Соберем электрическую цепь (рисунок 1, а ), состоящую из аккумулятора 1 напряжением в 2 В, рычажного реостата 2 , двух измерительных приборов – вольтметра 3 и амперметра 4 и соединительных проводов 5 . Установим в цепи при помощи реостата сопротивление, равное 2 Ом. Тогда вольтметр, включенный на зажимы аккумулятора, покажет напряжение в 2 В, а амперметр, включенный последовательно в цепь, покажет ток, равный 1 А. Увеличим напряжение до 4 В путем включения другого аккумулятора (рисунок 1, б ). При том же сопротивлении в цепи – 2 Ом – амперметр покажет уже ток 2 А. Аккумулятор напряжением 6 В изменит показание амперметра до 3 А (рисунок 1, в ). Сведем наши наблюдения в таблицу 1.
Рисунок 1. Изменение тока в электрической цепи путем изменения напряжения при неизменном сопротивлении
Таблица 1
Зависимость тока в цепи от напряжения при неизменном сопротивлении
Отсюда можно сделать вывод, что ток в цепи при постоянном сопротивлении тем больше, чем больше напряжение этой цепи, причем ток будет увеличиваться во столько раз, во сколько раз увеличивается напряжение.
Теперь в такой же цепи поставим аккумулятор с напряжением 2 В и установим при помощи реостата сопротивление в цепи, равное 1 Ом (рисунок 2, а ). Тогда амперметр покажет 2 А. Увеличим реостатом сопротивление до 2 Ом (рисунок 2, б ). Показание амперметра (при том же напряжении цепи) будет уже 1 А.
Рисунок 2. Изменение тока в электрической цепи путем изменения сопротивления при неизменном напряжении
При сопротивлении в цепи 3 Ом (рисунок 2, в ) показание амперметра будет 2/3 А.
Результат опыта сведем в таблицу 2.
Таблица 2
Зависимость тока в цепи от сопротивления при неизменном напряжении
Отсюда следует вывод, что при постоянном напряжении ток в цепи будет тем больше, чем меньше сопротивление этой цепи, причем ток в цепи увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается сопротивление цепи.
Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна под названием закон Ома.
Если обозначим: I – ток в амперах; U – напряжение в вольтах; r – сопротивление в омах, то закон Ома можно представить формулой:
то есть ток на данном участке цепи равен напряжению на этом участке, деленному на сопротивление того же участка.
Видео 1. Закон Ома для участка цепи
Пример 1. Определить ток, который будет проходить по нити лампы накаливания, если нить имеет неизменное сопротивление 240 Ом, а лампа включена в сеть с напряжением 120 В.
Пользуясь формулой закона Ома, можно определить также напряжение и сопротивление цепи.
U = I × r ,
то есть напряжение цепи равно произведению тока на сопротивление этой цепи и
то есть сопротивление цепи равно напряжению, деленному на ток цепи.
Пример 2. Какое нужно напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 6 Ом протекал ток 20 А?
U = I × r = 20 × 6 = 120 В.
Пример 3. По спирали электрической плитки протекает ток в 5 А. Плитка включена в сеть с напряжением 220 В. Определить сопротивление спирали электрической плитки.
Если в формуле U = I × r ток равен 1 А, а сопротивление 1 Ом, то напряжение будет равно 1 В:
1 В = 1 А × 1 Ом.
Отсюда заключаем: напряжение в 1 В действует в цепи с сопротивлением 1 Ом при токе в 1 А.
На рисунке 3 приведена электрическая цепь, состоящая из аккумулятора, сопротивления r и длинных соединительных проводов, имеющих свое определенное сопротивление.
Как видно из рисунка 3, вольтметр, присоединенный к зажимам аккумулятора, показывает 2 В. Уже в середине линии вольтметр показывает только 1,9 В, а около сопротивления r напряжение равно всего 1,8 В. Такое уменьшение напряжения вдоль цепи между отдельными точками этой цепи называется потерей (падением) напряжения.
