Site Loader

Содержание

В каком классе изучают закон ома – Закон Ома для участка цепи | Физика. Закон, ГДЗ, доклад, конспект, кратко, лекция, решебник, формула, шпаргалка, шпора

Конспект “Закон Ома. Соединение проводников”

«Закон Ома. Соединение проводников»



В предыдущем конспекте «Электрическое сопротивление» был установлено, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: I = U/R. Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).

Закон Ома для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.  Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).

Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. А также есть еще два соединения, которые являются редкими: смешанное и мостовое.

Последовательное соединение проводников

При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде.  При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.

Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I1 = I2 = I.

Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: R1 + R2 = R. Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.

По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U1 = I*R1, U2 = I*R2. В таком случае общее напряжение равно

U = I (R1 + R2). Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: U = U1 + U2.

Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.

Для последовательного соединения проводников справедливы законы

1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.

Параллельное соединение проводников

Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.

При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же:

U1 = U2 = U.

При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: I = I1 + I2.

В соответствии с законом Ома   I = U/R,   I1 = U1/R1,   I2 = U2/R2. Отсюда следует: U/R = U1/R1 + U2/R2, U = U1 = U2,  1/R = 1/R1 + 1/R2  Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.

При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г, то их общее сопротивление равно: R = г/2. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.

Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.

Для параллельного соединения проводников справедливы законы:

1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

Смешанное соединение проводников

Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.

Существует и 4-й вид соединения проводников —

мостовое, которое является самым сложным.

 


Конспект урока «Закон Ома. Соединение проводников».

Следующая тема: «Работа и мощность электрического тока».

 

Закон Ома. Соединение проводников

5 (100%) 1 vote

uchitel.pro

Применение закона Ома на практике

Про закон Ома в популярном изложении

Электрический ток и опасное напряжение невозможно услышать (за исключением гудящих высоковольтных линий и электроустановок). Токоведущие части, находящиеся под напряжением, ничем не отличаются по внешнему виду.

Невозможно узнать их и по запаху, и повышенной температурой в штатных режимах работы они не отличаются. Но включаем в безмолвную и тихую розетку пылесос, щелкаем выключателем – и энергия словно берется из ниоткуда, сама по себе, материализуясь в виде шума и компрессии внутри бытового прибора.

Опять же, если мы воткнем в разъемы розетки два гвоздя и возьмемся за них, то буквально всем своим телом ощутим реальность и объективность существования электрического тока. Делать это, конечно, настоятельно не рекомендуется.

Но примеры с пылесосом и гвоздями наглядно демонстрируют нам, что изучение и понимание основных законов электротехники способствует безопасности при обращении с бытовым электричеством, а также устранению суеверных предубеждений, связанных с электрическим током и напряжением.

Итак, рассмотрим один, самый ценный закон электротехники, который полезно знать. И попытаемся сделать это в как можно более популярной форме.

Открытие закона Ома

В 1827 г.

немецкий физик Георг Симон Ом сформулировал закон, связывающий величины электрического тока, электродвижущей силы батареи и сопротивления простой электрической цепи, составленной из батареи и соединяющих ее полюса последовательно включенных разнородных проводников. Кроме того, он обнаружил, что различные вещества оказывают электрическому току различное сопротивление.

Ом экспериментально установил, что в последовательной цепи, составленной из нескольких участков с проводниками разного сопротивления, ток во всех участках одинаков, различна только разность потенциалов на проводниках, которую Ом назвал «падением напряжения».

Открытие закона Ома было очень важным этапом исследований электрических и магнитных явлений, имевших большое практическое значение. Закон Ома и открытые в дальнейшем законы Кирхгофа впервые дали возможность производить расчеты электрических цепей и легли в основу зародившейся электротехники.

Виды законов Ома

1. Дифференциальная форма записи закона Ома

Самый главный закон электротехники – это, конечно, закон Ома. О его существовании знают даже люди, не имеющие отношения к электротехнике. Но между тем вопрос «А знаешь ли ты закон Ома?» в технических ВУЗах является ловушкой для зарвавшихся и самонадеянных школяров. Товарищ, разумеется, отвечает, что закон Ома знает отлично, и тогда к нему обращаются с просьбой привести этот закон в дифференциальной форме. Тут-то и выясняется, что школяру или первокурснику еще учиться и учиться.

Однако дифференциальная форма записи закона Ома на практике почти неприменима. Она отражает зависимость между плотностью тока и напряженностью поля:

где G – это проводимость цепи; Е – напряженность электрического тока.

Все это – попытки выразить электрический ток, принимая во внимание только физические свойства материала проводника, без учета его геометрических параметров (длина, диаметр и тому подобное). Дифференциальная форма записи закона Ома – это чистая теория, знание ее в быту совершенно не требуется.

2. Интегральная форма записи закона Ома для участка цепи

Иное дело – интегральная форма записи. Она тоже имеет несколько разновидностей. Самой популярной из них является закон Ома для участка цепи: I=U/R

Говоря по-другому, ток в участке цепи всегда тем выше, чем больше приложенное к этому участку напряжение и чем меньше сопротивление этого участка.

Вот этот «вид» закона Ома просто обязателен к запоминанию для всех, кому хоть иногда приходится иметь дело с электричеством. Благо, и зависимость-то совсем простая. Ведь напряжение в сети можно считать неизменным.

Для розетки оно равно 220 вольт. Поэтому получается, что ток в цепи зависит только от сопротивления цепи, подключаемой к розетке. Отсюда простая мораль: за этим сопротивлением надо следить.

Короткие замыкания, которые у всех на слуху, случаются именно по причине низкого сопротивления внешней цепи. Предположим, что из-за неправильного соединения проводов в ответвительной коробке фазный и нулевой провода оказались напрямую соединены между собой. Тогда сопротивление участка цепи резко снизится практически до нуля, а ток так же резко возрастет до очень большой величины.

Если электропроводка выполнена правильно, то сработает автоматический выключатель, а если его нет, или он неисправен или подобран неправильно, то провод не справится с возросшим током, нагреется, расплавится и, возможно, вызовет пожар.

Но бывает, что приборы, включенные в розетку и отработавшие уже далеко не один час, становятся причиной короткого замыкания. Типичный случай – вентилятор, обмотки двигателя которого подверглись перегреву из-за заклинивания лопастей.

Изоляция обмоток двигателя не рассчитана на серьезный нагрев, она быстро приходит в негодность. В результате появляются межвитковые короткие замыкания, которые снижают сопротивление и, в соответствии с законом Ома, также ведут к увеличению тока.

Повышенный ток, в свою очередь, приводит изоляцию обмоток в полную негодность, и наступает уже не межвитковое, а самое настоящее, полноценное короткое замыкание. Ток идет помимо обмоток, сразу из фазного в нулевой провод. Правда, все сказанное может случиться только с совсем простым и дешевым вентилятором, не оборудованным тепловой защитой.

Шпаргалка по закону Ома для участка цепи:

Закон Ома для переменного тока

Надо отметить, что приведенная запись закона Ома описывает участок цепи с постоянным напряжением. В сетях переменного напряжения существует дополнительное реактивное сопротивление, а полное сопротивление приобретает значение квадратного корня из суммы квадратов активного и реактивного сопротивления.

Закон Ома для участка цепи переменного тока принимает вид: I=U/Z,

где Z – полное сопротивление цепи.

Но большое реактивное сопротивление свойственно, прежде всего, мощным электрическим машинам и силовой преобразовательной технике. Внутреннее электрическое сопротивление бытовых приборов и светильников практически полностью является активным. Поэтому в быту для расчетов можно пользоваться самой простой формой записи закона Ома: I=U/R.

3. Интегральная форма записи для полной цепи

Раз есть форма записи закона для участка цепи, то существует и закон Ома для полной цепи: I=E/(r+R).

Здесь r – внутреннее сопротивление источника ЭДС сети, а R – полное сопротивление самой цепи.

За физической моделью для иллюстрации этого подвида закона Ома далеко ходить не надо – это бортовая электрическая сеть автомобиля, аккумулятор в которой является источником ЭДС.

Нельзя считать, что сопротивление аккумулятора равно абсолютному нулю, поэтому даже при прямом замыкании между его клеммами (отсутствии сопротивления R) ток вырастет не до бесконечности, а просто до высокого значения.

Однако этого высокого значения, конечно, хватит для того, чтобы вызвать расплавление проводов и возгорание обшивки авто. Поэтому электрические цепи автомобилей защищают от короткого замыкания при помощи предохранителей.

Такой защиты может оказаться недостаточно, если замыкание произойдет до блока предохранителей относительно аккумулятора, или если вовсе один из предохранителей заменен на кусок медной проволоки. Тогда спасение только в одном – необходимо как можно быстрее разорвать цепь полностью, откинув «массу», то есть минусовую клемму.

4. Интегральная форма записи закона Ома для участка цепи, содержащего источник ЭДС

Следует упомянуть и о том, что есть и еще одна разновидность закона Ома – для участка цепи, содержащего источник ЭДС:

Здесь U – это разность потенциалов в начале и в окончании рассматриваемого участка цепи. Знак перед величиной ЭДС зависит от направленности ее относительно напряжения.

Воспользоваться законом Ома для участка цепи нередко приходится при определении параметров цепи, когда часть схемы недоступна для детального изучения и не интересует нас.

Допустим, она скрыта неразъемными деталями корпуса. В оставшейся схеме имеется источник ЭДС и элементы с известным сопротивлением. Тогда, замерив напряжение на входе неизвестной части схемы, можно вычислить ток, а после этого – и сопротивление неизвестного элемента.

Выводы

Таким образом, мы можем увидеть, что «простой» закон Ома далеко не так прост, как кому-то, возможно, казалось. Зная все формы интегральной записи законов Ома, можно понять и легко запомнить многие требования электробезопасности, а также приобрести уверенность в обращении с электричеством.

Урок физики в 8-м классе по теме «Работа электрического тока»

Урок разработан и проведён по программе, учебнику А.В. Перышкина и Н.А. Родиной в технологии, органично сочетающей в себе достоинства личностно-ориентированного обучения и практической направленности, что позволяет:

  • построить структуру урока, основываясь на социальном и прошлом учебном опыте учащихся;
  • грамотно выстроить цепочку мотивации учебного труд;
  • дать возможность на личностном уровне погрузиться в мир новых знаний и проявить себя каждому учащемуся;
  • направить на личность ребёнка, создание атмосферы сотворчества детей, детей и педагога, детей и “учебного материала”.

Урок структурно выдержан по методам формам и приёмам работы – развивающий, способствующий активному участию каждого ученика в получении ЗУНов, а наиболее способным для достижений более сложных целей – формирования УМов (убеждений, мнений), позволяющий открыть дорогу к самостоятельному познанию.
Это создаёт своего рода творческое состояние учащихся на уроке, способствует аргументированным действиям и рассуждениям детей.
Со стороны учителя господствуют субъект-субъектные отношения, что раскрепощает детей, раскрывает простор творчеству, фантазии. Для каждого ученика становятся ясным его достижения и его пробелы.
Учитель группирует для себя проблемы, над которыми нужно работать с каждым учащимся индивидуально. Урок имеет целостное восприятие, демонстрирует ранее приобретённые знания, умения, навыки школьников, отражает развитие их способностей к самооценке. Несёт хороший заряд воспитательного воздействия – мотивированного учебного труда с анализом его составляющих, выводами.

Тема: Работа электрического тока.

Цели:

  • ввести понятие работы электрического тока;
  • развитие практических навыков работы с физическими приборами;
  • воспитание исследовательских навыков и качеств личности.

Оборудование: демонстрационные вольтметр, амперметр, вольтметр, источник питания, линейка, фотоэлемент, реостат, ключ, соединительные провода.

Понятия: электрический ток.

Тип урока: изучение нового материала.

ХОД УРОКА

I. Изучение нового материала.

1). Повторение физических величин изученных на предыдущих уроках.

Учитель. На предыдущих уроках мы занимались изучением различных электрических явлений, познакомились с важными физическими величинами, без которой невозможно изучение новой темы. Напомните, о какой физической величине шла речь?

Ученик. Сила тока, напряжение, сопротивление.

Учитель: Мы также познакомились и с основными физическими законами, связанными с прохождением тока по проводникам. Какие это законы?

Ученик. Закон Ома, законы распределения тока и напряжения при параллельном и последовательном соединении проводников.

2) Механическая работ а.

Учитель. Сегодня на уроке мы продолжим изучение электрических явлений. Вначале попытаемся вспомнить то, что вы хорошо уже знаете и что поможет вам понять новую тему. Давайте проведем небольшой эксперимент. Соедините ладони, и быстро потрите их друг о друга. Что, вы, почувствовали?

Ученик. Они нагрелись за счет силы трения. Наши ладони перемещались друг относительно друга, а значит, совершали работу. Затраченная работа равна произведению силы трения на перемещение.

Учитель. А совершалась ли работа, когда вы писали ручкой?

Ученик. Да, она совершалась мускульной силой руки.

Учитель. Итак, в обоих случаях была совершена работа, так как наличествует сила и перемещение. С понятием работы вы уже неоднократно сталкивались в обыденной жизни. Этим словом мы называем всякий полезный труд рабочего, инженера, врача, учителя. Ваша работа – это тоже работа. Но в физике понятие работа несколько иное. Работа – это определенная физическая величина. Давайте проведем еще один простой опыт.
Шарик падает с высоты ____ до высоты ____ (условно считаем эту высоту нулевой) Будет ли совершена в этом случае работа?

Ученик. Работа будет совершена, так как на шарик действует сила тяжести и под действием этой силы он совершает перемещение.

Учитель. А как рассчитать эту работу?

Ученик. По формуле A = mgh

(На доске таблицы)

Учитель. А что такое h в этой формуле? Ведь это путь, пройденный шариком, следовательно, он равен разности начальной и конечной высот
h = h1 – h2. Поэтому мы можем записать: A = mgh1 – mgh2

Если mgh = П – потенциальная энергия тела на высоте h, то совершенная работа равна изменению потенциальной энергии тела. А что произошло с полной механической энергией тела?

Ученик. Она не изменилась. Сумма кинетической и потенциальной энергии тела на высоте h3 равна этой сумме на высоте h2.

Таким образом, энергия перешла из одного вида в другой.

3). Изменение и превращение энергии при электрических явлениях.

Учитель. Теперь мы сможем сделать с вами вывод о том, что работа характеризует изменение энергии и превращение одного вида энергии в другой. Давайте обсудим, может ли происходить изменение и превращение энергии при электрических явлениях. Обратимся к опытам, которые я вам сейчас покажу, а вы будете мне помогать. Посмотрите на доску. На ней висит табличка, где указаны лишь некоторые примеры тех превращений энергии, которые могут происходить при электрических явлениях. Выбирая правильный ответ и поднимая сигнальную карточку с номером (их пять у каждого из вас), вы будете отвечать мне на вопрос о том, какие превращения энергии вы наблюдали в том или ином опыте.

Взаимопревращения видов энергии

  1. Электрическая в механическую.
  2. Электрическая в электромагнитную.
  3. Тепловая в электрическую.
  4. Световая в электрическую.
  5. Электрическая в звуковую.

Демонстрация

а) действие фотоэлемента;
б) действие термопары;
в) работу электромиксера;
г) действие электромагнита;

Учитель. При электрических явлениях могут происходить различные превращения одного вида энергии в другой.Какой вывод можно сделать из этого?

Ученик. Раз происходит превращение одного вида энергии в другой, то совершается работа.

Учитель. В электрической цепи мерой превращения электрической энергии является работа электрического тока.

4). За счет чего совершается работа электрического тока?

Ученик. Она совершается за счет энергии электрического тока.

Учитель. – Что такое электрический ток?
– Что необходимо, чтобы создать ток в проводнике?
– Чем создается электрическое поле?
– Какая сила действует на заряженные частицы в проводнике и приводит их в упорядоченное движение?

