Залежність опору провідника від температури.

Про матеріал

Мета: З’ясувати залежність опору металів від температури. Розглянути практичне застосування цієї залежності для обґрунтування висновків та розв’язування задач. Тип уроку: комбінований.

Перегляд файлу

_________

План-конспект

уроку фізики у 9 класі

Тема: Залежність опору провідника від температури.

Мета: З’ясувати залежність опору металів від температури. Розглянути практичне застосування цієї залежності для обґрунтування висновків та розв’язування задач.

Тип уроку: комбінований.

Демонстрація: джерело живлення, ампер, з’єднувальні проводи, електролампочки різної потужності.

Хід уроку.

І. Актуалізація знань учнів:

1. Під час вивчення розділу ”Закони постійного струму” ми ознайомились з деякими фізичними явищами, термінами, величинами. Повторимо деякі з них.

1. Що таке електричний струм?

– Впорядкований рух заряджених частинок.

2.Яка фізична величина характеризує струм?

– Сила струму.

3.Що характеризує опір R?

– R- характеризує провідник.

4. Які ви знаєте дії струму?

– теплова

хімічна
магнітна
світлова
фізіологічна

5. Щ називають силою струму?

І=; І=q_onvs; v=.

6. Що називають постійним струмом?

– якщо сила струму не змінюється,то струм називається постійним.

7. Що потрібно для існування електричного струму?

– Наявність заряджених частинок.

Сила, що діє на заряджені частинки в певному напрямі?

8. Сформулювати Закон Ома для ділянки кола?

Сила струму на ділянці кола прямо пропорційна прикладеній напрузі і обернено пропорційна опору провідника.

9. Від чого залежить опір?

- від роду речовини, геометричних розмірів.

10. Що таке ρ?

-величина, що залежить від роду речовини I температури.

II. Які ви знаєте речовини, щодо здатності проводити електричний

струм.

-провідники/ срібло ,мідь ,алюміній/

-напівпровідники

-діелектрики/ скло ,пластмаси ,гума/

12. що називається ел. струмом в металах?

-впорядкований рух електронів.

13 яка швидкість руху в електронів більша впорядкованого чи теплового руху?

Швидкість теплового руху електронів більша в сотні мільйонів разів.

14 що зумовлює опір в провіднику?

-зіткнення електронів провідності з іонами кристалічної решітки.

ІІ. Вивчення нового матеріалу

І створюється проблемна ситуація перед вивченням теми про залежність опору провідника від температури. Під’єднуємо послідовно дві лампочки напругою 36 в І потужністю 25 ват і лампочку від кишенькового ліхтарика напругою 6,3 в. Якщо включити до джерела струму то маленька лампочка загориться вмить а великі з деяким запізненням. Коли включати і виключати дуже часто, то великі лампочки засвічуватися не будуть.

Ставиться запитання: Чому?

2.Опір в провіднику зумовлює зіткнення електронів провідності з іонами кристалічної решітки. При підвищенні температури провідника зростає середня швидкість теплового руху електронів і збільшується амплітуда коливань іонів у вузлах решітки. А це веде до збільшення зіткнень електронів з іонами. Тому можна припустити залежність опору провідника від температури.

Приєднаємо до джерела живлення металеву спіраль, послідовно з нею увімкнемо гальванометр. Нагріваючи спіраль, спостерігаємо зменшення сили струму в колі. Отже , опір зростає. Замінюючи спіраль іншими металевими провідниками можна переконатись, що при підвищенні температури опір усіх металів зростає пропорційно температури.

Для характеристики залежності опору від температури вводиться

Коефіцієнт опору – число, яке показує наскільки змінюється кожна одиниця питомого опору речовини при зміні температури на 1 кельвін.