Потеря напряжения вдоль электрической цепи происходит потому, что часть приложенного напряжения расходуется на преодоление сопротивления цепи. При этом потеря напряжения на участке цепи будет тем больше, чем больше ток и чем больше сопротивление этого участка цепи. Из закона Ома для участка цепи следует, что потеря напряжения в вольтах на участке цепи равно току в амперах, протекающему по этому участку, умноженному на сопротивление в омах того же участка:
U = I × r .
Пример 4. От генератора, напряжение на зажимах которого 115 В, электроэнергия передается электродвигателю по проводам, сопротивление которых 0,1 Ом. Определить напряжение на зажимах двигателя, если он потребляет ток в 50 А.
Очевидно, что на зажимах двигателя напряжение будет меньше, чем на зажимах генератора, так как в линии будет потеря напряжения. По формуле определяем, что потеря напряжения равна:
U = I × r = 50 × 0,1 = 5 В.
Если в линии потеря напряжения равна 5 В, то напряжение у электродвигателя будет 115 – 5 = 110 В.
Пример 5. Генератор дает напряжение 240 В. Электроэнергия по линии из двух медных проводов длиной по 350 м, сечением 10 мм² передается к электродвигателю, потребляющему ток в 15 А. Требуется узнать напряжение на зажимах двигателя.
Напряжение на зажимах двигателя будет меньше напряжения генератора на величину потери напряжения в линии. Потеря напряжения в линии U = I × r .
Так как сопротивление r проводов неизвестно, определяем его по формуле:
"); длина l равна 700 м, так как току приходится идти от генератора к двигателю и оттуда обратно к генератору.
Подставляя r в формулу, получим:
U = I × r = 15 × 1,22 = 18,3 В
Следовательно, напряжение на зажимах двигателя будет 240 – 18,3 = 221,7 В
Пример 6. Определить поперечное сечение алюминиевых проводов, которое необходимо применить, чтобы подвести электрическую энергию к двигателю, работающему при напряжении в 120 В и токе в 20 А. Энергия к двигателю будет подаваться от генератора напряжением 127 В по линии длиной 150 м.
Находим допустимую потерю напряжения:
127 – 120 = 7 В.
Сопротивление проводов линии должно быть равно:
Из формулы
определим сечение провода:
где ρ – удельное сопротивление алюминия (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").
По справочнику выбираем имеющееся сечение 25 мм².
Если ту же линию выполнить медным проводом, то сечение его будет равно:
где ρ – удельное сопротивление меди (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").
Выбираем сечение 16 мм².
Отметим еще, что иногда приходится умышленно добиваться потери напряжения, чтобы уменьшить величину приложенного напряжения.
Пример 7. Для устойчивого горения электрической дуги требуется ток 10 А при напряжении 40 В. Определить величину добавочного сопротивления, которое нужно включить последовательно с дуговой установкой, чтобы питать ее от сети с напряжением 120 В.
Потеря напряжения в добавочном сопротивлении составит:
120 – 40 = 80 В.
Зная потерю напряжения в добавочном сопротивлении и ток, протекающий через него, можно по закону Ома для участка цепи определить величину этого сопротивления:
При рассмотрении электрической цепи мы до сих пор не принимали в расчет того, что путь тока проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, внутри самого элемента, аккумулятора или другого источника напряжения.
Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодолевает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника напряжения также происходит падение напряжения.
Следовательно, электродвижущая сила (э. д. с.) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.
Если обозначить E – электродвижущую силу в вольтах, I – ток в амперах, r – сопротивление внешней цепи в омах, r 0 – сопротивление внутренней цепи в омах, U 0 – внутреннее падение напряжения и U – внешнее падение напряжения цепи, то получим, что
E = U 0 + U = I × r 0 + I × r = I × (r 0 + r ),
Это и есть формула закона Ома для всей (полной) цепи. Словами она читается так: ток в электрической цепи равен электродвижущей силе, деленной на сопротивление всей цепи (сумму внутреннего и внешнего сопротивлений).
