Тема занятия: «Постоянный ток. Законы постоянного тока. Виды соединения проводников».
Знать:
смысл понятий: электромагнитное поле, сила электрического тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление;
смысл закона Ома для участка цепи, вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики
Уметь:
описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: взаимодействие проводников с током;
применять полученные знания для решения физических задач;
воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, научно-популярных статьях;
использовать новые информационные технологии для поиска, обработки и предъявления информации по электротехнике в компьютерных базах данных и сетях (сети Интернета).
Цели занятия:
Обучающие:
Изучение понятия постоянного электрического тока;
Ознакомление с законами постоянного тока, введение понятия силы тока;
Изучение видов соединения проводников;
Применение знаний для решения задач разного типа по теме урока.
Развивающие:
развивать умение правильно работать с информацией и делать выводы;
развивать умение сравнивать, обобщать, анализировать;
развивать коммуникативный компонент у обучающихся.
Воспитательные:
воспитывать чувство ответственности за порученное дело, исполнительности;
воспитывать стремление к физическому и нравственному здоровью;
воспитывать чувство гордости за достижения отечественной науки.
Общие компетенции:
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, исходя из цели и способов ее достижения, определенных руководителем.
ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельности, нести ответственность за результаты своей работы.
ОК 4. Осуществлять поиск информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.
ОК 6. Работать в команде, эффективно общаться с коллегами, руководством, клиентами.
ОК 7. Организовывать собственную деятельность с соблюдением требований охраны труда и экологической безопасности.
ОК 8. Исполнять воинскую обязанность, в том числе с применением полученных профессиональных знаний.
Устный опрос по теме: «Напряженность электрического поля»
Основные вопросы темы:
- Что такое электрическое поле?
- Как взаимодействуют разноименные заряды? Одноименные?
- Почему одни вещества проводят электрический ток, а другие нет?
- Как классифицируются вещества по поведению в электрическом поле?
- Какое электрическое поле называется однородным? Чем оно создается?
Изложение учебного материала по теме «Постоянный ток. Законы постоянного тока. Сила тока. Условия, необходимые для существования тока. Виды соединения проводников»
План изложения
1. Постоянный ток.
2. Законы постоянного тока.
3. Условия, необходимые для существования тока.
4. Виды соединения проводников.
Постоянный ток.
Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил.
За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц.
Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени.
Законы Ома.
Закон Ома для однородного участка цепи.
Сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению при постоянном сопротивлении участка и обратно пропорциональна сопротивлению участка при постоянном напряжении.
где U - напряжение на участке, R - сопротивление участка.
Закон Ома для полной цепи.
Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи.
где R - электрическое сопротивление внешнего участка цепи, r - электрическое сопротивление внутреннего участка цепи,
Условия, необходимые для существования тока.
Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля.
Источник тока - устройство, в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. В источнике тока на заряженные частицы в замкнутой цепи действуют сторонние силы. Причины возникновения сторонних сил в различных источниках тока различны. Например в аккумуляторах и гальванических элементах сторонние силы возникают благодаря протеканию химических реакций, в генераторах электростанций они возникают при движении проводника в магнитном поле, в фотоэлементах - при действия света на электроны в металлах и полупроводниках.
Электродвижущей силой источника тока называют отношение работы сторонних сил к величине положительного заряда, переносимого от отрицательного полюса источника тока к положительному.
Основные понятия.
Сила тока - скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел.
где I - сила тока, q - величина заряда (количество электричества), t - время прохождения заряда.
Напряжение - скалярная физическая величина, равная отношению полной работе кулоновских и сторонних сил при перемещении положительного заряда на участке к значению этого заряда.
где A - полная работа сторонних и кулоновских сил, q - электрический заряд.
Для измерения силы тока в электрической цепи используют прибор амперметр, а для измерения напряжения – вольтметр.
Для включения амперметра цепь разрывается и в месте разрыва концы проводов присоединяют к зажимам амперметра.
Вольтметр подключают к началу и концу участка цепи; такое включение вольтметра называется параллельным.
Электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.
где ρ - удельное сопротивление проводника, l - длина участка проводника, S - площадь поперечного сечения проводника.
Короткое замыкание.
Из закона Ома для полной цепи следует, что сила тока в цепи с заданным источником тока зависит только от сопротивления внешней цепи R.
Если к полюсам источника тока подсоединить проводник с сопротивлением R<< r, то тогда только ЭДС источника тока и его сопротивление будут определять значение силы тока в цепи. Такое значение силы тока будет являться предельным для данного источника тока и называется током короткого замыкания.
Для источников с малым внутренним сопротивлением, например электрических генераторов и кислотных аккумуляторов, короткое замыкание весьма опасно. Короткие замыкания возникают достаточно часто, например, из-за порчи изоляции проводов. Для защиты электротехнической аппаратуры от токов короткого замыкания применяют различные автоматические предохранительные устройства.
Виды соединения проводников.
Виды соединения проводников.
Последовательное и параллельное
соединение проводников.
Электрическая цепь включает в себя источника тока и проводники (потребители, резисторы и др), которые могут соединятся последовательно или параллельно.
