називають джерелом струму?

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Сторонні сили.

Для протікання електричним колом струму необхідно, щоб у колі були елементи, які переміщують електричні заряди, збільшуючи їхню енергію. Сили, які виконують цю функцію називаються сторонніми силами.

Сторонні сили – це сили не електростатичного походження, що діють на вільні заряди всередині джерела струму.

У результаті розділення всередині джерела позитивних і негативних зарядів джерело набуває запасу потенціальної енергії, яка витрачається на виконання роботи з переміщення зарядів по всьому колу. Тепер можна сказати: ту частину замкненого кола, в якій заряди рухаються під дією електростатичної різниці потенціалів називають зовнішньою, а ту, в якій носії заряду рухаються під дією сторонніх сил - внутрішньою. Полюси джерела струму розділяють внутрішню і зовнішню ділянки кола.

Сторонні сили забезпечують розділення різнойменно заряджених частинок в джерелі (у внутрішньому колі) і підтримують певну різницю, потенціалів на полюсах, тим самим зумовлюючи рух зарядів у зовнішньому колі. Отже, робота сторонніх сил дорівнює сумі робіт, що виконуються по переміщенню заряду на внутрішній і зовнішній ділянці кола:

Для характеристики здатності джерела струму створювати різницю потенціалів використовують поняття електрорушійної сили.

2. Електрорушійна сила.

Електрорушійною силою джерела струму називають фізичну величину, яка характеризує здатність сторонніх сил створювати й підтримувати різницю  потенціалів.

Електрорушійна сила ЕРС в замкненому контурі дорівнює відношенню роботи сторонніх сил під час переміщення заряду вздовж контуру до заряду:

Як і напруга чи потенціал у СІ ЕРС вимірюють у вольтах:

Якщо в ділянці кола діють тільки кулонівські сили, то різниця потенціалів збігається з напругою:

φ1 – φ2 = U.

Якщо ж у ділянці кола окрім кулонівських сил діють ще й сторонні, то напруга в цій ділянці складається з роботи як електростатичних, так і сторонніх сил:

U = Ɛ + (φ1 – φ2 ).

Таким чином, відмінність між напругою й різницею потенціалів необхідно враховувати в тому випадку, якщо в ділянці кола є джерело ЕРС.

3. Закон Ома для повного кола

В повному колі окрім опору навантаження є ще джерело живлення, яке має свій власний внутрішній опір.

Закон Ома для ділянки кола:

Сила струму в замкнутому електричному колі, яке містить одне джерело струму, дорівнює відношенню ЕРС джерела струму до повного опору кола:

I – сила струму;       

ε– ЕРС;           

R – опір навантаження (внутрішній);   

r – зовнішній опір.

Наслідки закону Ома для повного кола:

 Напруга на полюсах замкнутого джерела струму U = Ɛ - І r .

 Напруга на полюсах розімкнутого джерела струму U = Ɛ.

 Коротке замикання джерела струму І_max =  Ɛ/r , тобто джерело дає найбільший струм, який може дати дане джерело (R→0).

Існує три типи з’єднання джерел струму: послідовне, паралельне і змішане.

Закон Ома для повного кола з батареєю послідовно з’єднаних однакових джерел струму буде мати вигляд:

Послідовне з’єднання джерел струму зручне тоді, коли опір навантаження великий порівняно з внутрішнім опором одного джерела струму.

Закон Ома для повного кола з батареєю паралельно з’єднаних однакових джерел струму буде мати вигляд:

Паралельне з’єднання зручне тоді, коли опір зовнішньої частини значно менший за внутрішній опір одного джерела струму (коли необхідно мати значну силу струму за невеликої напруги).

V. РОЗВ'ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ

1. Гальванічний елемент дає на зовнішньому опорі 4 Ом силу струму 0,2 А, а на зовнішньому опорі 7 Ом - силу струму 0,14 А. Визначити струм короткого замикання.

2. До джерела струму з ЕРС 3 В підключили провідник з опором 2 Ом. Вольтметр, підключений до провідника, показав 2 В. Знайдіть внутрішній опір джерела струму.

VI. ПІДБИТТЯ ПІДСУМКІВ УРОКУ

Бесіда за питаннями

1. Що таке ЕРС джерела струму?
2. Сформулюйте закон Ома для повного кола.
3. Закон Ома для повного кола з батареєю послідовно з’єднаних однакових джерел струму.
4. Закон Ома для повного кола з батареєю послідовно з’єднаних однакових джерел струму.

VII. Домашнє завдання