Видео 2. Закон Ома для полной цепи
Пример 8. Электродвижущая сила E элемента равна 1,5 В, его внутреннее сопротивление r 0 = 0,3 Ом. Элемент замкнут на сопротивление r = 2,7 Ом. Определить ток в цепи.
Пример 9. Определить э. д. с. элемента E , замкнутого на сопротивление r = 2 Ом, если ток в цепи I = 0,6 А. Внутреннее сопротивление элемента r 0 = 0,5 Ом.
Вольтметр, включенный на зажимы элемента, покажет напряжение на них, равное напряжению сети или падению напряжения во внешней цепи.
U = I × r = 0,6 × 2 = 1,2 В.
Следовательно, часть э. д. с. элемента идет на покрытие внутренних потерь, а остальная часть – 1,2 В отдается в сеть.
Внутреннее падение напряжения
U 0 = I × r 0 = 0,6 × 0,5 = 0,3 В.
Так как E = U 0 + U , то
E = 0,3 + 1,2 =1,5 В
Тот же ответ можно получить, если воспользоваться формулой закона Ома для полной цепи:
E = I × (r 0 + r ) = 0,6 × (0,5 +2) = 1,5 В.
Вольтметр, включенный на зажимы любого источника э. д. с. во время его работы, показывает напряжение на них или напряжение сети. При размыкании электрической цепи ток по ней проходить не будет. Ток не будет проходить также и внутри источника э. д. с., а следовательно, не будет и внутреннего падения напряжения. Поэтому вольтметр при разомкнутой цепи покажет э. д. с. источника электрической энергии.
Таким образом, вольтметр, включенный на зажимы источника э. д. с. показывает:
а) при замкнутой электрической цепи – напряжение сети;
б) при разомкнутой электрической цепи – э. д. с. источника электрической энергии.
Пример 10. Электродвижущая сила элемента 1,8 В. Он замкнут на сопротивление r =2,7 Ом. Ток в цепи равен 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление r 0 элемента и внутреннее падение напряжения U 0 .
Так как r = 2,7 Ом, то
r 0 = 3,6 – 2,7 = 0,9 Ом;
U 0 = I × r 0 = 0,5 × 0,9 = 0,45 В.
Из решенных примеров видно, что показание вольтметра, включенного на зажимы источника э. д. с., не остается постоянным при различных условиях работы электрической цепи. При увеличении тока в цепи увеличивается также внутреннее падение напряжения. Поэтому при неизменной э. д. с. на долю внешней сети будет приходиться все меньшее и меньшее напряжение.
В таблице 3 показано, как меняется напряжение электрической цепи (U ) в зависимости от изменения внешнего сопротивления (r ) при неизменных э. д. с. (E ) и внутреннем сопротивлении (r 0) источника энергии.
Таблица 3
Зависимость напряжения цепи от сопротивления r при неизменных э. д. с. и внутреннем сопротивлении r 0
| E | r 0 | r | U 0 = I × r 0 | U = I × r | |
| 2 2 2 | 0,5 0,5 0,5 | 2 1 0,5 | 0,8 1,33 2 | 0,4 0,67 1 | 1,6 1,33 1 |
Различные действия тока, такие как нагревание проводника, магнитные и химические действия, зависят от силы тока. Изменяя силу тока в цепи, можно регулировать эти действия. Но чтобы управлять током в цепи, надо знать, от чего зависит сила тока в ней.
Мы знаем, что электрический ток в цепи - это упорядоченное движение заряженных частиц в электрическом поле. Чем сильнее действие электрического поля на эти частицы, тем, очевидно, и больше сила тока в цепи.
Но действие поля характеризуется физической величиной - напряжением (§ 39). Поэтому можно предположить, что сила тока зависит от напряжения . Установим эту зависимость на опыте.
На рисунке 68, а изображена электрическая цепь, состоящая из источника тока, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединённого к спирали вольтметра. На рисунке 68, б показана схема этой цепи (прямоугольником условно обозначен проводник).