Вывод: движение электронов вызывается действием силы электрического поля следовательно, сила электрического поля совершает работу.

5). От чего зависит значение работы электрического тока?

СХЕМА ОПЫТА

Чем ярче горит лампочка, тем больше выделяется энергии, а значит, совершается большая работа электрическим током. Этому случаю соответствует большее значение силы тока и больше значение напряжения. Значит, работа зависит от силы тока и напряжения.
Как вы думаете, в каком случае будет выделяться больше тепла: когда лампочка горит длительное время или горит долго?

Ученик. Чем дольше горит лампочка, тем больше выделяется тепла.

Учитель. Верно. Значит, от какой еще величины зависит работа электрического тока?

Ученик. От времени. Чем дольше горит лампочка, тем большая работа будет совершена.

Учитель. Значит, есть еще величина, от которой зависит работа электрического тока – это время. Мы можем записать формулу, по которой рассчитывается работа:

А = U I t

(А) = 1 Дж = 1 А х 1 В х 1 С

6). Получение формулы работы электрического тока из определения напряжения.

Учитель. Можно ли получить эту формулу из известного вам определения напряжения?

(Работа по учебнику А.В. Перышкина, Н.А. Родина).

Посмотрите на рисунки 7, 8 стр. 80. Что в них общего и чем они отличаются?

Ученик. Сила тока одинакова, но лампочки светятся по-разному, так как одна из них питается от сети, а другая от источника постоянного напряжения. Поэтому при одинаковой силе тока на участках цепи, где включена лампочка, при перемещение одного и того же электрического заряда, равно 1 Кл , работа электрического тока различна, так как в цепях разное напряжение. Если напряжение равно 4 В, то заряд в 1 Кл, пройдя от точки А до точки Б, совершит работу 4 Дж, а при напряжении 220 В совершенная работа равна 220 Дж.

Учитель. Что такое напряжение?

Ученик. Это отношение работы тока на данном участке цепи к электрическому заряду, проходящему по этому участку: U=A/q

Учитель. Пользуясь этим определением, мы можем получить формулу для работы. Ведь заряд, прошедший по участку цепи за время t, по определению, равен произведению силы тока на время: q=I t следовательно, A=Uq=UIt

II Закрепление материала.

1). Решение задач.

Гр. А “делай с нами».

Задача.

Рассчитать, какую работу совершает электрический ток в электродвигателе вентилятора за 30 сек., если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?

(решается у доски)

Дано: U = 220 В,
I = 0,1 А,
t = 30 с.
А = ?

Решение:
А =U I t,
А = 220 Вх0,1 Ах30 с. = =660 Дж

Ответ: А = 660 Дж

Гр. В “делай как мы”.

Задача.

Какую работу совершает электродвигатель за 1 час, если сила тока в цепи равна 5 А, напряжение на клеммах 220 В и КПД двигателя 80%?

(следует устный разбор)

Дано: t = 1 ч. = 3600 с.,
I = 5 А,
U = 220 В,
КПД = 80%
А = ?

Решение:

А затр. = U I t
А = 220 В х 3600 с. = 3960000 В х А х С = 4 000 000 Дж х 80% : 100 %
А полезн. = 4 000 000 Дж х 80 % : 100 % = 3,2 х 10 3 Дж.

Гр. С “делай лучше нас”.

Задача.

Два проводника сопротивлением по 5 Ом каждый соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4,5 В. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

Учитель. Итак, мы научились вычислять работу. А какие приборы нужны, чтобы ее измерить?

Ученик. Амперметр, вольтметр, часы.

Учитель. Как они включаются в цепь?

Ученик. Амперметр – последовательно, вольтметр – параллельно. При включении приборов необходимо соблюдать полярность.

III. Итог урока.

  • Какую новую физическую величину мы с вами рассмотрели на уроке?
  • От чего зависит работа электрического тока?
  • В каких единицах она измеряется?
  • Какими приборами измеряется работа электрического тока?

IV. Домашнее задание.

Параграф 50 (задачи: для гр. “А” № 6, гр. “В” № 15, гр. “С” № 20).

разработка урока в 8 классе по теме»Закон Ома»

Вот, посмотрите на этот «шарж». Ответ на вопрос «Что такое шарж», вы видите на карточках и на доске. (Слайд 2) Это нарисованный с юмором, но добродушный рисунок, изображающий человека, животное либо какой-либо предмет, при этом подчеркнуты наиболее характерные признаки данного лица  либо предмета. Шаржист рисует так, чтобы хотелось улыбнуться и порадоваться, но не посмеяться над человеком.

Различают следующие виды шаржа:
1. Портретный – когда рисуется только чей-либо портрет.
2. Сюжетный – создается определенный сюжет с поступками, увлечениями какого-то лица.
3. Групповой – изображается сразу несколько человек, причем они объединены на рисунке общей идеей.  (Слайд 3) И так, наши господа объединены общей идеей. Прежде чем выяснять их общую идею, давайте с ними познакомимся. Может, Вы их знаете? Начнем с господина «Ампер» Что вы знаете о нем? (Слайды 4,5,6) (перечисляют что о них знают)  Хорошо! Значит, Господин «А» символизирует силу тока, господин «В» символизирует напряжение, господин «О» — сопротивление.

Какая общая идея у них на данном рисунке?  Протолкнуть господина «А» в проводнике.  То есть, изменить силу тока. В каком случае это случится?

Выдвигаем гипотезы.

1.      Если Господин «В»сильнее протолкнет. То есть, увеличит напряжение. Тогда силы тока будет больше. Зависимость между ними будет прямо пропорциональная.

I ~ U

2.       Если Господин «О» ослабитверевку. То есть, уменьшит сопротивление. Тогда силы тока тоже будет больше. Зависимость – обратно пропорциональная.

I ~ 1/R(Слайд 7)

Проверим эти гипотезы на экспериментах.

Их выполняем в Виртуальной лаборатории.

Виртуальная ЛР «Изучение Закона Ома на участке цепи»

  1. Откройте страницу http://school-collection.edu.ru/
  2. Выберите класс: 8, предмет: Физика, В рубрике Инновационные учебные материалы: «Физика. 7-9 классы»
  1. Откройте Физика 7-9 классы, Часть 2. 8 класс/Электрические явления/3.15.Урок15 «Закон Ома для участка электрической цепи».
  2. Откройте документ. Выполняете задание пошагово.

1 и 2 шаг.  Прочитайте.
3 шаг.  Соберите виртуальную цепь (при помощи мыши), замкните ключ. Начертите схему в отчет.
4 шаг.  Выполните эксперимент  Исследование зависимости I(U). Запишите показания приборов в виртуальную тетрадь. Занесите цифры в таблицу. Постройте график в виртуальной работе. 
5 шаг.  Выполните эксперимент  Исследование зависимости I(R). Запишите показания приборов в виртуальную тетрадь. Занесите цифры в таблицу. Постройте график в виртуальной работе. 
6 шаг.  Пройдите интерактивный тренинг.
Напишите вывод. Время выполнения – 20 минут. (слайды 8, 9)

Итак, к какому выводу пришли?

Подтвердили ваши гипотезы? Хорошо!

Это вы открыли Закон. Этот закон был открыт немецким ученым Георг Омом в 1827 г. И носит его имя. Откройте документ с названием Ом и познакомьтесь с его биографией. Мы на слайд можем добавить информацию об этом.  Переходите к столам, и продолжим урок.

Внимание на экран. Вот запись закона Ома. Запишите в тетрадях тему и запись закона.  (слайд 10) Обратите внимание на следующий слайд. (слайд 11) При решении задач можно пользоваться этими формулами, запишите.

Легко запоминается закон Ома в таком виде. (слайды 12, 13)

Теперь, выполняем виртуальный тест.

Виртуальное выполнение теста для проверки усвоения Закона Ома.

 1. Откройте страницу http://school-collection.edu.ru/

2.Выберите класс: 8, предмет: Физика, В рубрике Инновационные учебные материалы: «Физика. 7-9 классы»

3. Откройте Физика 7-9 классы, Часть 2. 8 класс/Электрические явления/3.15.Урок15   Тест к уроку «Закон Ома для участка электрической цепи»

4. Откройте документ. Выполните тест.

Оценки занесите в оценочный лист. Туда же занесите баллы за практическую работу. Это оценки за урок. Запишите в дневник домашнее задание.  Оно на слайде. (слайд 14). Спасибо за урок.

 

Короткое замыкание — урок. Физика, 8 класс.

Каждый раз, когда вы вставляете вилку электроприбора в розетку, вы замыкаете электрическую цепь, и по ней начинает течь электрический ток.

Потребитель электрического тока преобразует электрическую энергию, которая к нему поступает, в другие виды энергии — механическую (например, в электродвигателях), тепловую (в утюгах, нагревательных приборах), световую (в осветительных приборах).

При создании электроприборов обязательно рассчитываются и указываются в маркировках и технических паспортах оптимальное и максимальное значение силы тока и напряжения. При превышении максимальных значений перегрев элементов прибора может нарушить их электрическую изоляцию, повлиять на работоспособность прибора.

 

Рассмотрим простейшую электрическую цепь, которая состоит из источника тока (1), выключателя (2) и потребителя электроэнергии (3), соединённых между собой проводами (рис. 1).

 

Рис. 1

 

Сила тока в этой цепи определяется по закону Ома:

 

I=UR, где

 

\(U\) — напряжение в сети;

\(R\) — сопротивление потребителя электроэнергии (электроприбора).

Сила тока прямо пропорциональна напряжению в сети и обратно пропорциональна сопротивлению, которое создаёт электроприбор.

Что произойдёт, если цепь замкнуть проводником так, как показано на рисунке 2, то есть между точками \(A\) и \(B\) напрямую?


Рис. 2

 

В этом случае основная часть электрического тока потечёт по проводнику \(AB\), минуя потребитель тока, так как сопротивление участка \(AB\) намного меньше, чем сопротивление электроприбора.

При этом общее сопротивление цепи сильно уменьшится, а в результате, согласно закону Ома для участка цепи, сила тока в ней резко возрастёт. Возникнет короткое замыкание.

Короткое замыкание (КЗ) — явление резкого увеличения значения электрического тока в цепи вследствие уменьшения внешнего сопротивления до нуля.

Ток короткого замыкания прямо пропорционален ЭДС цепи и обратно пропорционален внутреннему сопротивлению ЭДС: \(I_{кз}=\frac{\varepsilon}{r}\).

Как известно из закона Джоуля-Ленца, количество теплоты \(Q\), выделяемое на участке цепи \(R\), пропорционально квадрату силы тока \(I\) на этом участке:

 

Q=I2Rt, где

 

\(t\) — время протекания тока по цепи.

 

Согласно этому закону, если при коротком замыкании ток увеличится в \(10\) раз, то количество теплоты, выделяющейся при этом, возрастёт примерно в \(100\) раз (при прочих равных условиях)!

Вот почему короткое замыкание может вызвать расплавление проводов, воспламенение изоляции и в конечном итоге привести к возгоранию горючих предметов вокруг места короткого замыкания и к пожару.
 

Чаще всего причиной короткого замыкания является нарушение изоляции проводов (из-за их износа, неправильной эксплуатации и т.п.). Также причиной короткого замыкания могут быть механические повреждения в электрической цепи или в электроприборе, а также перегрузки сети.

§ 10. Законы Кирхгофа | Электротехника

Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением для простейшей электрической цепи, представляющей собой один замкнутый контур. В практике встречаются более сложные (разветвленные) электрические цепи, в которых имеются несколько замкнутых контуров и несколько узлов, к которым сходятся токи, проходящие по отдельным ветвям. Значе­ния токов и напряжений для таких цепей можно находить при помощи законов Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа устанавливает зависимость между то­ками для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей. Согласно этому закону алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

?I = 0 (16)

При этом токи, направленные к узлу, берут с одним знаком (например, положительным), а токи, направленные от узла,— с противоположным знаком (отрицательным). Например, для узла А (рис. 23, а)

I1 + I2 + I3 – I4 – I5 = 0 (17)

Преобразуя это уравнение, получим, что сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от этого узла:

I1 + I2 + I3 = I4 + I5 (17′)

В данном случае имеет место полная аналогия с распределением потоков воды в соединенных друг с другом трубопроводах (рис. 23, б).
Второй закон Кирхгофа устанавливает зависимость между э. д. с. и напряжением в замкнутой электрической цепи. Согласно этому закону во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма э. д. с. равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивлениях, входящих в этот контур:

?E = ?IR (18)

При составлении формул, характеризующих второй закон Кирхгофа, значения э. д. с. E и падений напряжений IR считают положительными, если направления э. д. с. и токов на соответствующих участках контура совпадают с произвольно выбранным направлением обхода контура. Если же направления э. д. с. и токов на соответствующих участках контура противоположны выбранному направлению обхода, то такие э. д. с. и падения напряжения считают отрицательными.
Рассмотрим в качестве примера электрическую цепь, в которой имеются два источника с электродвижущими силами E1 и E2

(рис. 24, а), внутренними сопротивлениями Ro1, Ro2 и два приемника с сопротивлениями R1 и R2. Применяя второй закон Кирхгофа для «этой цепи и выбирая направление ее обхода по часовой стрелке,
получим:

E1 – E2 = IR01 + IR02 + IR1 + IR

При этом э. д. с. E1 и ток I совпадают с выбранным направлением обхода контура и считаются положительными, а э. д. с. Е2, противоположная этому направлению, считается отрицательной.
Если в электрической цепи э. д. с. источников электрической энергии при обходе соответствующего контура направлены навстречу друг другу (см. рис. 24, а), то такое включение называют встречным. В этом случае на основании второго закона Кирхгофа ток I = (E1-E2)/(R1+R2+R01+R02).
Встречное направление э. д. с. имеет место, например, на э. п. с.при включении электродвигателей постоянного тока (их можно
рассматривать как некоторые источники э. д. с.) в две параллельные группы, а также при параллельном включении аккумуляторов в батарее
Если же э. д. с. источников электрической энергии имеют по контуру одинаковое направление (рис. 24, б), то такое включение называют согласным и ток I = (E1-E2)/(R1+R2+R01+R02). В неко-

Рис 24. Схемы электрических цепей с несколькими источниками и приемниками электрической энергии: а и б — неразветвленных; в — разветвленной

торых случаях такое включение недопустимо, так как ток в цепи резко возрастает.
Если в электрической цепи имеются ответвления (рис. 24, в), то по отдельным ее участкам проходят различные токи I1 и I2. Согласно второму закону Кирхгофа E1-E2=I1R01+I1R1-I2R2-I2R02-I2R3+I1R4
При составлении этого уравнения э. д. с. Е1 и ток I1 считаются положительными, так как совпадают с принятым направлением обхода контура, э. д. с. Е2 и ток I2 — отрицательными.

Урок физики в 8 классе «Электрическое сопротивление проводников. Закон Ома»

Цели урока:

образовательная: учащиеся узнают, что проводники характеризуются физической величиной, называемой сопротивлением. Узнают обозначение сопротивления, единицу измерения, формулу для расчета.
развивающая: учащиеся устанавливают, что у разных проводников может быть разное сопротивление, сопротивление данного проводника не зависит от силы тока и напряжения, сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах, и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
воспитательная: учащиеся убеждаются в необходимости научиться измерять сопротивление проводника, учитывать зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.

Учебная задача: Выяснить, почему работа электрического поля в лампах различна.

Оборудование: мультимедийная приставка, компьютер, две лампы, 5 источников тока с регулятором напряжения, 5 ключей, 5 амперметров (лабораторных), соединительные провода, 5 вольтметров, 4 резистора (сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 2 Ом, 4 Ом), раздаточный материал.