При последовательном соединении конец предыдущего проводника соединяется с началом следующего.
Во всех последовательно соединенных проводниках сила тока одинакова:
I1= I2=I
Сопротивление всего участка равно сумме сопротивлений всех отдельно взятых проводников:
R = R1+ R2
Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках:
U= U1 +U2
Напряжения на последовательно соединенных проводниках пропорциональны их сопротивлениям.
Последовательное включение добавочных резисторов используется на практике для понижения напряжения (пусковые и регулировочные реостаты), а также для расширения пределов измерений измерительных приборов, например вольтметров
При параллельном соединении проводники подсоединяются к одним и тем же точкам цепи.
Сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме токов, текущих в каждом проводнике:
I = I1+ I2
Величина, обратная сопротивлению разветвленного участка, равна сумме обратных величин обратных сопротивлениям каждого отдельно взятого проводника:
Падение напряжения во всех проводниках одинаково:
U= U1 = U2
Силы тока в проводниках обратно пропорциональны их сопротивлениям
На практике параллельное включение резистора на участке цепи используют для уменьшения силы тока на данном участке. Такой резистор называют шунтом. Применяется для расширения пределов измерения токов амперметрами
Смешанное соединение - комбинация параллельного и последовательного соединений.
Примеры решения задач
- 1. Сколько нужно лампочек включить последовательно в сеть с напряжением 60 В, если каждая лампочка рассчитана на напряжение 12 В?
- Падение напряжения на всем участке равно сумме паданий напряжений на всех отдельно взятых проводниках, поэтому количество лампочек равно:
Тест для первичного закрепления материала
1.
Электрическим током называется…
А) упорядоченное движение частиц
Б) направленное движение заряженных частиц
В) направленное (упорядоченное) движение электронов
Г) беспорядочное движение частиц вещества
2.
За направление тока принято направление …
А) движения электронов Б) движения ионов
В) движения положительно заряженных частиц
Г) движения отрицательно заряженных частиц
3.
Какая величина равна отношению электрического заряда, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения?
А) сила тока Б) напряжение В) сопротивление Г) работа тока
4.
Электрическое напряжение измеряется в…
А) Амперах Б) Вольтах В) Джоулях Г) Омах
5. Сила тока в проводнике…
А) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника
Б) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
В) обратно пропорциональна напряжению на концах проводника
Г) обратно пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
6. Реостат применяют для регулирования в цепи …
А) напряжения Б) силы тока В) напряжения и силы тока
7. При увеличении длины проводника его электрическое сопротивление…
А) уменьшится Б) увеличится В) не изменится
Задания для итогового контроля
Тест « Соединение проводников»
1. Требуется изготовить гирлянду из лампочек, рассчитанных на напряжение 6 В. Чтобы ее можно было включить в сеть напряжением 120 В. Сколько для этого потребуется лампочек?
a) 44
b) 20
c) 60
2. Рассчитайте сопротивление елочной гирлянды, состоящая из 50 лампочек, если каждая лампочка в ней имеет сопротивление 10 Ом:
a) 500 Ом
b) 200 Ом
c) 600 Ом
3. Два проводника сопротивлением 15 Ом и 5 Ом соединены параллельно. Вычислите их общее сопротивление:
a) 25 Ом
b) 3,75 Ом
c) 5 Ом
4. Проводники сопротивлением 2 Ом, 3 Ом и 5 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 20 В. Определите силу тока в каждом проводнике:
a) 1А
b) 2 А
c) 3 А
5. Реостат и лампа включены последовательно в электрическую сеть напряжением 120 В. Вольтметр, подключенный к лампе, показывает напряжение 100 В. Определите напряжение на реостате.
a) 120 В
b) 100 В
c) 20 В
Эталоны ответов для первичного закрепления
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
Б
|
В
|
А
|
Б
|
А
|
Б
|
Б
|
Эталоны ответов к заданиям итогового контроля
Критерии оценки: за решение 3-х задач– «3» балла
за решение 4-х задач (имеются незначительные недочеты) – «4» балла
за решение 5-ти задач – «5» баллов
Задание на дом
- На оценку «3»: Ярочкина Г.В. Основы электротехники: учеб. Пособие. [Текст]: – М: Academia 2013.-240с ; с.21 -32 читать, конспект учить.
-
- На оценку «4»: Ярочкина Г.В. Основы электротехники: учеб. Пособие. [Текст]: – М: Academia 2013.-240с ;с.21 -32 читать, пересказ, конспект учить, Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике : учеб.пособие для учреждений нач. проф. образования/ - М. : Издательский центр «Академия», 2010.-112с. Билеты 2.1 – 2.3
-
- На оценку «5»: Ярочкина Г.В. Основы электротехники: учеб. Пособие. [Текст]: – М: Academia 2013.-240с ;с.21 -32 читать, пересказ, конспект учить, Ярочкина Г.В. Контрольные материалы по электротехнике : учеб.пособие для учреждений нач. проф. образования/ - М. : Издательский центр «Академия», 2010.-112с. билеты 2.1 -2.6. Доклады: «Георг Ом», «Короткое замыкание. Предохранители», «Применение электрических приборов в медицине»
-