Рис. 68. Установка для определения зависимости силы тока от напряжения
Замыкают цепь и отмечают показания приборов. Затем присоединяют к первому источнику второй такой же источник питания и снова замыкают цепь. Напряжение на спирали при этом увеличится вдвое, и амперметр покажет вдвое большую силу тока. При трёх источниках напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько же раз увеличивается сила тока.
Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём. Другими словами, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника .
На рисунке 69 показан график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника.
Рис. 69. График зависимости силы тока в проводнике от напряжения
На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной - сила тока в амперах.
МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района Липецкой области
Урок физики в 8 классе по теме:
По учебнику
Пёрышкина А. В. Физика. 8 кл.
Разработчик: Трубицина М. А.
учитель физики МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района
Липецкой области.
Слайд№1
Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление.
Слайд№2
Цели урока:
Установить зависимости между напряжением и силой тока в цепи;
Уяснить понятие электрического сопротивления;
Установить способ определения электрического сопротивления с помощью амперметра и вольтметра;
Определить единицу измерения электрического сопротивления;
Выяснить природу эл. сопротивления;
Установить зависимость сопротивления от свойств проводника.
Оборудование
для демонстрационного опыта:
демонстрационные амперметр и вольтметр, ключ, соединительные провода, прибор для демонстрации электролиза, выпрямитель.
для фронтального опыта:
реостаты, амперметры, вольтметры, резисторы на 1,2,4 Ом, ключи, соединительные провода.
Ход урока
1, Вступительное слово.
В своей жизни мы широко используем действия электрического тока. Какие действия эл.тока вы знаете?
Мы уже не мыслим свое существование без электрического тока. Поэтому так важно знать все об этом явлении. Как возникает? От чего зависит? Что на него оказывает влияние?
Вы уже познакомились с электрическим напряжением. А сегодня вам предстоит рассмотреть еще одно явление, связанное с прохождением эл. тока по проводникам.
2. Актуализация знаний(повторение)
Для этого нам необходимо кратко повторить основные понятия, связанные с эл. током.
Слайд №3
Закончите, пожалуйста фразу :
1. Эл ток это…
2. Сила тока, это…
3. Сила тока измеряется…
4. Амперметр включается в цепь… с учетом…(показывают)
7. Вольтметр включается в цепь… с учетом…
10. Реостат-это прибор для…(показывают)
3. Изучение нового материала.
Прекрасно, вы готовы к знакомству с новым явлением, влияющим на силу тока в проводнике
Слайд №4
Каков характер зависимости между U и I?
Чему равен коэффициент пропорциональности между Uи I?
Слайд №5
Сверьте ваши результаты с рисунком на слайде. Менялась ли в ваших опытах сила тока? А коэффициент пропорциональности? Чему он был равен у вас? У вас были одинаковые амперметры, вольтметры, реостаты, в одно положение вы ставили рычажок реостата. А что было разным? Когда менялся коэффициент пропорциональности? (другой резистор). Так чье же свойство отражает коэффициент пропорциональности? (свойство резистора). Как только мы увеличивали силу тока на участке цепи, где был резистор, как тут же на этом участке возрастало напряжение. Что характеризует напряжение? (работу эл. поля) Чем больше сила тока на участке цепи, тем большую работу приходиться совершать при перемещении зарядов на этом участке. Как будто в проводнике (резисторе) что-то противодействует прохождению эл. тока. И противодействие это математически выражалось в коэффициенте пропорциональности между напряжением и силой тока. Так какое свойство проводника мы сегодня обнаружили? (свойство противодействовать прохождению эл. тока). Это свойство назвали электрическим сопротивлением проводника. Обозначать эл. сопротивление мы будем буквой R.
Слайд №6(а)
А теперь может быть кто-то сразу предложит формулу для расчета R?
После ответа –
Слайд №6(б)
Чтобы пользоваться этой формулой необходимо измерить силу тока и напряжение вольтметром и амперметром.