Ход урока

I. Мотивационно-ориентировочный этап (10 мин.)

1. Вхождение в контакт.

2. Создание ситуации успеха (Проверка домашнего задания).

а) Индивидуальные задания для учащихся (8 мин.)

Ученик № 1 (работает у доски)

Упр. 16(1) Рассмотрите шкалу вольтметра (рис. 65, а). Определите цену деления. Перечертите в тетрадь его шкалу и нарисуйте положение стрелки при напряжении 1 В, 0,5В, 2,6В. Дополнительный вопрос: Для чего используют вольтметр? Как включают вольтметр в цепь?

Ученик № 2 (работает у доски)

Упр. 16(3) Начертите схему цепи, состоящей из аккумулятора, лампы, ключа, амперметра и вольтметра, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на полюсах источника тока.

Дополнительное задание: Покажите направление электрического тока в цепи, обозначьте полюса источника, клеммы + и – амперметра.

Ученик № 3 выполняет самостоятельную работу по материалу карточки №1 на демонстрационном столе учителя.

Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, ключа, двух ламп, вольтметра, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на одной из ламп.

Дополнительное задание: определите цену деления амперметра и вольтметра.

Проверка выполнения заданий.

3. Постановка учебной задачи (2 мин.)

П: Вспомните, какой исследовательский путь мы проделали с вами?

У: Подключив две лампы последовательно к источнику тока, убедились, что лампы загораются, но одна лампа горит ярче другой. Мы выдвинули гипотезу: разный ток течет через лампы. Однако, измерив силу тока в различных участках цепи, убедились, что сила тока во всех последовательно соединенных участках одинакова.

Познакомившись с физической величиной – напряжением, измерили напряжение на лампах. Оказалось, что U1 > U 2 .

П: Что показывает напряжение?

У: Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению заряда в 1 Кл.

П: Что означает U1 > U 2 ?

У: Электрическое поле совершает различную работу по перемещению одинакового заряда в этих лампах.

П: Чем создается электрическое поле?

У: Поле создается источником тока. Источник один, значит и электрическое поле должно быть одинаково.

П: Почему же работа по перемещению электрического заряда разная? Какую учебную задачу мы поставим?

У: Выяснить, почему работа электрического поля в лампах различна.

II. Исполнительский этап (24 мин.

)

1. Беседа с учащимися (создание проблемной ситуации) (5 мин.)

П: Рассмотрим лампу, по какой части лампы течет электрический ток?

У: Ток протекает по спирали (проводнику) лампы.

П: Вспомним строение проводников.

У: Металлы имеют кристаллические решетки, в узлах которых расположены положительные ионы, а в промежутках между ионами движутся свободные электроны.

Рисунок (либо динамическая модель) строения проводника проектируются на экран с помощью мультимедиа.

П: Что происходит, когда создается электрическое поле в проводнике?

У: Если в металле создать электрическое поле, то свободные электроны начнут двигаться направлено под действием электрических сил.

П: Оказывается скорость движения частиц мала и составляет приблизительно 0,01 мм/с Почему?

У: Свободным электронам мешают упорядоченно двигаться положительные ионы.

П: Говорят проводник оказывает сопротивление. Каждый проводник характеризуется физической величиной – электрическим сопротивлением. Обозначают сопротивление – R.

Сопротивление можно вычислить R = U/ I. За единицу сопротивления принимают 1Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 вольт сила тока равна 1 амперу. Что же мы должны узнать, чтобы ответить на вопрос учебной задачи?

У: Одинаковым ли сопротивлением обладают разные проводники? От чего зависит сопротивление проводника?

П: Выскажите ваши предположения (гипотезы).

У: 1. Сопротивление у различных проводников разное, т.к. они изготавливаются из различных веществ, которые имеют различные кристаллические решетки, ионы различных веществ имеют разные силы притяжения. Проводники могут быть различной длины и площади поперечного сечения.

2. Возможно, сопротивление зависит от напряжения и силы тока.

Гипотезы фиксируются на доске.

2. Проверка гипотез (19 мин.)

а) Подготовительная беседа

П: Как проверить данные предположения?

У: Провести опыт по измерению сопротивления различных проводников. Для этого нужно собрать электрическую цепь, состоящую из источника тока, ключа, резистора, амперметра, вольтметра. Измерить силу тока в цепи и напряжение на резисторе, рассчитать сопротивление данного резистора. Можно изменить напряжение на резисторе, снять показания приборов и повторить расчеты. Потом поменять резистор и повторить опыт. Результаты сравнить.

П: Как удобно зафиксировать результаты опытов?

У: Удобно записать в виде таблицы

 

П: Какое напряжение удобно будет устанавливать?

У: 1В, 2В, 3В

П: Как вы будете выполнять практическую работу?

У: По группам.

Учащиеся разделяются по группам. Им выдается оборудование. Заготовки таблиц.

Проводится инструктаж по технике безопасности.

б) Практическая работа по измерению сопротивления проводников.

в) Проверка выполнения.

Учитель вывешивает результаты измерений на доску. (Результаты могут и повторяться)

 

У: Выводы:

1) У разных проводников может быть разное сопротивление.
2) Сопротивление данного проводника не зависит от силы тока и напряжения, оно постоянно.

П: Вернемся к учебной задаче. Так почему же лампы горят по-разному при одинаковой силе тока? Почему работа электрического поля в лампах различна?

У: Результаты опытов показывают, что при одинаковой силе тока и разном сопротивлении проводников напряжение больше на проводнике с большим сопротивлением. Это значит, что электрическое поле совершает большую работу по перемещению заряда в 1 кулон в проводнике с большим сопротивлением. Лампы имели разное сопротивление, поэтому горели по-разному.

П: По данным полученным путем измерений (силы тока в цепи и напряжению на каждой лампе) на прошлом уроке рассчитайте сопротивления ламп.

Учащиеся самостоятельно рассчитывают сопротивления ламп и убеждаются, что они действительно разные.

П: Давайте более внимательно рассмотрим результаты наших опытов. Как изменяется сила тока при изменении напряжения?

У: Сила тока увеличивается при увеличении напряжения.

Во сколько раз увеличивается напряжение, во столько же раз увеличивается сила тока, т.е сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах.

П: Что происходит с силой тока при изменении сопротивления проводника при постоянном напряжении? (Можно выделить в таблицах значения силы тока и сопротивления при определенном напряжении)

У: Чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

При увеличении сопротивления в несколько раз, сила тока уменьшается во столько же раз, т.е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

П: Обобщим полученные выводы: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Установленная зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Георга Ома, открывшего этот закон в 1827 г.

Портрет Г. Ома проектируется на экран с помощью мультимедиа.

Как записать математически данный закон?

У: I = U/R

П: Используя закон Ома, выразите напряжение.

У: U = IR

Значит, зная две величины, всегда можно будет вычислить третью.

III. Рефлексивно-оценочный этап (6 мин.)

У: Предположение о различных сопротивлениях проводников оказалось верно. Гипотеза о том, что сопротивление проводника зависит от силы тока в нем и напряжения на его концах, оказалась неверна. Проблема, почему лампы горят по-разному решена.

П: Что же нового вы узнали на уроке?

У: Обозначение сопротивления, формулу для его вычисления, единицу измерения, способ измерения. Учились измерять сопротивление проводников. Узнали, что сила тока, напряжение и сопротивление взаимосвязаны между собой, зависимость выражается законом Ома.

П: А для чего нужно знать и уметь измерять данные величины?

У: В повседневной жизни нас окружают различные электрические приборы, из которых собирают электрические цепи. Необходимо знать, какой прибор в какой цепи можно использовать, т.е. необходимо правильно делать расчеты электрических цепей.

П: Домашнее задание: § 42, 43, 44. Упр. 17, упр. 18.

Оценки за урок выставляются учащимся, комментируются.

Содержание:

  • 1.Цели и задачи мероприятия.

  • 2. Введение.

  • 3.Правила игры-конкурса.

  • 4.Содержание игры-конкурса.

  • 5.Ход игры.

Цели и задачи игры-конкурса:

1.Образовательная: сформировать у учащихся знания, умения и навыки по решению некоторых вопросов и задач.

2.Воспитательная: воспитать у учащихся стремление к получению знаний по физике и астрономии, поднять их интерес к космосу, космическим полетам, этапам освоения космоса, истории развития космонавтики, к профессии летчика-космонавта; воспитать такие свойства и особенности личности ученика как смекалка, сообразительность, память, мышление, также уважение к себе и другим людям…

Введение. Организационный момент:

Данное мероприятие, игра-конкурс, является завершением проведенной в школе Недели Физики и Астрономии. Поэтому, в организационном моменте следует подвести итоги этой недели. Использовать можно в качестве завершающего мероприятия Недели физики в школе.

Непосредственно в самом начале игры в качестве эпилога было подготовлено стихотворение на марийском языке; «12 апрель!». В конкурсе принимали участие учащиеся 7-11 классов, 5-6 классы присутствовали в качестве зрителей. В течение всей недели каждый класс подготовил своего участника — главного физика класса, а также группу поддержки, которая подготовила один художественный номер.

К конкурсу были подготовлены вопросы, ответы на которые можно было найти в выпуске стенгазеты, а также в учебной и художественной литературе из выставки книг.

Правила игры:

На доске представлено подготовленное заранее игровое поле, которое имеет вид таблицы (см. рис.1.) размером 5х5, каждая строка этой таблицы — название темы, в которой всего пять вопросов. Всего, значит, 25 вопросов. Каждый вопрос оценивается баллами от 100 до 500. Участник выбирает тему и количество баллов и отвечает на вопрос. При правильном ответе получает то количество баллов, которое указано в вопросе.

Среди пяти вопросов из каждой темы один — с присуждением звания «главного физика». Этот диплом в рамках школы гарантирует получение оценки «5» с выставлением в журнале. Диплом может получить любой ученик, даже из зрителей, ответивший правильно на поставленный вопрос. Кроме того, еще по одному вопросу из каждой темы — это заранее подготовленные концертные номера группы поддержки каждого участника (по классам). Жюри оценивает выступление каждого класса баллами от 0 до 500 и присуждает их главному физику — представителю этого класса.

Игра проходит в три этапа, в каждом из которых участник может набрать наибольшее количество баллов. На первом этапе игра проходит в два круга, на втором — в один, но баллы умножаются вдвое, а на третьем — кто успеет ответить первым на вопрос. В итоге участники набирают максимальное количество баллов, а также могут получить дипломы о присвоении звания. По суммарному количеству баллов и определяют победителя игры-конкурса.

Содержание игры-конкурса:

Космос

Рис. 1.

Девиз игры: (слова из припева песни «Острова» группы «ЭЛИЗИYМ»)

  • -Все острова давным-давно открыты,

  • -И даже те, где тесно и вдвоем.

  • -Но все то, что мы знаем, ничего не значит.

  • -Все то, что мы знаем, ничего не значит. Для нас

  • -Мы новый найдем.

Ход игры:

Вопросы по темам:

Космос:

100 — Когда полетел в космос Ю.А.Гагарин?

200 — Как называют китайского космонавта?

300 — Домашнее задание группы поддержки.

400 — Что такое и чему равен световой год?

500 — Диплом астрофизика: К какому созвездию относится с красивым названием «Альтаир»?

Музыка:

100 — Это музыкальный инструмент, о котором могут сказать, что он иногда может быть «ударным»?

200 — Домашнее задание группы поддержки.

300 — Диплом физика-механика: Почему, подходя к мосту, рота солдат сбивает шаг?

400 — Как называется низкий голос?

500 — Чему равна скорость звука в воздухе?

Свет:

100 — Как называется используемый в быту предмет, который путает левое с правым, а правое с левым?

200 — Этот световой луч является самым мощным излучением, способным лечить зрение, сваривать металлические предметы, с его помощью мы слушаем музыку, смотрим фильмы.

300 — Этот прибор имеет четыре стекла. Посмотришь в первые два — далеко! Посмотришь во вторые — близко!

400 — Диплом физика-техника: Какое устройство используют в подводных лодках для обзора водной поверхности без всплытия?

500 — Домашнее задание группы поддержки.

Оружие:

100 — Диплом физика-ядерщика: Как называется бомба, в которой используется энергия атомного ядра?

200 — Почему нож «финка» всегда втыкается лезвием?

300 — Какой боеприпас изобрел Альфред Нобель?

400 — Домашнее задание группы поддержки.

500 — Средство ПВО, позволяющее обнаружить на определенном расстоянии воздушные силы противника.

Люди:

100 — Кто первым составил периодическую систему элементов Д.И.Менделеева?

200 — Домашнее задание группы поддержки.

300 — Диплом ученого: Русский ученый, так желавший учиться, что прошел путь пешком из Архангельска в Москву.

400 — Основоположник ракетостроения.

500 — Город атомщиков в Подмосковье?

Цель игры: заинтересовать ребят историей физики; продолжить формирование интереса к предмету; показать связь физических явлений с жизнью через пословицы и поговорки; вспомнить основные формулы и правила, изученные в течение года.

Правила игры: в игре участвуют шесть пар игроков: шесть участников стоят каждый за своим столиком, на котором лежат шесть табличек с номерами от 1 до 6. Шестеро их помощников также сидят за своими столиками и перед ними также шесть табличек с номерами. Если игрок ответил правильно, ему засчитывается 1 балл, но если и помощник ответил правильно, 2 балла. Дополнительно дается Звезда, если правильно ответил на дополнительный вопрос.

Оборудование: портреты ученых: Архимед, Гагарин, Циолковский, Ломоносов, Ньютон, Паскаль; приборы — мензурка, часы, термометр, динамометр, весы, линейка; плакаты с формулами; плакаты; кубик с буквами.

Сценарий игры «Звездный час»

Учитель:

На нашем «Звездном часе»

Все физиками стали,

Серьезные вопросы

Должна я вам задать.

Кто знает — тот ответит,

Кто догадался — скажет,

Хоть физика коварна,

Не унывайте, вы.

Пусть победят всезнайки,

Пытливые ребята,

Кто учится серьезно,

Стремится много знать!

Итак, начинаем игру «Звездный час».

(Звучит музыка. Входят участники игры).

1 тур «Великие физики»

Первый ведущий:

Представьте себе Сиракузы, III век до н.э.

Вот по дороге мощеной

В раздумье шагает ученый.

К царю Сиракуз направляется он.

Навстречу спешит из дворца Гиерон:

— Нужен твой совет, ученый,

Мастер сделал мне корону.

Погляди-ка на нее, золотая или нет?

С виду золотом сверкает,

Но, ты знаешь, все бывает …

Говорят, что мастер прыткий

Отпилил кусок от слитка,

Остальную часть расплавил,

Серебра туда добавил.

А потом принес, хитрец,

Мне подделку во дворец!

Золото иль позолота?

Разгадать твоя забота!

Учитель: О ком идет речь в этих стихах? (Игроки и их помощники поднимают карточки с соответствующими номерами.) Звезду получит тот, кто сформулирует закон Архимеда.

Второй ведущий:

Мы были узники на шаре скромном,

И сколько раз в бессчетной смене лет

Упорный взор Земли в просторе темном

Следил с тоской движение планет.

Этот великий человек теоретически обосновал возможность полетов в космос при помощи ракет, дал первые схематические чертежи космических кораблей, выполнил расчеты движения ракет и впервые указал на необходимость создания на орбитах вокруг Земли промежуточных станций для полетов на другие тела Солнечной системы. А еще он написал очень интересные книги «Вне Земли» и «На Луне».

Учитель: Кто этот великий человек? (Игроки и их помощники поднимают карточки с соответствующими номерами.)

Первый ведущий:

Я первым взлетел,

ну а вы полетели за мною.

Я подарен навсегда

как дитя человечества небу Землею.

В том апреле лица звезд,

замерзавших без ласки,

замшелых и ржавых,

Потеплели от взошедших на небе

Смоленских веснушек рыжавых.