Нехай ρ при температурі То=274К

Ρ - T

ρ-ρ₀ΔT=T-T0

Тоді

Таким чином питомний опір лінійно залежить від температури при сталому температурному коефіцієнті:

=(1+)

Графічно ця залежність зображується прямою лінією:

Якщо врахувати, що R=

то R=R(1+)

Ми знаємо, що T=t+273 і t, тому дані формули можуть мати

І такий вигляд:

R=Rt)

Якщо інтервал зміни температури невеликий,то температурний коефіцієнт вважають сталим.

Отже питомий опір металів зростає лінійно з підвищенням температури.

3. А зараз повернемось до проблемного запитання. Учні дають відповідь:

Спіральки великих ламп прогріваються довше, ніж малої, і великий початковий струм дає миттєве світіння малої лампочки.

4.У деяких сплавів, наприклад у сплаву міді з нікелем температурний коефіцієнт опору дуже малий:

Питомий опір константану великий: Ом*м. Такі сплави використовують для виготовлення еталонних опорів.

Залежність опору металів від температури використовують у термометрах опору. Основним робочим елементом такого термометра є платиновий або мідний дріт,

Залежність опору якого від температури добре відома. Такі термометри дають змогу Вимірювати дуже низькі і дуже високі температури.

5. А зараз розглянемо, чи залежить опір розчинів електролітів від температури.

Під’єднаємо до джерела живлення два електроди /вугельні стержні/,опущені в розчин кухоної солі у воді. Послідовно в коло увімкнемо гальванометр. Нагріваючи посудину з розчином елкктролітів спостерігаємо помітне збільшення сили струму в колі.

Робимо висновок: У розчинні електролітів з підвищеням температури опір зменшується. Для розчинв електролітів

Наприклад: для 10%-ного розчину кухоної солі

ІІІ. Закріплення нового матеріалу. Розвязання задач.

Вправа 12.3

Дано:

t₀= 0 ⁰C P = IU =I²R = P_{1 =}

P₀= 5 кВт = 5000 Вт ρ =ρ₀ (1+2∆t)

t = 60 ⁰C R = R(1+ά∆t ). ІІ Якщо І = const, що:

U = const I Якщо U = const: P₀ =I²R₀; P₂= I²R

λ = 0,0038 K^-1 P₀ = ; R₁= P₂=; P₂= P₀(1+α∆t)

I = const U²= P₀R₀; U² = RT₂ P₂= 5000 Bт (1+0,0038к^-1*60 ⁰С) = 6,1 Вт

P₁ - ? P₀R₀ = RT

P₂- ? P₁ = P₁= Відповідь: P₁= 4.1 кВт

P₂= 6,1 кВт

№ 14.1

По мідному провідникові тече струм. Густина струму j = 6 А/мм². Знайдіть середню швидкість упорядкованого руху електрон ів, вважаючи, що на кожний атом міді припадає один вільний електрон.

Дано:

J = 6 А/мм² I = enSv ν = 0.45 мм/с =4,5 ^.10^-4м/с

Ρ = 8,3^.10³ кг/м³ n = Відповідь : ν = 4,5^.10^-4м/с

N_A= 6.02^.10²³ моль^-1

М = 0,0635 кг/моль N = ρV N_A/_M

е = 1,6 ^.10^-3км

I = J S

ν - ? ν =

№10 ЕНІ

Для вимірювання температури застосували залізний дріт, який при температурі 10 ⁰C має опір 13 Ом. Визначити температуру. При якій опір становить 18,25 Ом, якщо температура коефіцієнт заліза 0,006 К^-1

Дано:

t = 10 ⁰C R₁ =R₀(1+ α∆t₁) t₂ =

R₁= 150 Ом R₂=R₀(1+ α∆t₂)

R₂= 18,25 Ом R₀ при 0 ⁰C

α = 0,006 к^-1 R =

R₂ =

t₂ - ? ₂ =

t₂ =

У скільки разів зміниться сила струму, яка проходить через платинову піч при нагріванні від 20 ⁰C до 1200 ⁰C, якщо температурний коефіціент опору платини α = 3,65^.10³ k^-1, а напруга на затискачах печі залишається незмінною.