Подведем итог нашего эксперимента.
Слайд №7
С помощью последней формулы можно сразу ввести единицу измерения электрического сопротивления. Эта единица получила название Ом.
Слайд №8
4)Ну а теперь постараемся установить причины возникновения эл. сопротивления.
Слайд №9
Посмотрите на экран. Перед вами внутреннее строение металлического проводника, его кристаллическая решетка. Какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки? Какие частицы свободно и беспорядочно перемещаются между узлами кристаллической решетки? Что еще необходимо, чтобы возник эл. ток? Как вы думаете, при своем направленном движении электроны взаимодействуют с атом-ионами? Как? Почему?
А между собой электроны будут взаимодействовать? Как? Почему?
Повлияют ли эти взаимодействия на скорость и направление движения электронов? Как?
Скажется ли это на величине силы тока в проводнике? Как?
Так в чем же причина противодействия проводника прохождению эл. тока?
Слайд №10 (запишем)
5)Нам осталось выяснить, какие еще характеристики проводника определяют его эл. сопротивление.
Проведем небольшой эксперимент. В качестве проводника возьмем теперь жидкий проводник (электролит). Какие частицы являются носителями тока в электролитах? Будут ли они взаимодействовать друг с другом?
Взаимодействие ионов друг с другом обуславливает сопротивление электролита. Из опыта делаем заключение:
R зависит от природы проводника
R увеличивается с увеличением длины проводника
R увеличивается с уменьшением площади поперечного сечения проводника
Слайд № 11
Так какие же свойства проводника влияют на его электрическое сопротивление?
Слайд № 12
6) А является ли проводником человеческое тело?
Значит ток, проходя по телу, может поражать жизненно важные органы и даже вызывать смерть человека.
Слайд № 13
Тяжесть поражения эл. током зависит от эл. сопротивления человеческого тела, которое принимается равным 1000 Ом. но разные участки тела человека обладают разным сопротивлением. На сопротивление влияет состояние человека, наличие алкоголя в крови, потоотделение, загрязнение, порезы, которые понижают сопротивление тела эл. току. более того, на теле есть акупунктурные точки…
7)Подведем итоги урока
Слайд № 14
8)Откройте дневники, запишите домашнее задание
9) Отметки за урок
Слайд № 15
10) А теперь подумаем вместе
Слайд № 16
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление. Тема урока
Цели урока: установить зависимость между напряжением и силой тока в цепи; уяснить понятие электрического сопротивления проводника; установить способ определения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра; определить единицу измерения электрического сопротивления; выяснить природу электрического сопротивления; установить зависимость сопротивления от свойств проводника.
Повторение: Электрический ток – это… Сила тока характеризует… Сила тока измеряется … Амперметр включается в цепь… с учетом … Напряжение - это… Напряжение измеряется… Вольтметр включается в цепь… с учетом… Напряжение измеряется в … Напряжение в сети 220 В. Это значит… Реостат – это прибор для…
Задание Соберите электрическую цепь по схеме: Передвигая рычажок реостата, каждый раз снимайте показания амперметра и вольтметра и заносите их в таблицу результатов. (Сделайте три измерения.) Постройте график зависимости между напряжением и силой тока на резисторе. Определите коэффициент пропорциональности между силой тока и напряжением. Помните! Источник питания подключается в последнюю очередь. Все изменения в цепи производят при разомкнутом ключе. Начинать работу можно только с разрешения учителя. А V + + + - - - . .
U, B I, A k=4 k=2 k=1
Формула для расчета электрического сопротивления R=U/I R – электрическое сопротивление проводника
Вывод: на участке цепи U~I ; проводники обладают электрическим сопротивлением; сопротивление можно определить с помощью амперметра и вольтметра по формуле: R=U/I .
За единицу сопротивления принимают 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А. Георг Ом (1787-1854)
Причины электрического сопротивления: + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Причина электрического сопротивления проводника – взаимодействие электронов проводимости с атом-ионами кристаллической решетки и друг с другом.