Учитель: Кому посвятил это стихотворение Евгений Евтушенко? (Игроки и их помощники поднимают карточки с соответствующими номерами.)

Второй ведущий:

Он был ученый и поэт.

Он размышлял про тьму и свет.

В чем сходство стужи и тепла?

Что можно сделать из стекла?

Как получается фарфор?

И что таится в недрах гор?

Он краски изучил и цвет.

Он создал университет.

Своей рискуя головою,

Заряд измерил грозовой.

Был в красноречии силен.

Астроном он. Географ он.

И как сказал о нем поэт:

«Он сам был — университет!»

Учитель: О ком идет речь в этом стихотворении? (Игроки и их помощники поднимают карточки с соответствующими номерами.)

Первый ведущий:

Он под яблоней сидел.

Вот — вот должна прийти идея.

А плод над ним уже созрел,

К Земле всей массой тяготея.

Умолкли птицы, тишина.

Зажглись далекие светила,

И спелым облаком Луна

Повисла в небе и светила.

Он мыслил, а Луна кружась

С Землею, Солнце огибала.

Вещей невидимая связь

В ту ночь проступала.

Вот он взглянул на небосвод…

Но ветка дрогнула — и вот

На Землю яблоко упало…

Учитель: Кто герой этих стихотворных строчек? (Игроки и их помощники поднимают карточки с соответствующими номерами.)

2 тур. «Физические приборы и устройства»

На столе пронумерованы весы, динамометр, мензурка, линейка, термометр, часы.

Второй ведущий: Сейчас вы услышите пословицы и поговорки. Ваша задача — связать их с выставленными на столе приборами и устройствами.

1.Две сестры качались, правды добивались, а когда добились, то остановились. (Ответ: весы)

2.На спине язык, что скажет — люди верят. (Ответ: динамометр)

Звезду получит тот, кто назовет цену деления прибора и пределы измерения.

3.Стоят — молчат, пойдут — запоют. (Ответ: часы)

4.Нема и глуха, а определять объем жидкости позволяет. (Ответ: мензурка)

Звезда вручается тому, кто правильно определит объем жидкости в мензурке.

5.Я под мышкой посижу и что делать укажу: или разрешу гулять, или уложу в кровать. (Ответ: термометр)

3 тур. «Знакомые буквы»

Первый ведущий: на доске написаны буквы — обозначения физических величин: плотность, давление, сила, скорость, масса, длина. Ваша задача: прослушав пословицы, поговорки, загадки, поставить им в соответствии одну из этих величин.

1.Пеший конному не товарищ; поспешишь — людей насмешишь; тише едешь — дальше будешь. О какой физической величине идет речь? (Ответ: скорость)

2.С какой физической величиной можно связать эти пословицы: не все на свой аршин меряй; семь раз отмерь — один раз отрешь; без меры и лаптя не сплетешь? (Ответ: длина)

3.Плохи дела, где сила без ума; без уменья и сила не при чем; через силу и конь не тянет. (Ответ: сила)

Звезда достанется тому, кто правильно прочитает правила сложения сил.

4.Мал золотник да дорог; своя ноша не тянет; тяжело понесешь — домой не донесешь. (Ответ: масса)

Звезду получит тот, кто напишет две формулы нахождения массы тела.

Отсев первого участника

4 тур. «Кубики с буквами»

Ведущий выбрасывает кубик с буквами на гранях. На выпавшую букву нужно подобрать физические термины, которые с нее начинаются. Тот, кто больше набирает этих слов, получает звезду.

5 тур. «Четвертый лишний»

Ведущий: из данных четырех слов одно лишнее. Нужно найти его и показать номер лишнего слова.

1.литр, секунда, метр, килограмм (литр)

2.метр, локоть, сажень, пядь (метр)

3.масса, килограмм, плотность, давление (давление)

Отсев второго участника

6 тур. «Подбери пару правильно»

Ведущий: необходимо подобрать подходящее слово из правого столбца к слову из левого столбца, чтобы получилось устойчивое словосочетание.

А)

Звезду получит тот, кто правильно сформулирует закон Паскаля.

Отсев третьего участника.

7 тур. «Найди ошибку»

Ведущий: необходимо найти ошибки в формулах. Поднимаем табличку с неправильной формулой и объясняем ее.

1. m= F/g

Отсев четвертого участника.

Заключительный тур

Ведущий: Составьте как можно больше слов из слова «динамометр».

Отсев пятого участника.

Подводится итог игры. Победители награждаются памятными подарками и дипломами, и пятерками в журнал.

«Сказка — ложь, да в ней намек…»
А. С. Пушкин.

    На сцене — царь Кулон и советники, учащиеся 7а и 76 классов.

Ведущий.

Жил был славный царь Кулон.
Он наукой увлечен.
Созывал к себе гостей
Из далеких волостей!

Кулон.

Вечер вальсом открываем!

И все вместе наблюдаем:

Живы ль физики законы в танце том неодушевленном.

На сцене — танцевальная пара. Звучит вальс

Ведущий. Вопрос к командам: по каким траекториям двигались танцующие?
На сцену выходят гости — единицы физических величин: 1кг, 1с, 1Н, 1м? — с соответствующими надписями на табличках.

Кулон. Вы откуда, гой еси?
Единицы. Все мы из системы СИ!
Ведущий. Вопрос к командам: какие физические единицы выражаются названными единицами?

Из лесов холодных, темных
Кто-то в валенках огромных
Припожаловал сюда!

Входят Леший в тулупе и валенках и Ведьма.

Леший. В школу мы пришли погреться С дорогой подругой сердца!

Ведьма. Вряд ли, Леший, мы согреемся! Ну-ка сколько тут по Цельсию? Достает большой градусник (модель) и два конверта, в каждом из которых по 5 рисунков зверей и птиц и по 5 табличек, на которых обозначены соответствующие скорости движения.

Представители команд выбирают пары рисунков-табличек.

Ведущий. Из морей, из-под глубоких Водяного поджидаем, С кем придет, еще не знаем …

Входят Водяной с бутылкой минеральной воды, и пять Молекул Воды в кокошниках с надписью «Н2О».

Кулон. Друг мой старый, Водяной! Расскажи нам, кто с тобой?

Водяной. Со мной молекулы воды, А знаем, что без воды и ни туды, и ни сюды! Станцуйте, капельки для нас, Кто ж отгадает, сей же час, Где в танце пар, вода и лед, Тот скромный приз наш обретет. Молекулы воды танцуют танец, располагаясь соответственно строению каждого состояния.

Представители команд отвечают. Водяной награждает победителя бутылкой минеральной воды.

Ведущий. Слышите, раздался гул, грохот, свист, ужасный шум! Вот ракета приземлилась, гости звездные явились!

Кулон. Мы вам рады, господа. Вы откуда и куда? Расскажите без прикрас, чем вы удивите нас?

Пришельцы. Облетели белый свет, космос видели, дружище, В космонавтике нелишне знать, что физики законы Непреложны, непреклонны.

Ведущий. Проводим следующий конкурс. Какие металлы используются в авиации и космонавтике? Возможно ли налить чашку чая в невесомости? Пишет ли перьевая ручка в невесомости? Кулон. А теперь мои факиры вечер завершат недлинный!

Факиры демонстрируют опыты, команды их объясняют. Жюри объявляет победителей

Цель: в интересной форме повторить, обобщить пройденный материал, развить у учащихся активность, инициативность, чувство ответственности за порученное дело, чувство коллективизма, раскрыть творческие способности учащихся.

Девиз игры: «Ученье — СВЕТ, а не ученье — ТЬМА!»

Звучит музыка. На сцену выходят ведущие.

Ведущий. Здравствуйте, дорогие друзья! Начинаем программу под общим названием » Свет», и я приглашаю команды занять свои места.

Представление команд.

Свет… Такое короткое и в тоже время емкое слово. Об этом говорил известный русский физик С.И. Вавилов: «В слове «свет» заключена вся физика…»

Задолго до выявления истинной природы света выдающиеся мыслители и ученые осознавали его фундаментальную роль в природе. Достаточно назвать некоторых из них: Декарт, Ньютон, Пифагор, Евклид, Птолемей, Гюйгенс, Юнг, Френель, Вавилов.

Все они придерживались разных точек зрения, но вместе с тем понимали, что свет …

Чудный дар природы вечной,

Дар бесценный и святой.

В нем источник бесконечный

Наслажденья красотой.

Солнце, небо, звезд сиянье,

Море в блеске голубом,

Всю природу и создания

Мы лишь в свете познаем.

Ведущий: Почему мы назвали игровое обозрение «Свет»?… Постараюсь пролить свет на это, пока для вас неясное дело.

Свет в обычном понимание — это лучистая энергия, делающая окружающий мир видимым.

Наше обозрение в какой — то мере освещает ряд вопросов, и пусть в небольшой степени, но все же делает их более видимыми. Мы назвали так нашу игру и по другой причине: свет — это начальные буквы четырех игровых действий, в которых вы будете участвовать.

С — это «Смекалка — ваш друг»

В — «Веселое соревнование»

Е — «Если память вам не изменяет»

Т — «Точные советы»

Во всех четырех действиях вам надо блеснуть ярким светом знаний, зажечь присутствующих своей неутомимой энергией. Кстати, об энергии… Единица измерения электрической энергии (сила света) — это свеча.

Кто наберет больше световой энергии, тот и победитель в игре!

Надеемся, что вы, загоревшись желанием участвовать в игре, предстанете на финише в наилучшем свете! А девизом нашей игры пусть будут слова: «Ученье — СВЕТ, а не ученье — ТЬМА!»

Ведущий. Мы начинаем обозрение «Смекалка — ваш друг». Для этого обозрения нужна острота зрения, а также острота ума и, причем, весьма.

Конкурс «Разминка»

На доске написаны названия некоторых физических приборов:

1.динамометр

2.линейка

3.секундомер

4.мензурка

5.термометр

6.весы

Сейчас я буду читать, что нужно измерить, а вы должны поднять карточку с номером, соответствующим номеру нужного прибора. Кто правильно поднимет карточку, тот получает 1 свечу.

Итак, слушайте внимательно.

«Прибор для определения времени

«Прибор для определения расстояния

«Прибор для измерения температуры

«Прибор для измерения силы

«Прибор для измерения массы тела

«Прибор для измерения объема жидкости

Молодцы, неплохо поработали. А теперь задание, потруднее.

Конкурс «Ребус»

Задание: Расшифровать название физической величины (скорость, плотность)

Необходимо назвать формулы их нахождения, а также единицы измерения. За правильный ответ 1 свеча.

Конкурс: «Физические обозначения»

Задание: на доске записаны обозначения физических величин. Вам необходимо записать как можно больше формул, в которых присутствует данная физическая величина. Оценивается количество формул и правильность их написания.

Ведущий. Обозрение «Смекалка — ваш друг» продолжается. Скажите, как называется главный источник света на нашей планете? (Солнце) Благодаря солнцу, мы видим все вокруг, и нам тепло. С давних пор мечтал человек завести дома маленькое прирученное солнце. И, разумеется, завел! Правда, для этого ему понадобилось не одно тысячелетие.

Конкурс «Приручение света»

Ведущий. Вам необходимо назвать и распределить эти маленькие светила в порядке их появления, записать на листочках и сдать членам жюри. (На плакате: факел, глиняный «чайник», свеча, лучина, керосиновая лампа, газовые горелки, электрическая лампочка, «неоновые трубы»).

Конкурс для болельщиков

Задание: Назовите литературные произведения и их авторов, в которых присутствуют светящиеся предметы и живые существа.

-«Огниво» — Г.Х. Андерсен

-Жар — птица из сказки «Конек — горбунок» — Ершов

-«Волшебная лампа Алладина» — арабская сказка

-«Огнивушка — поскакушка» — Бажов

-«Звездный мальчик» — Уайльд

-«Финист — ясный сокол» — русская народная сказка

-«Сказка о царе Салтане» — Пушкин

Ведущий. Я смотрю, в зале все светлей и светлей. Это вероятно от свечей, которые получают участники команд.

Подведение итогов двух конкурсов и общее число свечей, полученных в первом действии.

Ведущий. А вы знаете, как впервые появились свечи? Они были придуманы в Древнем Риме около двух тысяч лет назад. Сначала это были волокна растений, пропитанные смолой и покрытые воском. В 10 — 11 веках появились восковые и сальные свечи.

Ну, что ж, продолжим наше обозрение. Команды, приложив умение, все знания и все старания, начнут веселые соревнования.

Конкурс «Кроссворд»

Задание: отгадайте кроссворд. За каждое правильно отгаданное слово 0,5 свечи.

Конкурс для болельщиков «Кто назовет последним?»

По очереди болельщики называют термины из области физики или математики на определенную букву. Побеждает тот, кто назвал термин последним.

Ведущий. Для следующего конкурса вам потребуется сила и сноровка.

Конкурс: «Рыболов»

Задание: для конкурса нужно по одному участнику. Вот вам удочки, необходимо поймать рыбку. На обороте написаны вопросы, на которые необходимо ответить.

Вопросы:

1.Что вы можете сказать о молекулах одного и того же вещества?

2.Температура одного тела больше другого. В каком теле молекулы движутся быстрее?

3.В первом утюге молекулы танцуют медленное танго, а во втором прыгают как блохи. Каким утюгом можно быстрее погладить рубашку?

4.Печальный дядя Боря несет из магазину сумку с куриными яйцами. Через равные промежутки времени яйца из сумки выпадают на землю и разбиваются. Можно ли сказать, что дядя Боря движется равномерно, если коты, бегущие за ним, находят яйца на равных расстояниях одно от другого?

5.Объем чего больше: 1 кг железа или 1 кг ваты?

6.Перестала ли действовать сила тяжести на Вовочку, который уже долетел с крыши сарая до поверхности планеты Земля?

7.Когда давление газа больше: в холодном состоянии или горячем?

8.Изменится ли давление в шинах вашего велосипеда, если вместо вас в седло сядет бабушка, да еще прокатит на раме дедушку?

9.Злобный джин, находящийся в газообразном состоянии внутри закупоренной бутылки, оказывает сильное давление на ее стенки, дно и пробку. Как же он оказывает это давление, если не имеет ни рук, ни ног?

10.Петя ехал к бабушке на автобусе, и всю дорогу над ним издевались какие — то два явления. Одно при каждой остановке толкало Петю вперед, а другое, когда автобус трогается, — дергало его назад. Что это за хулиганские явления, и может ли милиция с ними справиться?

Конкурс: «Кто больше?»

Задание: из букв слова «Динамометр» необходимо составить слова. За каждое правильное слово 1 балл, если же составленное слово имеет отношение к физике, то получите 2 балла.

Загадки для зрителей.

Подведение итогов конкурса и в целом второго действия.

Ведущий. Начинаем третье игровое действие нашего обозрения «Если вам не изменяет память». Вам необходимо угадать, что находится в черном ящике. За правильный ответ 1 свеча.

1.Здесь — особенный предмет.

Всем подскажет, всем ответит

Болен кто — то или нет. (Термометр)

2.Этот маленький предмет

Нам подскажет всем ответ.

Почему при малой силе

В стенку вдруг его вонзили? (Кнопка)

Конкурс: «Дальше, дальше…»

Задание: за 1 минуту ответить на большее число вопросов. Если затрудняетесь, то говорите «дальше».

Вопросы 1 команде.

1.Наука, изучающая природные явления (физика)

2. Что упало Ньютону на голову? (яблоко)

3.Прибор для измерения силы (динамометр)

4.В чем измеряется объем? (м3)

5.Величина, характеризующая быстроту движения (скорость)

6.Сила, с которой Земля притягивает к себе тела (сила тяжести)

7.Сила измеряется в … (ньютон)

8.Прибор Паскаля (шар)

9.Сосуды, соединенные между собой трубкой, называют … (сообщающимися)

10.Как определить пройденный путь?