Зависимость электрического сопротивления R от длины проводника l и площади поперечного сечения S . Чем > l , тем I Чем
Влияние свойств проводника на электрическое сопротивление. R зависит от природы проводника. R~l (длине проводника). R~1/S (площади сечения проводника).
Действие электрического тока на человека. Сила тока, мА Характер восприятий Переменный ток (50 Гц) Постоянный ток 0,6-0,15 Начало ощущения, легкое покалывание и дрожание пальцев рук. Не ощущается. 2-3 Сильное дрожание пальцев рук. Не ощущается 5-10 Ощущение боли, судороги рук. Зуд, ощущение нагрева. 12-15 Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5-10 с. Усиление нагрева. 20-25 Руки сразу парализуются, и оторвать их от электродов невозможно. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. 50-80 Паралич дыхания. Нарушение сердечной деятельности. Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания. 90-110 Паралич дыхания. При длительности 3 с и более наступает паралич сердца. Смерть. Паралич дыхания.
Итоги урока: Любой проводник обладает электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление определяется только свойствами самого проводника и не зависит от силы тока и напряжения в цепи. Тяжесть поражения человека электрическим током зависит не только от характера тока, но и от сопротивления человеческого тела, которое может меняться.
Домашнее задание: §§ 42 – 43, упр. 17 (2), упр. 18(1,2)
Подумаем вместе! Проволоку немного растянули. Изменилось ли ее сопротивление и как? Кусок проволоки согнули пополам и скрутили. Изменилось ли ее сопротивление? Как? Во сколько раз?
Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи.
Цель урока: Установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка.
Задачи урока:
Оборудование: Экран, демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, демонстрационный магазин сопротивлений, ТСО, портреты ученых.
План урока
ХОД УРОКА
1. Организационный момент
Учитель: По словам русского поэта ХIХ века Якова Петровича Полонского,
Царство науки не знает предела –
Всюду следы ее вечных побед,
Разума слово и дело,
Сила и свет.
Эти слова по праву можно отнести к теме,
которую мы сейчас изучаем - электрические
явления. Они подарили нам много открытий,
осветивших нашу жизнь в прямом и переносном
смысле. А сколько еще неопознанного вокруг! Какое
поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и
любознательной натуры. Так что запускайте свой
«вечный двигатель», и вперед!
Вспомним, что изучая тему «Электрические
явления», вы узнали основные величины,
характеризующие электрические цепи.
2. Актуализация знаний учащихся
Учитель: В начале, пожалуйста, перечислим основные величины, характеризующие электрические цепи.
Ученики: Сила тока, напряжение и сопротивление.
Учитель: А теперь, дайте небольшую характеристику каждой из этих величин, по следующему плану:
Ученики:
Сила тока
– характеризует
электрический ток в проводнике.
–
формула для нахождения силы тока, где q-заряд,
проходящий через поперечное сечение проводника,
t-время прохождения заряда. Единица измерения –
ампер. Измеряется сила тока – амперметром.
Напряжение
-величина, которая
характеризует электрическое поле.
– формула для
нахождения напряжения, где А- работа по переносу
заряда через поперечное сечение проводника,
q-заряд. Единица измерения – вольт. Напряжение
измеряется вольтметром.
Сопротивление
характеризует сам
проводник, обозначается – R,
единица
измерения 1Ом.
Учитель: на доске заполняем таблицу 1:
Таблица 1
Правильно, заполненная таблица 1:
Таблица 1
Учитель: Ребята, а что вы знаете об ученых, открывших силу тока, напряжение, сопротивление?
(Ученики приготовили сообщения об ученых физиках)
Ученики: Единицы измерения физических величин силы тока, напряжения и сопротивления, названы в честь ученых открывших их. Ампер, Вольт и Ом.
Андре-Мари Ампер – на его памятнике высечена надпись: «Он был также добр и также прост, как и велик». Славился своей рассеянностью. Про него рассказывали, что однажды он с сосредоточенным видом варил в воде свои часы 3 минуты, держа яйцо в руке.