Вопросы 2 команде.

1.Кто из ученых воскликнул: «Эврика!» (Архимед)

2.Линия, вдоль которой движется тело (траектория)

3.Прибор для измерения массы тела (весы)

4.Из чего состоят все тела? (молекула)

5.Какой буквой обозначают время? (Т)

6.С глубиной давление …(увеличивается)

7.Формула силы упругости (F=к*х)

8.Как зовут преподавателя физики?

9.Единицей измерения скорости является (м/с)

10.В формуле F=mg , g — это … (ускорение свободного падения)

Ведущий.

Четвертое действие — точный ответ

Сто вопросов — один секрет

Все готовимся к нему

Отвечать на почему.

Задание: необходимо ответить на вопросы. Каждой команде будут заданы по 2 вопроса. За каждый правильный ответ 2 свечи.

Вопросы:

1.Почемучка принес в комнату следующие предметы: весы, набор гирь, кастрюля, вода. Ему нужно найти объем кастрюли. Как это можно сделать? (плотность воды известна, можно найти массу воды в кастрюле, а затем по формуле находим объем)

2.Почему растительное масло, налитое в воду всегда всплывает наверх? (плотность масла меньше плотности воды)

3.Автомашину заполнили грузом. Изменилось ли давление в камерах колес автомашины? Одинаково ли оно в верхней и нижней частях камеры?

4.Почему в сообщающихся сосудах уровни жидкости одинаков? (давление в трубках одинаково)

Подведение итогов четвертого действия.

Ведущий. Наше обозрение подошло к концу. По количеству свечей нам необходимо выбрать команду — победительницу, то есть звезду первой величины…

Подведение итогов всей игры. Награждение.

Ведущий. Игра, как визит, стоила свеч! Свет ежедневно, ежечасно дарит нам волшебные мгновения «наслаждения красотой». В заключение приведу одно из стихотворений И. Бунина. Оно все из света. И ставлю пластинку с записью «Лунного света» К.Дебюсси, этой сказочной музыки, уносящей нас далеко — далеко. Пусть вдохновенное единство Слова и Музыки озарит ваши души.

Набегает впотьмах,

И узорную пеною светится,

И лазурным сиянием рдеет у скал на песке…

О божественный отблеск незримого, жизни,

мерцающей

В мириадах незримых существ.

И тогда вся душа

У меня загорается радостью:

Я в пригоршни ловлю закипевшую пену волны —

И сквозь пальцы течет не вода, а сапфиры,-

несметные

Искры синего пламени Жизнь!

Музыка.

Тема урока: Электрическое напряжение. Единицы напряжения.

Цель урока: Познакомиться с понятием напряжения, и его единицами измерения, на уровне понимания.

Задачи урока:

Образовательная: Ввести понятие напряжения. Выявить имеющиеся знания по данной теме.

Воспитательная: Подчеркнуть взаимосвязь напряжения и работы тока в электрической цепи как проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений

Развивающая: Продолжить работу по развитию внимания и умения логически и творчески мыслить. Продолжить формировать умение решать задачи

Начало урока: Объявление темы урока: “Электрическое напряжение “. Организационный момент.

Актуализация знаний:

1. Какие источники тока вы знаете?

2. Сколько у источника тока полюсов? Какие бывают полюсы?

3. Можем ли мы назвать тепловое движение электронов в проводнике электрическим током?

4. Могут ли жидкости быть проводниками? Диэлектриками? Приведите примеры.

5. По спирали электролампы проходит 540 Кл электричества за каждые 5 мин. Чему равна сила тока в лампе?

6. При электросварке сила тока достигает 200 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение электрода за 1 мин?

Изложение нового материала

Как можно судить о силе тока в цепи?

О силе тока можно судить либо по показанию амперметра, либо по действию тока. Например, чем больше накалена нить лампы, тем больший ток проходит по цепи.

— От каких же факторов зависит сила тока в цепи?

Проведем опыт:

Схема:

Замкнем цепь на один аккумулятор и обратим внимание на величину тока в цепи. Если последовательно увеличивать число аккумуляторов, ток в цепи увеличивается. Какой вывод?

Вывод: сила тока в цепи зависит от какой-то величины, связанной с источникомтока.

Источник тока создает электрическое поле. Электрическое поле различных источников будет разным.

Электрическое поле действует с определенной силой на заряженные частицы. Чем больше величина этой силы, тем больше будет скорость направленного движения заряженных частиц. (Это означает, что через поперечное сечение проводника пройдет в единицу времени больше число заряженных частиц и будет перенесен больший электрический заряд), т. е. пройдет больший ток.

Действующее в цепи электрическое поле характеризуется особой величиной, называемой напряжением электрического поля или просто напряжением.

Напряжение — это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы.

Напряжение на участке электрической цепи.

Как же мы можем судить о напряжении?

Собираем схему, в которую включены последовательно две лампочки! Одна — рассчитанная на напряжение 220 В, а другая — от фонарика, рассчитанная на 4,5 В. Ток в обеих лампочках будет примерно одинаков, а следовательно, через лампочки протекает в единицу времени одно и то же количество электричества. Однако осветительная лампочка излучает света много раз больше, чем лампочка для карманного фонаря. Очевидно, для прохождения некоторого количества электричества через осветительную лампу требуется большее количество энергии, чем при протекании заряда через лампочку от карманного фонарика. То есть работа электрического тока в первой лампочке больше, чем во второй. О величине работы можно судить по различию в напряжении.

То есть электрическое поле совершает работу. Работой тока называют работу поля, создающего электрический ток и обозначают буквой «А». О величине работы тока можно судить по напряжению в цепи.

Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле по перемещению единицы заряда на данном участке цепи:

U=A/q A=U*q q=A/U

Единица напряжения — вольт (В). [U]=1 В. 1 мВ=0б001В 1 кВ=1000 В

Вольт равен такому электрическому напряжению между двумя точками цепи, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1 Кл на этом участке равна 1 Дж:

1В=1Дж/1Кл

Закрепление изученного

Вопросы для закрепления:

— По какой формуле вычисляют напряжение?

— За единицу напряжения принимают?

— Какое напряжение используют в осветительной сети?

— Напряжение в сети 100 В. Что это означает?

(Работа совершаемая электрическим полем по перемещению единицы заряда равна 100 Дж.)

Задача 1

При прохождении одинакового количества электричества в одном проводнике совершена работа 100 Дж, а в другом — 250 Дж. На каком проводнике напряжение больше? Во сколько раз?

Задача 2

Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда в 15 Кл током была совершена работа 6 кДж.

Задача 3

При переносе 60 Кл электричества из одной точки электрической цепи в другую за 12 мин совершена работа 900 Дж. Определите напряжение и силу тока в цепи.

Домашнее задание

§39,40 учебника; вопросы и задания к параграфу.

Упр.16 после §41 .Подготовка к л.р. №4

Средства обучения:

1) Доска школьная

2) Демонстрация

Методы обучения:

1. По источнику знаний : a). Словесный, b). Наглядный, c). Проверки и оценки знаний

2. По УПД: a). Объяснительно-иллюстративный, b). Репродуктивный, c). Проблемное изложение

Тип урока: Традиционный

Урок по теме: «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление».

8 класс

 

Цель:

Обучающие: выяснить, как зависит сопротивление проводника от его длины, площади поперечного сечения и  вещества, из которого изготовлен данный проводник; получить формулу для расчета сопротивления проводника, проведя простейшие измерения.

Развивающие: развивать критического мышление, вычислительные навыки, умения исследовать,   анализировать  и делать вывод, коммуникативные свойства речи.

Воспитательные: воспитывать чувство ответственности, взаимоуважения, аккуратность и эстетический вкус.

 

Оборудование:

1) амперметр, ключ, источник тока (по 12 шт.),

2) проводники, длину которых можно регулировать (5 шт.),

3) проводники одинаковой длины из одного вещества разной толщины

(0,36мм и 0,25мм по 5 шт.),

4) проводники из нихрома и стали одинаковой длины и сечения.

5) трубка из меди.

ТСО: компьютер, видеоплеер, экран.

Раздаточный материал: на столах листочки с заданиями (см. приложение)

 

План урока:

I. Организационный момент.

II. Опрос.

III. Изучение нового материала.

IV. Задание домой.

V. Закрепление изученного материала при решении задач.

VI. Итог урока.

ХОД УРОКА

 

I.

Здравствуйте, дети! Садитесь.

( учебники и тетради закрыты)

Сегодня мы с вами в совместной деятельности будем добывать новые знания, и применим их при решении задач.

II.

А сейчас выясним, что мы уже знаем по теме «Электрические явления».

На экране 5 вопросов   (Задание 1, см. приложение 1).   

Подпишите  листочки (¼ тетрадного листа) и выберите правильные, по вашему мнению, ответы по форме: номер вопроса и рядом буква вашего ответа. (5 мин.).

   Все закончили работу, взяли в руки карандаши, и отметили «плюсы», где ваш ответ совпадает с ответом на экране (ответы №1 на экране). Поставьте за работу оценку, отложите свою работу на край стола.

 

III.

Откройте тетради и запишите число, «Классная работа».   

( «Вызов» с помощью ключевого слова)

Меня интересует такое понятие как «электрическое сопротивление». Я хочу о нем знать все и, надеюсь, вы мне поможете.

   Запишите в тетради по центру словосочетание «электрическое сопротивление» и обведите вокруг него овал. Вспомните все ассоциации, которые у вас возникают в связи с этим понятием, и запишите их  в виде грозди (ответвления).  (Работы собрать)

(Рисунок на доске)

На доске записать все слова,  продиктованные детьми. 

   Что же у нас получилось? Вы связали сопротивление с площадью поперечного сечения проводника, с его длиной и веществом из которого он изготовлен. А как они связаны, знаем? 

Проблема!?

   Следовательно, какова цель нашей дальнейшей деятельности?

Формулируют учащиеся.

   Итак, цель нашего урока – выяснить, как зависит сопротивление проводника от его длины, площади поперечного сечения и рода вещества.

Попробуем установить эту зависимость, и  выразим ее с помощью формулы.

Запишем тему нашего урока: «Расчет сопротивления проводника ».

(Стадия «Осмысление»)

Какие вас  на столе приборы? Какие величины они измеряют? Можно с каким – либо из них измерить сопротивления?

Нет. Тогда обратимся к нашему «ключевому слову», какое из ответвлений поможет нам решить эту проблему?

Правильно – это связь  «сопротивление – сила тока». Почему вы на нее указали?           (Вспомнить  закон Ома)

( Сила тока прямо пропорциональна сопротивлению проводника – закон Ома).  И поясните, что значит « обратно пропорционально».

    Итак, чем больше сила тока в цепи, тем меньше сопротивление этого участка, т.е. чтобы выяснить, как зависит сопротивление, нужно узнать, как зависит от этих величин сила тока.

 

Работа в парах (5 минут) (см. приложение 2)

3 вида задания: (задание не проговаривается учителем, каждой паре дается листочек с заданием, см. приложение).

1). Выяснить, как зависит сила тока от длины проводника при том же значении напряжения.

2). Выяснить, как зависит сила тока от толщины проводника, если длина проводника и напряжение на участке цепи одинаковые.

3). Выяснить одинаковая ли сила тока на участке цепи, если проводники одинакового сечения и одинаковой длины, но изготовлены из разного вещества.

Каждая пара делает вывод по своему исследованию, записывает в своей тетради.

Социализация в группе (повернулись друг к другу и обсудили полученный результат, сделали вывод)

Социализация в классе: вывод по каждой зависимости для силы тока и для сопротивления (проговаривается для всего класса).

 

Итак,

1 группа:R ~ l,         

2 группа: R~ 1/S.

3 группа: При одинаковой длине и площади поперечного сечения проводников, изготовленных из разных веществ, сила тока в цепи разная, следовательно, сопротивление зависит от рода вещества.

 

Вопросы: ЧТО? ГДЕ? ПОЧЕМУ?

Анимация (движение электронов в проводнике),

 (Ответы: сопротивление, в проводнике, из-за взаимодействия электронов с ионами кристаллической решетки)

ПРИЧИНА сопротивления: столкновения  электронов с ионами.

Вывод: Чем больше столкновений, тем больше сопротивление проводника, а их число зависит от строения вещества.

   Для учета зависимости сопротивления от рода вещества  вводится понятие «удельное сопротивление» — физическая величина, которая определяет сопротивление проводника длиной 1м и площадью поперечного сечения

 1м².

Обозначается ρ.

  Итак,

R=ρl/S

 

Выразим отсюда             ρ=RS/l

и найдем единицу измерения удельного сопротивления

1 Ом·м      или     1 Ом·мм ²/м.  (на практике, удобнее)

Таб. 8 стр.105. назовите лучшие проводники и вещества, обладающие малой проводимостью. Указать на связь с температурой: для металлов, чем >T,

тем > сопротивление, ρ(серебра)= 0, 016 Ом·мм ²/м.

Что означает это число? (работа с учебником)

(Рефлексия (размышление))

В руках у меня проводник. Какие измерения мне необходимо выполнить, чтобы узнать его сопротивление? Какие приборы мне нужны? Нужен вольтметр и амперметр? Можно в домашних условиях выполнить это задание?

Вопрос 1:  Итак, как  рассчитать сопротивление проводника?

Вопрос 2:  Как, по какой еще формуле можно вычислить сопротивление проводника?

Сделайте вывод: от чего зависит сопротивление проводника?

 

IV.

   Запишем Домашнее задание:

1) § 45 (прочитать), § 46 (устно разобрать решение  задач), вопросы к § (устно)

2) Упр. 20(2(в),4) письменно (одну по выбору)

 

V.

А сейчас мы решим несколько задач  на применение полученных знаний. Задание №2 (устно) (см. приложение 3)

(трубки желательно показать)

Задание №3. (Можно на местах решать задачи в любой последовательности)  (проверка 2 задачи по экрану) (см. приложение 4)

VI.

Подведем итог нашей совместной работе в течение урока (Что узнали нового, что закрепили, о чем ваши представления изменились, чему научились и т.д.), оценки.

 

 

Приложение 1.

Задание №1.

1.Электрическим током называют:

А) движение электронов по проводнику;

В) упорядоченное движение электронов по проводнику;

С) движение электрических зарядов по проводнику;

Д) упорядоченное движение электрических зарядов по проводнику. 

 

2.В обычных условиях металлы  электрически нейтральны. Это объясняется тем, что в них:

А) нет электрического заряда;

В) число отрицательных ионов равно числу  положительных ионов;

С) отрицательный заряд всех свободных электронов по абсолютному значению равен положительному заряду всех ионов;

Д) ядра атомов расположены в узлах кристаллической решетки.

 

3. Какой из ответов правильно выражает закон Ома для участка цепи:

А) I=R/U

Б) R=U/I

С) U=I/R

Д) I=U/R

 

4. Выберите пары.

А) Амперметр —  параллельно.

В) Вольтметр — параллельно.

С) Вольтметр — последовательно.

Д) Амперметр – последовательно.

5. Лампочка рассчитана на сопротивление 10 Ом. При напряжении  5В через нее проходит ток, сила которого равна…

А) 0,5А;

В) 72 А;

С) 2А;

Д) 6 А.

Ответы: 1)Д; 2)С; 3)Д; 4)В и Д;5)А.

 

Приложение 2.

Работа в парах.

1эксперимент.

 Цель — выяснить, как зависит сила тока от длины проводника при том же напряжении, толщине и материале проводника.

Ход работы:

а) собрать цепь из источника тока, амперметра и проводника, длину которого можно регулировать;

б) измерить силу тока, проходящего через проводник, при разной длине. 

  Сделайте вывод.

2 эксперимент.

 Цель – выяснить, как зависит сила тока  от толщины проводника при том же напряжении, длине и материале, из которого он изготовлен.

Ход работы.

а) собрать цепь, состоящую из источника тока, амперметра и проводника;

б) измерить силу тока, проходящего через проводник сечением 0,36мм и 0,25мм.  

   Сделайте вывод.

3эксперимент.

 Цель – выяснить, одинаковая ли сила тока на участке цепи, если проводники одинакового сечения и одинаковой длины, но изготовлены из разных веществ.

Ход работы.

а) собрать цепь, состоящую из источника тока, амперметра и проводника;

б) измерить силу тока, проходящего по проводнику из нихрома;

в) измерить силу тока в стальном проводнике.

 Сделайте вывод.

 

Приложение 3.

Задание №2.

1. Для изготовления спиральных электрических плиток используют проводник с большим сопротивлением. Какой проводник пригоден для этого

А. медный;

Б. алюминиевый;

В. никелиновый.

2. Какое проводник оказывает большее сопротивление для постоянного тока: медный сплошной стержень или медная трубка, имеющая внешний диаметр, равный диаметру стержня? Длину обоих проводников считать одинаковой.

 

Приложение 4.

Задание №3.

1. Сколько метров алюминиевой проволоки сечением 6 мм² надо взять, чтобы ее сопротивление стало равным 14 Ом?

2. Вычислите сопротивление алюминиевого кабеля длиной 10км и площадью поперечного сечения 2см².

3. Какого сечения нужно взять константановую проволоку длиной 10м, чтобы она имела сопротивление 50 Ом?

4. Проволоку разрезали пополам и сложили вдвое. Изменилось ли сопротивление? Как?

5. Имеются две проволоки одинаковой длины и из одного материала. Площадь поперечного сечения первой проволоки 0,2мм², а второй 5мм², Сопротивление какой проволоки больше и во сколько раз?

6.Железная и алюминиевая проволоки имеют равные массы и одинаковую длину. Какая из них обладает большим сопротивлением.

Цель урока:

Учащиеся должны обобщить знания по вопросу выделения тепла при прохождении тока по проводнику на уровне понимания; оценить свои умения применять знания о законе Джоуля — Ленца; познакомиться с конструкцией лампы накаливания. Учащимся необходимо научиться применять закон Джоуля — Ленца к объяснению и анализу явлений окружающего мира; применять знания и умения, полученные на уроке к решению физических задач; усвоить характерные особенности закона Джоуля — Ленца

Задачи урока: Образовательные:

Выявить уровень усвоения формулы закона Джоуля — Ленца и его понимания. Дать знания о величинах, характеризующих количество теплоты, выделяемой проводником при прохождении по нему электрического тока.

Дать представление о механизме выделения тепла в проводнике на основе модели строения вещества. Обосновать связь между материалом спирали электрической лампочки и количеством выделившейся теплоты. Познакомить учащихся с методами измерения количества выделившейся теплоты.

Сформировать умения применять основные положения теории строения вещества к обоснованию электрических свойств данного вещества.

Воспитательные:

Показать значение работ А. Н. Лодыгина в области конструирования ламп накаливания. Подчеркнуть взаимосвязь строения вещества с количеством выделившейся теплоты при прохождении тока по проводнику как проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений.

Развития мышления:

Проверить уровень самостоятельности мышления школьника в применении знаний в различных ситуациях.

Сформировать элементы творческого поиска на основе приемов обобщения. Формировать умения развертывать доказательство на основе данных.

Ход урока.

I Актуализация знаний

Первые 10-15 минут урока целесообразно посвятить проверке усвоения материала по теме «Работа и мощность электрического тока». С этой целью можно провести тестирование или письменную проверочную работу по индивидуальным карточкам. Для карточек можно предложить следующие варианты разноуровневых заданий:

Уровень 1

1. Напряжение на концах электрической цепи 1 В. Какую работу совершит в ней электрический ток в течение 1 с при силе тока 1 А?

2. Одна электрическая лампа включена в сеть напряжением 127 В, а другая — в сеть напряжением 220 В. В какой лампе при прохождении 1 Кл совершается большая работа?

Уровень 2

1. По проводнику, к концам которого приложено напряжение 5 В, прошло 100 Кл электричества. Определите работу тока.

2. Электрическая лампочка включена в цепь с напряжением 10 В. Током была совершена работа 150 Дж. Какое количество электричества прошло через нить накала лампочки?

Уровень 3

1. Какую работу совершит ток силой 3 А за 10 мин при напряжении в цепи 15 В?

2. К источнику тока напряжением 120 В поочередно присоединяли на одно и то же время проводники сопротивлением 20 Ом и 40 Ом. В каком случае работа электрического тока была меньше и во сколько раз?

Уровень 4

1. Башенный кран равномерно поднимает груз массой 0,5 т на высоту 30 м за 2 мин. Сила тока в электродвигателе равна 16,5 А при напряжении 220 В. Определите КПД электродвигателя крана.

2. Транспортер поднимает за время 1 мин груз массой 300 кг на высоту 8 м. КПД транспортера 60%. Определите силу тока через электродвигатель транспортера, если напряжение в сети 380 В.

Изложение нового материала.При введении понятия работы электрического тока мы уже пользовались, тепловым действием тока (нагревание проводников). Собираем электрическую цепь, в которую последовательно включаем лампу накаливания и реостат. Для измерения силы тока и напряжения на лампе применяем амперметр и вольтметр, учащимся уже известно, что в проводнике при протекании тока происходит превращение электрической энергии во внутреннюю, и проводник нагревается.

— Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается?

Они неоднократно наблюдали тепловое действие тока в бытовых приборах. На опыте с лампой накаливания учащиеся убедились, что накал лампы возрастал при увеличении тока. Но нагревание проводников зависит не только от силы тока, но и от сопротивления проводников.

Демонстрация:Показывающий тепловое действие тока в цепочке состоящей из двух последовательно соединенных проводников разного сопротивления:. Ток во всех последовательно соединенных проводниках одинаков. Количество же выделяющейся теплоты в проводниках разное. Из опыта делается вывод:

Нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем больше он нагревается.

— Из какого материала необходимо изготовлять спирали для лампочек накаливания? — Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали нагревательных элементов?

2. Закон Джоуля-Ленца. Учащиеся знают уже формулу для работы A = Ult. Кроме того, им известно, что в неподвижных проводниках вся работа тока идет лишь на нагревание проводников, т. е. на то, чтобы увеличь их внутреннюю энергию. Следовательно, количество теплоты

Из закона Ома для участка цепи U = IR. Если это учесть, то Q = I2Rt. Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно проиведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

Необходимо заметить, что формулы Q — l2Rt, Q = Ult и Q=U2t/R, вообще говоря, не идентичны. Дело в том, что первая формула всегда определяет превращение электрической энергии во внутреннюю, т. е. количество теплоты. По другим формулам в общем случае определяют расход электрической энергии, идущей как на нагревание, так и на совершение механической работы, Для неподвижных проводников эти формулы совпадаютУстройство лампы накаливания:

На рисунке изображена газонаполненная лампа накаливания. Концы спирали 1 приварены к двум проволокам, которые проходят сквозь стержень из стекла 2 и припаяны к металлическим частям цоколя 3 лампы: одна проволока — к винтовой нарезке, а другая — к изолированному от нарезки основанию цоколя 4. Для включения лампы в сеть ее ввинчивают в патрон. Внутренняя часть патрона содержит пружинящий контакт 5, касающийся основания цоколя лампы, и винтовую нарезку 6, удерживающую лампу. Пружинящий контакт и винтовая нарезка патрона имеют зажимы, к которым прикрепляют провода от сети.

Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.

Основная часть всякого нагревательного электрического прибора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (до 1000—1200 °С). Чаще всего для изготовления нагревательного элемента применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром». Удельное сопротивление нихрома р = 1,1Ом-мм2/м что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. Большое удельное сопротивление нихрома дает возможность изготовлять из него весьма удобные — малые по размерам — нагревательные элементы.

Систематизация знаний.

В конце урока можно коллективно обсудить решения нескольких задач:

— Две проволоки одинаковой длины и сечения — железная и медная -соединены параллельно. В какой из них выделится большее количество теплоты? — Спираль электрической плитки укоротили. Как изменится количество выделяемой в ней теплоты, если плитку включить в то же напряжение? — Какое количество теплоты выделится в течение часа в проводнике сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А? — Определите количество теплоты, которое дает электроприбор мощностью 2 кВт за 10 мин работы? — В чем проявляется тепловое действие тока? При каких условиях оно наблюдается? — Почему при прохождении тока проводник нагревается? — Почему, когда по проводнику пропускают электрический ток, проводник удлиняется?

Домашнее задание: § 53, 54 вопросы к параграфам

Желающие учащиеся могут подготовить к следующему уроку доклады учащихся по темам:

«Первое электрическое освещение свечами И» Н. Яблочкова».

«Использование теплового действия тока в промышленности и сельском хозяйстве».

Проводник №

U, В

 

 

 

I, А

 

 

 

R = U/I, Ом

 

 

 

Проводник № 1

U, В

1

2

3

I, А

1

2

3

R=U/I, Ом

1

1

1

 

Проводник № 2

U, В

1

2

3

I, А

0,5

1

1,5

R=U/I, Ом

2

2

2

 

Проводник №3

U, В

1

2

3

I, А

0,25

0,5

0,75

R=U/I, Ом

4

4

4

100

200

300

400

500

Музыка

100

200

300

400

500

Свет

100

200

300

400

500

Оружие

100

200

300

400

500

Люди

100

200

300

400

500

1. Азбука

1. Акваланг

2. Мензурка

2. Морзе

3. Закон

3. Молекула

4. Прибор

4. Тело

Б)

1. Закон

1. Морзе

2. Мензурка

2. Вещество

3. Явление

3. Паскаль

4. Дыра

4. Атом

p=gh/?

2. s=t/v

p=Fs

3. F=gV

?=mV

Закон

Ома: сопротивление и простые схемы

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните происхождение закона Ома.
  • Рассчитывайте напряжения, токи или сопротивления по закону Ома.
  • Объясните, что такое омический материал.
  • Опишите простую схему.

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока.Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В, , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В, . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению :

[латекс] I \ propto {V} \\ [/ латекс].

Это важное соотношение известно как закон Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток — следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения — явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R .Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Сопротивление обратно пропорционально току, или

.

[латекс] I \ propto \ frac {1} {R} \\ [/ latex].

Так, например, при удвоении сопротивления ток уменьшается вдвое. Комбинируя отношения тока к напряжению и тока к сопротивлению, получаем

[латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ латекс].

Это соотношение также называется законом Ома.Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими . К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R , которое не зависит от напряжения В и тока I . Объект с простым сопротивлением называется резистором , даже если его сопротивление невелико.Единица измерения сопротивления — Ом, и обозначается символом Ω (греческая омега в верхнем регистре). Перестановка I = V / R дает R = V / I , поэтому единицы сопротивления равны 1 Ом = 1 вольт на ампер:

[латекс] 1 \ Omega = 1 \ frac {V} {A} \\ [/ latex].

На рисунке 1 показана схема простой схемы. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в R .

Рис. 1. Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленной красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Пример 1. Расчет сопротивления: автомобильная фара

Какое сопротивление проходит у автомобильной фары 2.50 А течет при подаче на него 12,0 В?

Стратегия

Мы можем изменить закон Ома в соответствии с I = V / R и использовать его для определения сопротивления.

Решение

Перестановка I = V / R и замена известных значений дает

[латекс] R = \ frac {V} {I} = \ frac {\ text {12} \ text {.} \ Text {0 V}} {2 \ text {.} \ Text {50 A}} = \ text {4} \ text {.} \ text {80 \ Omega} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше, чем хладостойкость фары.Как мы увидим в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление», сопротивление обычно увеличивается с повышением температуры, поэтому лампа имеет меньшее сопротивление при первом включении и потребляет значительно больший ток во время короткого периода прогрева.

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом.Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление». Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V , что дает

В = ИК

Это выражение для В, можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I .Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, фара в Пример 1 выше имеет падение IR на 12,0 В. Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток — поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления.Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, так как PE = q Δ V , и то же самое q протекает через каждую. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.(См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Установление соединений: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму только с помощью резистора. Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.

Исследования PhET: закон Ома

Посмотрите, как уравнение закона Ома соотносится с простой схемой. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменяется ток по закону Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Щелкните, чтобы запустить моделирование.

Сводка раздела

  • Простая схема — это схема , в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
  • Одно из утверждений закона Ома дает соотношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой схеме как [латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ latex] .
  • Сопротивление выражается в единицах Ом (Ом), относящихся к вольтам и амперам на 1 Ом = 1 В / А.
  • Существует падение напряжения IR на резисторе, вызванное протекающим через него током, равным В = IR .

Концептуальные вопросы

  1. Падение напряжения IR на резисторе означает изменение потенциала или напряжения на резисторе.Изменится ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.
  2. Как падение IR в резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

Задачи и упражнения

1. Какой ток протекает через лампочку фонаря на 3,00 В, когда ее горячее сопротивление составляет 3,60 Ом?

2. Вычислите эффективное сопротивление карманного калькулятора с батареей на 1,35 В, через которую протекает ток 0,200 мА.

3.Каково эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него проходит 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель 11,0 В?

4. Сколько вольт подается для работы светового индикатора DVD-плеера с сопротивлением 140 Ом, если через него проходит 25,0 мА?

5. (a) Найдите падение напряжения в удлинителе с сопротивлением 0,0600 Ом, через который проходит ток 5,00 А. (b) Более дешевый шнур использует более тонкую проволоку и имеет сопротивление 0.300 Ом. Какое в нем падение напряжения при протекании 5.00 А? (c) Почему напряжение на любом используемом приборе снижается на эту величину? Как это повлияет на прибор?

6. ЛЭП подвешена к металлическим опорам со стеклянными изоляторами, имеющими сопротивление 1,00 × 10 9 Ом. Какой ток протекает через изолятор при напряжении 200 кВ? (Некоторые линии высокого напряжения — постоянного тока.)

Глоссарий

Закон Ома:
— эмпирическое соотношение, указывающее, что ток I, пропорционален разности потенциалов В, , ∝ В, ; его часто записывают как I = V / R , где R — сопротивление
сопротивление:
электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V / I
Ом:
единица сопротивления, равная 1Ω = 1 В / А
омическое:
тип материала, для которого действует закон Ома
простая схема:
схема с одним источником напряжения и одним резистором

Избранные решения проблем и упражнения

1.0,833 А

3. 7,33 × 10 −2 Ом

5. (а) 0,300 В

(б) 1,50 В

(c) Напряжение, подаваемое на любой используемый прибор, снижается, поскольку общее падение напряжения от стены до конечного выхода прибора является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на приборе значительно уменьшается, поэтому выходная мощность прибора может быть значительно уменьшена, что снижает способность прибора работать должным образом.

Закон Ома и соотношение V-I-R

В физике есть определенные формулы, которые настолько мощны и распространены, что достигают уровня общеизвестных знаний. Студент, изучающий физику, записывал такие формулы столько раз, что запоминал их, даже не пытаясь. Безусловно, для профессионалов в этой области такие формулы настолько важны, что остаются в их сознании. В области современной физики E = m • c 2 . В области ньютоновской механики существует F net = m • a.В области волновой механики v = f • λ. А в области текущего электричества ΔV = I • R.

Преобладающим уравнением, которое пронизывает изучение электрических цепей, является уравнение

ΔV = I • R

Другими словами, разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи ( ΔV ) эквивалентна произведению тока между этими двумя точками ( I ) и общего сопротивления всех электрических устройств, присутствующих между этими двумя точками ( R ).В остальной части этого раздела Физического класса это уравнение станет самым распространенным уравнением, которое мы видим. Это уравнение, часто называемое уравнением закона Ома , является мощным предсказателем взаимосвязи между разностью потенциалов, током и сопротивлением.