Алессандро Вольта – был рыцарем почетного легиона, получил звание сенатора и графа. Наполеон не упускал случая посетить заседания Французской академии наук, где он выступал. Изобрел электрическую батарею, пышно названную «короной сосудов».
Георг Ом – немецкий физик. Опыты и теоретические доказательства были описаны им в главном труде «Гальваническая цепь, разработанная математически», вышедшем в 1827 г.
Разноуровневые задания:
Задание №1
1. Сколько ампер в 250 мА?
А) 250 А;
Б) 25 А;
В) 2,5 А;
Г) 0,25 А.
Величина, равная … называется электрическим напряжением.
А) произведению мощности на силу тока;
Б) отношению мощности к силе тока;
В) отношению работы к величине электрического заряда.
3. Начертите схему электрической цепи: источник тока, ключ, амперметр, соединительные провода, две лампочки и вольтметр, измеряющий напряжение на одной из лампочек.
Ответ: (1 – Г; 2 – В; 3 – Рис.1)
Задание №2
1. Сколько киловольт в 750 В?
А) 750000 кВ;
Б) 0,75 кВ;
В) 75 кВ;
Г) 7,5 кВ.
2. Вставьте пропущенное определение:
Величина, равная … называется силой тока.
А) отношению работы к величине электрического заряда;
Б) отношению электрического заряда ко времени;
В) произведению работы на время.
3. Начертите схему электрической цепи: источник тока, ключ, амперметр, соединительные провода, две лампочки и вольтметр, измеряющий напряжение на двух лампочках.
Ответ: (1 – Б; 2 – Б; 3 – Рис.2)
3. Изучение нового материала
Учитель:
На прошлых уроках ребята, мы
изучали силу тока, напряжение и сопротивление в
отдельности. Сегодня мы перед собой поставили
цель: раскрыть взаимозависимость силы тока,
напряжения и сопротивления на участке
электрической цепи. Выясним, как зависит сила
тока от сопротивления, если напряжение остается
постоянным.
Обратимся к опыту:
1. Соберем цепь, состоящую: источника тока, амперметра, вольтметра, проводников сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом.
2. В цепь по очереди включаем проводники, обладающие различным сопротивлением. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. Силу тока в цепи измеряем амперметром.
Результаты измерений поместим в таблицу 2:
Таблица 2
Учитель: Что вы наблюдали?
Ученики: С увеличением сопротивления сила тока уменьшается.
Учитель: Какой вывод можно сделать из этого?
Ученики: Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Учитель: Выясним, как зависит сила тока от напряжения, если при этом сопротивление не меняется. Обратимся к опыту:
1. Соберем цепь, состоящую из источника тока - аккумулятора, амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединенного к спирали вольтметра.
2. Присоединяем к первому аккумулятору второй, затем третий такой же, замыкаем цепь и отмечаем показание приборов при каждом подключении дополнительного аккумулятора.
Результаты измерений поместим в таблицу 3:
Таблица 3
Учитель: Что вы наблюдали?
Ученики: При увеличении напряжения в два раза, сила тока увеличилась вдвое. При трех аккумуляторах напряжение на спирали увеличилось втрое, во столько же раз увеличилась сила тока.
Учитель: Какой вывод из этого можно сделать?
Ученики: Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.
Учитель: Используя результаты опытов, и выводы сделанные из них, установим зависимость силы тока, напряжения и сопротивления.
Такая запись носит название закона Ома для участка цепи.
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
Учитель:
Историческая справка:
Этот закон
открыл немецкий физик Георг Ом в 1827 году.
Французские школьники изучают этот закон под
именем Пуйе - французского физика, установившего
этот же закон, но спустя 10 лет.
Учитель: Для того, чтобы вам было легче запомнить
формулу закона Ома можно воспользоваться
следующим способом её записи. (рис. 3)
; ; U = I * R
Физическая пауза
Учитель: Прежде чем приступить к решению задач проведем физическую паузу. Представим, что мы с вами пассажиры автобуса…
Учитель: Какое физическое явление вы изображали?