Закон Ома как предиктор тока

Уравнение закона Ома можно переформулировать и выразить как

В качестве уравнения это служит алгебраическим рецептом для вычисления тока, если известны разность электрических потенциалов и сопротивление.Тем не менее, хотя это уравнение служит мощным рецептом решения проблем, это гораздо больше. Это уравнение указывает две переменные, которые могут повлиять на величину тока в цепи. Ток в цепи прямо пропорционален разности электрических потенциалов, приложенной к ее концам, и обратно пропорционален общему сопротивлению внешней цепи. Чем больше напряжение аккумулятора (то есть разность электрических потенциалов), тем больше ток. И чем больше сопротивление, тем меньше ток.Заряд идет с наибольшей скоростью, когда напряжение батареи увеличивается, а сопротивление уменьшается. Фактически, двукратное увеличение напряжения батареи привело бы к двукратному увеличению тока (если все остальные факторы остаются равными). А увеличение сопротивления нагрузки в два раза приведет к уменьшению тока в два раза до половины его первоначального значения.

Таблица ниже иллюстрирует эту взаимосвязь как качественно, так и количественно для нескольких цепей с различными напряжениями и сопротивлением батарей.


Строки 1, 2 и 3 показывают, что удвоение и утроение напряжения батареи приводит к удвоению и утроению тока в цепи. Сравнение строк 1 и 4 или строк 2 и 5 показывает, что удвоение общего сопротивления служит для уменьшения вдвое тока в цепи.

Поскольку на ток в цепи влияет сопротивление, в цепях электроприборов часто используются резисторы, чтобы влиять на величину тока, присутствующего в ее различных компонентах.Увеличивая или уменьшая величину сопротивления в конкретной ветви схемы, производитель может увеличивать или уменьшать величину тока в этой ветви . Кухонные приборы, такие как электрические миксеры и переключатели света, работают, изменяя ток в нагрузке, увеличивая или уменьшая сопротивление цепи. Нажатие различных кнопок на электрическом микшере может изменить режим с микширования на взбивание, уменьшив сопротивление и позволив большему току присутствовать в миксере.Точно так же поворот ручки регулятора яркости может увеличить сопротивление его встроенного резистора и, таким образом, уменьшить ток.

На схеме ниже изображена пара цепей, содержащих источник напряжения (аккумуляторная батарея), резистор (лампочка) и амперметр (для измерения тока). В какой цепи у лампочки наибольшее сопротивление? Нажмите кнопку «Посмотреть ответ», чтобы убедиться, что вы правы.


Уравнение закона Ома часто исследуется в физических лабораториях с использованием резистора, аккумуляторной батареи, амперметра и вольтметра.Амперметр — это устройство, используемое для измерения силы тока в заданном месте. Вольтметр — это устройство, оснащенное датчиками, которых можно прикоснуться к двум точкам цепи, чтобы определить разность электрических потенциалов в этих местах. Изменяя количество ячеек в аккумуляторной батарее, можно изменять разность электрических потенциалов во внешней цепи. Вольтметр может использоваться для определения этой разности потенциалов, а амперметр может использоваться для определения тока, связанного с этим ΔV.К батарейному блоку можно добавить батарею, и процесс можно повторить несколько раз, чтобы получить набор данных I-ΔV. График зависимости I от ΔV даст линию с крутизной, эквивалентной обратной величине сопротивления резистора. Это значение можно сравнить с заявленным производителем значением, чтобы определить точность лабораторных данных и справедливость уравнения закона Ома.

Величины, символы, уравнения и единицы!

Тенденция уделять внимание единицам измерения — неотъемлемая черта любого хорошего студента-физика.Многие трудности, связанные с решением проблем, могут быть связаны с тем, что не уделили внимание подразделениям. Поскольку все больше и больше электрических величин и их соответствующие метрические единицы вводятся в этом разделе учебного пособия «Физический класс», становится все более важным организовать информацию в своей голове. В таблице ниже перечислены некоторые из введенных на данный момент количеств. Для каждой величины также указаны символ, уравнение и соответствующие метрические единицы.Было бы разумно часто обращаться к этому списку или даже делать свою копию и добавлять к ней по мере развития модуля. Некоторые студенты считают полезным составить пятый столбец, в котором приводится определение каждой величины.

Кол-во Символ Уравнение (а) Стандартная метрическая единица Другие единицы
Разность потенциалов

(г.к.а. напряжение)

ΔV ΔV = ΔPE / Q

ΔV = I • R

Вольт (В) J / C
Текущий я I = Q / т

I = ΔV / R

Амперы (А) Усилитель или Кл / с

или В / Ом

Мощность п P = ΔPE / т

(еще впереди)

Ватт (Вт) Дж / с
Сопротивление р R = ρ • L / A

R = ΔV / I

Ом (Ом) В / А
Энергия E или ΔPE ΔPE = ΔV • Q

ΔPE = P • t

Джоуль (Дж) V • C или

Вт • с

(Обратите внимание, что символ C представляет собой кулоны.)

В следующем разделе Урока 3 мы еще раз рассмотрим количественную мощность. Новое уравнение мощности будет введено путем объединения двух (или более) уравнений в приведенной выше таблице.

Мы хотели бы предложить … Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействие — это именно то, что вы делаете, когда используете одну из интерактивных функций The Physics Classroom.Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного средства построения цепей постоянного тока. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Построитель цепей постоянного тока предоставляет учащемуся набор для построения виртуальных цепей. Легко перетащите источник напряжения, резисторы и провода на рабочее место. Соедините их, и у вас будет схема. Добавьте амперметр для измерения тока и используйте датчики напряжения для определения падения напряжения. Это так просто. И не нужно беспокоиться о поражении электрическим током (если, конечно, вы не читаете это в ванной).


Проверьте свое понимание

1. Что из перечисленного ниже приведет к уменьшению тока в электрической цепи? Выберите все, что подходит.

а. уменьшить напряжение

г. уменьшить сопротивление

г. увеличить напряжение

г.увеличить сопротивление

2. Определенная электрическая цепь содержит батарею из трех элементов, провода и лампочку. Что из перечисленного может привести к тому, что лампа будет светить менее ярко? Выберите все, что подходит.

а. увеличить напряжение АКБ (добавить еще одну ячейку)

г. уменьшить напряжение аккумулятора (удалить элемент)

г.уменьшить сопротивление цепи

г. увеличить сопротивление цепи

3. Вероятно, вас предупредили, чтобы вы не прикасались к электроприборам или даже к электрическим розеткам мокрыми руками. Такой контакт более опасен, когда ваши руки мокрые (а не сухие), потому что мокрые руки вызывают ____.

а.напряжение цепи должно быть выше

г. напряжение цепи должно быть ниже

г. ваше сопротивление будет выше

г. ваше сопротивление должно быть ниже

e. ток через тебя будет ниже

4. Если бы сопротивление цепи было утроено, то ток в цепи был бы ____.

а. треть от

г. втрое больше

г. без изменений

г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

5. Если напряжение в цепи увеличить в четыре раза, то ток в цепи будет ____.

а.четверть от

г. в четыре раза больше

г. без изменений

г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

6. Схема соединена с блоком питания, резистором и амперметром (для измерения тока). Амперметр показывает значение тока 24 мА (миллиампер). Определите новый ток, если напряжение источника питания было…

а. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … увеличился в 3 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 2 раза.

e. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 4 раза.

ф…. оставалось постоянным, а сопротивление уменьшалось в 2 раза.

г. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.

ч. … увеличилось в 3 раза, а сопротивление уменьшилось в 2 раза.

и. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.

7.Используйте уравнение закона Ома, чтобы дать числовые ответы на следующие вопросы:

а. Электрическое устройство с сопротивлением 3,0 Ом позволит протекать через него току 4,0 А, если на устройстве наблюдается падение напряжения ________ Вольт.

г. Когда на электрический нагреватель подается напряжение 120 В, через нагреватель будет протекать ток 10,0 А, если сопротивление составляет ________ Ом.

г. Фонарик с питанием от 3 вольт и лампочкой с сопротивлением 60 Ом будет иметь ток ________ ампер.

8. Используйте уравнение закона Ома для определения недостающих значений в следующих схемах.

9. См. Вопрос 8 выше. В схемах схем A и B какой метод использовался для контроля тока в схемах? А в схемах схем C и D какой метод использовался для контроля тока в схемах?

2.2.4 Закон Ома и почему мы заботимся о сопротивлении

2.2.4 Закон Ома и почему мы заботимся о сопротивлении

Устройство, известное нам как тостер, на удивление простое. Он состоит в основном из провода, по которому пропускается ток. Проволока нагревается, поджаривая хлеб. Это оно!

а почему нагревается провод? Ответ в том, что провод имеет некоторое сопротивление. Когда ток проходит через материал с некоторым сопротивлением, материал нагревается. Это тепло в первую очередь является рассеянием некоторой части электроэнергии, проходящей через материал.Это рассеяние мощности в виде тепла называется «потерями» в электросети.

Сопротивление материала, через который проходит ток, помогает определить потери, но это не единственный фактор. Напряжение, при котором энергия проходит через материал, также имеет значение, как и величина тока.

Это соотношение четко резюмируется в законе Ома, который гласит, что напряжение равно произведению тока и сопротивления, или V = I × R.Закон Ома используется для определения величины напряжения, необходимого для перемещения заданного количества тока (I) через некоторый материал с заданным сопротивлением (R).

Между тем, вспомните наше определение мощности: P = I × V. По сути, это количество мощности, передаваемой в цепи, подобной той, что была в нашем последнем упражнении.

Мы можем включить закон Ома в наше определение мощности, чтобы получить:

P = I × V = I × (I × R) = I2 × R

Это уравнение описывает количество мощности, рассеиваемой в цепи.Он также описывает количество потерь. Таким образом, закон Ома говорит нам, что потери будут увеличиваться пропорционально квадрату тока. Таким образом, если мы сохраним постоянное напряжение и удвоим ток, потери увеличатся в четыре раза.

Чтобы понять важность этого, предположим, что мы пропускаем 1000 ампер тока через цепь с падением напряжения 100 В. Итак, у нас есть мощность 100 кВт. Потери в цепи будут пропорциональны I2 × R, или 10002 × R в этом случае.

Но, если бы нам нужно было 100 кВт мощности, мы могли бы сделать это по-другому, пропустив через цепь 100 А при напряжении 1000 В.Сопротивление в цепи не изменится, но потери в цепи теперь будут пропорциональны 100 2 × R.

Таким образом, увеличивая напряжение (и уменьшая ток) в 10 раз, мы уменьшили наши потери в 100 раз. Это объясняет причину, по которой у нас есть сеть переменного тока вместо сети постоянного тока. Помните, что в технологии питания постоянного тока Эдисона напряжение в источнике должно быть близко к напряжению в точке потребления.Но с помощью технологии переменного тока, разработанной Tesla и Westinghouse, мощность могла генерироваться и передаваться при очень высоких напряжениях, а затем снижаться до более низких напряжений в точке потребления. Это имело два больших преимущества: во-первых, можно было существенно снизить потери при передаче, а во-вторых, для домов и предприятий было намного безопаснее использовать электроэнергию низкого напряжения, а не высокого напряжения.

Как применять закон Ома — Jade Learning

Как применять закон Ома

Автор: Вес Губиц | 07 августа 2019 г.

Электроэнергия работает в предсказуемых пределах.Мы пришли к выводу, что эти границы являются законом Ома. Закон Ома был разработан как средство объяснения того, как электричество работает в замкнутой цепи. Формула закона Ома помогает установить взаимосвязь между различными свойствами в электрической цепи. Мы можем использовать закон Ома, чтобы объяснить, что произошло, а также что произойдет, когда на электрическую цепь накладываются определенные условия.

Основные характеристики электрической схемы: Напряжение, ток и сопротивление .Они специфичны, определены и не меняются — при условии, что все свойства остаются постоянными. Однако измените значение только одного из этих свойств, и все свойства изменят значение соответствующим образом.

Закон Ома — самая основная из электрических формул, он был разработан простым наблюдением за свойствами электричества в электрической цепи. Электричество ведет себя иначе из-за ограничений, налагаемых формулой закона Ома; формула просто представляет наши наблюдения за поведением, уже происходящим в электрической цепи.

Хотя закон Ома — всего лишь вводная ступенька на лестнице электротехники, для понимания того, как закон Ома в виде формулы применяется к простой цепи, необходимо базовое понимание электрической цепи. Простая схема состоит из источника питания, нагрузки, проводов, устройства максимального тока и устройства управления. Ток будет течь в этой простой цепи, если имеется достаточное напряжение, чтобы преодолеть любое сопротивление цепи.
Напряжение считается давлением в электрической цепи; это уместно называется электродвижущей силой.Это давление или «сила» вызывается разными электрическими полюсами, которые хотят уравновесить себя. Толчок и притяжение, наложенные на электроны в проводнике, подключенном к этим разным полюсам, заставят электроны двигаться, если для них существует полный путь. Единственное, что может остановить движение электронов, — это приложенное сопротивление сверх того напряжения, которое заставляет их двигаться, или разрыв цепи, который нарушает поток этих электронов. Требуется один вольт (В) этой электродвижущей силы, чтобы протолкнуть один ампер (А) тока через один ом (Ом) сопротивления — это закон Ома.Напряжение (E или V) равно току (I), умноженному на сопротивление (R). Или, другими словами, E (или V) = IR.

Обозначения

  • Вольт (E или V) = электродвижущая сила, опять же, это давление, которое заставляет электроны перемещаться по проводнику (и через нагрузку) в замкнутой цепи.
  • Ток (I) = интенсивность, представляет ток, протекающий в цепи. Помните, что «интенсивность» тока в цепи измеряется в амперах.
  • Сопротивление (R) = Ом, сопротивление току.Сопротивление может быть преднамеренным или случайным, но в любом случае оно является противодействием свободному току в цепи и отображается на вашем электрическом счетчике в виде Ом. Нулевое сопротивление или близкое к нему означает буквально отсутствие сопротивления току. Медь имеет очень низкое значение сопротивления на фут и является высококачественным материалом для создания эффективных проводников.

Давайте посмотрим на символы закона Ома внутри треугольника закона Ома.

Помните, что вольт (E или V) равняется току (I), умноженному на сопротивление (R)

Использование треугольника закона Ома в качестве наглядного пособия при запоминании трех уравнений закона Ома — не редкость.

Чтобы найти пропущенное значение в реальном уравнении закона Ома, просто закройте букву, представляющую пропущенное значение в треугольнике, и используйте оставшиеся два значения для вычисления этого пропущенного значения.

Например: если вы знаете, что лампа на 120 В (Е или В) измеряет при использовании ток 0,625 А (I), какое сопротивление оказывает лампа?

120 В (E), деленное на 0,625 А (I), равняется 192 Ом (R) сопротивления.

Что делать, если вы знаете измеряемые амперы (I) протекающего тока и сопротивление (R) нити лампы? Можете ли вы затем рассчитать напряжение, подаваемое на эту лампу? Посмотрите на треугольник закона Ома ниже, чтобы определить свой ответ.

Ток (I), умноженный на сопротивление (R), равен напряжению, приложенному к лампе.

Правило треугольника закона Ома
Помните, глядя на треугольник закона Ома, если числа стоят бок о бок, вы умножаете, если числа расположены одно над другим, вы делите.

Заключение
Закон Ома и многие другие электрические формулы предоставляют нам средства, с помощью которых мы можем понять самые основные принципы протекания электричества и тока.Эти многочисленные формулы позволяют нам заглянуть в прошлое, а также в будущее электрических приложений. Можно сказать, что эти формулы дают нам своего рода поводок, если не контролировать это явление, то, возможно, хотя бы держаться!