Ученики: Инерция – явление сохранения скорости тела, когда на это тело не действуют внешние силы.
4. Закрепление умений и навыков
Используя закон Ома для участка цепи, решим задачу.
Задача 1.
Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента утюга 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?
| Дано:
U
= 4B RB – ? |
Решение:
Ответ: 4 Ом. |
Ученики: 2 Ом < 4 Ом, значит RA < RB , сопротивление проводника А меньше, чем сопротивление проводника В.
5. Домашнее задание: п.42–44, упр.19 № 3,4
6. Подведение итогов урока, оценки работы учащихся
Учитель: Молодцы ребята, очень хорошо потрудились, хорошо решали задачи, внимательно слушали и принимали активное участие в выводе закона Ома. Как для каждого прошел урок, мы сейчас увидим по результатам самодиагностики.
Самодиагностика (учащиеся поднимают одну из трех карточек, лежащих у них на парте).
Опишем схему проведения экспериментов Георга Ома. В электрическую цепь он подключал проводник, на котором с помощью вольтметра и амперметра измерялись напряжение и сила тока соответственно, ключ и источник тока (рис. 2). Обратим внимание на то, что в цепи подключено несколько источников тока, и изменение их количества позволяет пронаблюдать за изменением силы тока в цепи в зависимости от напряжения.
Рис. 2. Схема экспериментов Г. Ома
В результате измерений прослеживается зависимость , где напряжение измеряется на зажимах AB, т. е. на проводнике.
Для того чтобы пронаблюдать зависимость силы тока от сопротивления, в той же цепи теперь следует не менять количество источников тока, а менять проводники, т. е. сопротивление цепи. Георг Ом поступил следующим образом: вместо одного проводника он подключил другой с вдвое большей длиной, т. е. с вдвое большим сопротивлением (почему это так, вы узнаете на следующем уроке). Аналогично он подключал и проводники с другими длинами и получил зависимость такого вида: . Т. е. при увеличении сопротивления проводника сила тока в нем уменьшается.
На графике зависимость силы тока в проводнике от сопротивления выглядит следующим образом (рис. 3).
Рис. 3. Зависимость силы тока в проводнике от сопротивления
Такая зависимость называется обратно пропорциональной. Эту зависимость Ому пришлось достаточно долго получать, но именно это и привело его к выводу важнейшего закона электродинамики - закону Ома для участка цепи. Собрав вместе те две зависимости, которые мы показали выше, Ом и пришел к своему закону.
Закон Ома для участка цепи : сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению:
Замечание . Этот закон лежит в основе науки под названием электротехника.
Т. к. напряжение в законе рассматривается на концах проводника и учитывается сопротивление самого проводника, то закон применим именно к участку цепи, т. е. к какой-либо его части.
Обозначения:
Напряжение, В;
Сила тока, А;
Сопротивление, Ом.
При работе с законом Ома следует понимать, что он выполним отдельно для каждого рассматриваемого участка цепи с различными значениями входящих в него параметров.
На следующем уроке речь пойдет о том, от каких параметров зависит сопротивление проводника.
Список литературы
Домашнее задание
1. Стр. 102: вопросы № 1-7, упражнение № 19. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
2. Вычислите силу тока в резисторе, сопротивление которого - 1200 Ом, а напряжение - 36 В.
3. Каким образом изменится сила тока в цепи, если количество последовательно соединенных источников тока в ней увеличить втрое, а подключенный к ней проводник укоротить вдвое? Кроме проводника и источников тока в цепи элементов нет.
4. * Соберите с помощью родителей или учителя схему, аналогичную той, с помощью которой Георг Ом получил свой известный закон. Проведите серию экспериментов, доказывающую справедливость закона Ома для участка цепи. Оцените погрешности измерений и результаты обсудите с учителем.
;