Что такое закон ОМ? | ДЕСКО


На этом этапе нашей серии блогов, посвященной осведомленности об электростатическом разряде, мы должны рассмотреть некоторые основы физики:


Закон Ома является чрезвычайно полезным уравнением в области электротехники и электроники, поскольку он описывает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением.

Закон

Ома гласит, что в электрической цепи ток, проходящий через проводник между двумя точками, прямо пропорционален разности потенциалов (то есть падению напряжения или напряжению) в двух точках и обратно пропорционален сопротивлению между ними.

Сопротивление определяет, сколько тока будет проходить через компонент. Очень высокое сопротивление позволяет протекать небольшому количеству тока
. Очень низкое сопротивление позволяет протекать большому току.Сопротивление измеряется в Ом.

Чтобы лучше понять эти термины, можно использовать аналогию с водяным шлангом. Напряжение равно давлению воды, сила тока равна скорости потока, а сопротивление равно размеру шланга. Например, вы можете распылить воду дальше, увеличив давление воды и, следовательно, скорость потока воды. Между давлением, расходом и диаметром шланга существует прямая зависимость.

Аналогичным образом напряжение, ток и сопротивление связаны друг с другом по электротехнической формуле закона Ома.

Сопротивление заземления (Rtg) — это измерение, которое указывает на способность объекта проводить электрический заряд (ток) по присоединенному заземлению. Для защиты от электростатических разрядов устройства с Rtg менее 1,0 x 10 6 называются проводниками (пена, напольные коврики) и должны быть заземлены. Устройства защиты от электростатических разрядов с Rtg от 1,0 x 10 6 до <1,0 x 10 9 представляют собой проводники особого класса, называемые рассеивающими (коврики на рабочей поверхности, перчатки, халаты), и также должны быть заземлены.Диапазон рассеивания проводников особенно важен для защиты от электростатического разряда, поскольку он «замедляет» возникновение статического разряда. Устройства с Rtg 1,0 x 10 11 или выше известны как изоляторы. Изоляторы нельзя заземлять, их необходимо удалить из зоны защиты от электростатического разряда или нейтрализовать ионизацией.

Измерение может отображаться по-разному. Чаще всего:

  • 1 кОм
  • 1 кОм
  • 1 x 10 3 Ом
  • 10 ^ 3 Ом

Для получения дополнительной информации о продуктах ESD Control и ESD Control посетите Desco.com

Это четвертый из серии блогов, посвященных основам ОУР. Обязательно подпишитесь на наш блог, чтобы следить за этой серией.

Нравится:

Нравится Загрузка …

Видеоурок: Закон Ома | Нагва

Стенограмма видеозаписи

В этом видео мы собираемся говоря о законе Ома. Этот закон был разработан немецким физик Джордж Ом в 1800-х годах.Как мы увидим, этот закон должен с электрическими цепями. И, в частности, соединяет ток, напряжение и сопротивление в этих цепях.

Во времена Ома эти концепции напряжение, ток и сопротивление в цепях были известны. Но им было не очень хорошо понял. Итак, Ом разработал эксперимент, чтобы лучше понять их. Он установил простой электрический цепь, включающая источник напряжения, в те времена называлась гальванической батареей.А потом он собрал набор проводников разной длины, толщины и даже из материала типы.

Использование одного из проводов для замкнув цепь, Ом приложил бы определенную разность потенциалов к схема. А потом установка гальванометра в этой схеме для измерения тока он считывал ток, который протекал через цепь в результате того, что этот конкретный проводник находится в ней под этим разность потенциалов.

После сбора данных, Ом изменит разность потенциалов в этой цепи, изменив высоту гальванической батареи и еще раз считайте ток, протекающий через эту цепь как результат. Затем, когда он закончил делать целую серию измерений для данного проводника, он переходил к другому из коллекции и сделайте то же самое, пробегите ряд потенциальных различия в цепи и записать ток, который будет течь через нее каждый раз.

После этого со всеми проводников, Ом собрал довольно много соответствующих данных по напряжению и току точки. Ом увидел, что эти точки могут быть нанесен на график. В своем эксперименте независимый переменной было напряжение, приложенное к цепи. Зависимая переменная была ток, который в результате будет протекать по цепи.

Ом обнаружил, что когда чертил все эти точки данных, рассматривая каждого проводника отдельно, Ом обнаружил, что если бы он нарисовал линия наилучшего соответствия через точки данных от каждого отдельного проводника, что-то интересное выделилось.В каждом случае линия наилучшего соответствия действительно была линией с постоянным наклоном. И эта линия прошла через источник. Ома заметил, что это подразумевало особую взаимосвязь между током в этой цепи и напряжение на нем.

Эти прямые отношения для каждого проводника, который он тестировал, подразумевал, что ток в этой цепи был прямо пропорционально напряжению на нем.Это означает, что если бы мы удвоить напряжение в цепи для данного проводника, затем ток через этот проводник тоже удвоился бы. Мы можем увидеть это, если посмотрите на одну из этих линий, которая лучше всего подходит.

Выберем розовую линию для пристальный взгляд. Учитывая линейку наиболее подходящих для этого конкретного проводника, если мы переместим из начала координат две отметки вдоль горизонтальная ось, то это означает конкретное значение разности потенциалов по цепи.Мы не знаем, что это за ценность навскидку. Но мы знаем, что если проследим это до линии, наиболее подходящей для розового проводника, тогда он соответствует току через этот проводник две отметки вверх по вертикальной оси. Итак, две отметки на ось напряжения, сколько бы вольт она ни была, соответствует двум отметкам на шкале текущая ось, независимо от текущего значения.

А теперь допустим, что мы удвоим напряжение, приложенное к этому конкретному проводнику.Выходим четыре галочки. Если мы затем проследим от этой точки пока мы не дойдем до розовой линии наилучшего соответствия, а затем проследим до соответствующего current, мы видим, что теперь это четыре метки вверх по оси от начала координат. Другими словами, мы удвоили напряжение, приложенное к этому проводнику. И в результате мы удвоил ток через него. Вот что значит текущий прямо пропорциональна напряжению.

А на самом деле мы можем взять это отношения — 𝐼 прямо пропорционально 𝑉 — и мы можем записать это по-другому способ. Математически эквивалентный способ напишите это, чтобы сказать, что 𝐼 равно некоторой константе — мы назовем это 𝐶 — умноженное на напряжение. А здесь эта константа 𝐶 равна называется константой пропорциональности.

Итак, мы сказали, что закон Ома связывает эти понятия напряжения, тока и сопротивления в электрическом схема.Ом видел, что для каждого из проводников, которые он тестировал, при условии, что линия наилучшим образом проходит через точки данных из этот проводник действительно образовывал линию, значит, эта постоянная пропорциональность была равна единице по сопротивлению проводника. То есть наклон каждого из этих линий для отдельных проводников равняется единице по сопротивлению дирижер.

Важно понимать, что наклон, который мы могли бы обозначить, используя строчную букву 𝑚, подразумевает другое значение сопротивления для каждого конкретного проводника.Они не все одинаковые сопротивление. Но учитывая этот конкретный резистор значение для проводника, это сопротивление остается неизменным независимо от того, сколько ток пропускаем через проводник. Вот что увидел Ом. Так что это действительно секрет Закон Ома, что это сопротивление, записанное в этом уравнении, является постоянной величиной независимо от того, какое напряжение мы прикладываем к цепи и, следовательно, сколько ток проходит через него.

Теперь мы можем задаться вопросом, всегда ли это случай? То есть всегда правда, что, независимо от материала, из которого изготовлен наш резистор, при нанесении на график данных точек из этого материала на кривой 𝐼 против, мы получим прямую линию? Краткий ответ на это — нет. Не все материалы ведут себя как те, которые мы видим здесь. Чтобы увидеть, как это может выглядеть, давайте освободим немного места на нашем графике.

Представьте, что мы находим еще один проводник из другого материала и провести эксперимент по записи напряжение и ток на нем.И представьте себе, что когда мы Нанесите эти точки данных на график, и мы обнаружим такую ​​взаимосвязь. И когда мы поместим это в линию лучше всего подходит, мы видим, что эта линия будет иметь изгиб. У него не будет постоянного наклона.

Напомним, что мы говорили, что наклон этой линии, которую мы видели ранее, золотой линии, равен единице над сопротивление этого проводника. И что критично, поскольку наклон эта линия везде одинакова, это означает, что сопротивление проводника равно везде тоже самое.Это константа. Такие материалы, которые имеют постоянное значение сопротивления независимо от того, какой ток проходит через них иметь определенное имя. Их называют омическими материалами.

Теперь интересно, в этом другом В данном случае наклон линии по-прежнему равен единице над сопротивлением. Но ясно, что для этой строки наклон не постоянный на всем протяжении. Он начинается довольно ровно, а затем увеличивается, пока не станет почти вертикальной линией вверху.Поскольку наклон меняется, это означает изменяется и сопротивление этого проводника. И это сопротивление зависит, следовательно, по току, проходящему через него.

Можно догадаться, что имя такой материал не омичен. То есть сопротивление материал не постоянный. Это зависит от текущего пробегает материал. Когда дело доходит до омического и неомического материалы. Если не указано иное, можно с уверенностью предположить, что материал омичен.Следовательно, следует Ома закон.

Говоря о законе Ома, мы можем прийти к наиболее знакомой форме этого закона, переписав это уравнение просто немного. Если мы умножим обе части уравнение их постоянным сопротивлением, 𝑅, то этот член сокращается на справа. И мы видим, что 𝑅 раз 𝐼 равно равно 𝑉, или, что то же самое, равно 𝐼 раз.

И прежде чем двигаться дальше, давайте сделаем одно небольшое примечание о единицах измерения в этом выражении.В знак признания всех его кропотливой работы, единица сопротивления носит имя Джорджа Ома. Это называется ом. И это представлено греческим символ Ω.

Итак, при наличии определенного резистора мы сказал бы, что его сопротивление составляет пять Ом, 10 Ом или 100 Ом, или в любом другом случае может быть. Мы знаем, что единица измерения тока ампер и что единицей измерения напряжения является вольт. Итак, все это показывает нам, что один ом равно вольт, деленному на ампер.Или ом равен вольт на ампер. Зная все это, давай немного практики с использованием закона Ома на нескольких примерах.

У ученика есть резистор неизвестного сопротивление. Она помещает резистор последовательно с источником переменной разности потенциалов. С помощью амперметра она измеряет ток через резистор при разных разностях потенциалов и графики ее результаты на графике, как показано на диаграмме.Какое сопротивление резистор?

Глядя на наш график, мы видим, что это график тока в амперах, протекающего через этот резистор, относительно напряжение в вольтах, проходящее через него. И на основании описания в постановку задачи, мы можем сделать небольшой набросок схемы, которая сгенерировала данные представлены здесь.

Допустим, это наш резистор неизвестного значения.Нам сказали, что этот резистор подключен к источнику с переменной разностью потенциалов, который также в этой цепи амперметр для измерения тока. Идея состоит в том, что мы используем это переменная подача разности потенциалов для подачи двух, четырех, шести и восьми вольт через этот резистор. А затем с помощью амперметра читаем соответствующие значения тока 0,4, 0,8, 1,2 и 1,6 ампер.

С этими значениями, нанесенными на графике, мы видим, что они соответствовали линии наилучшего соответствия, которая проходит непосредственно через все четыре точки, а также проходит через начало координат.Эта линия действительно является линией, имеет постоянный уклон. И именно этот уклон поможет ответим на этот вопрос, каково сопротивление нашего неизвестного резистора.

Чтобы увидеть, как это происходит, вспомним закон. Этот закон говорит нам, что для резистор постоянного значения, это сопротивление, умноженное на текущий текущий через резистор равно напряжению на нем. В нашем случае мы хотим переставить это уравнение решить относительно 𝑅.И мы видим, что это равно разность потенциалов, деленная на ток. Нам не даны явные значения для разность потенциалов или ток. Но мы можем получить их из данных нанесен на наш график.

Напомним, что эти точки данных основа для линии наилучшего соответствия, которая проходит через все они. Это означает, что для обеспечения напряжение и ток, которые нам нужно найти для сопротивления, 𝑅, мы можем выбрать из среди любой из четырех точек данных, представленных на этом графике.Фактически, мы могли выбирать из любого точки вдоль этой линии наилучшего соответствия, потому что так получилось, что она проходит идеально через все эти точки данных. Но чтобы упростить задачу, мы может также ограничить наш выбор этими четырьмя. Неважно, какой из четырех мы выбрали. Любой из них даст то же самое соотношение и, следовательно, тот же общий результат для сопротивления резистора.

И просто выбрать одну из точек тогда давайте выберем один на четыре вольта.Это напряжение соответствует ток, протекающий через резистор 0,8 ампера. Итак, чтобы решить проблему сопротивления резистора, мы разделим четыре вольта на 0,8 ампер. Когда мы это делаем, мы находим результат 5 Ом, где Ом — единица сопротивления. Основываясь на нашем графике и законе Ома, мы находим сопротивление резистора равным пяти Ом.

А теперь рассмотрим еще один пример. закона Ома.

Резистор 10 Ом в цепи имеет разность потенциалов на нем составляет пять вольт.Какой ток через резистор?

Мы видим, что в этой задаче мы хотите связать эти три вещи: сопротивление, разность потенциалов и Текущий. Мы можем вспомнить математический отношения, которые действительно связывают все три, называемые законом Ома. Этот закон говорит нам, что если у нас есть резистор, значение которого не меняется в зависимости от протекающего через него тока, тогда, если мы умножим это сопротивление на ток, протекающий через него, мы получим разность потенциалов на нем.В этом случае безопасно предположим, что наш резистор 10 Ом действительно имеет постоянное значение сопротивления, что 10 Ом не будет зависеть от тока, протекающего через резистор.

Следовательно, мы можем смело применять это соотношение, что разность потенциалов на этом конкретном резисторе равна току через него, умноженному на его сопротивление. Как написано, это уравнение решение для разности потенциалов.Но, конечно, мы не хотим найти разность потенциалов.

Хотим решить по току. Для этого мы можем переставить это уравнение, поэтому оно читается как 𝐼, равно 𝑉, деленному на 𝑅. И из нашей постановки задачи мы имеют значения 𝑉 и 𝑅, которые мы можем заменить. Мы работаем с 10-омным резистор. И напряжение на нем пять вольт. И когда мы рассчитываем это дробь, мы находим, что она равна 0.5 ампер. По закону Ома это ток, протекающий через этот резистор.

Давайте сейчас займемся Обобщите то, что мы узнали о законе Ома. На этом уроке мы увидели, что Закон Ома связывает ток, напряжение и сопротивление в электрических цепях. Когда это записано в виде уравнения, Закон Ома гласит, что для резистора с постоянным сопротивлением это значение резистора умноженный на текущий, он равен разности потенциалов через это.

Мы также видели, что в то время как очень многие компонентов в электрической цепи изготовлены из материалов, сопротивление которых, 𝑅, не зависит от протекающего через них тока, это не всегда дело. Если сопротивление материала не зависит от того, сколько или как мало тока проходит через него, тогда это материал называется омическим материалом. С другой стороны, если значение сопротивления материала зависит от того, сколько тока проходит это, то этот материал называется неомным.

И мы видели, что, в общем, если только нам говорят иначе, обычно можно с уверенностью предположить, что данный материал и данный резистор омический. То есть это следует закону Ома. И, наконец, мы увидели, что единица измерения Сопротивление названо в честь первооткрывателя этого закона. Это называется ом. Ом обозначается с помощью Греческая буква Ω.

И мы увидели, что с точки зрения других единиц, ом равен вольт на ампер.Благодаря этому мы узнали о Закон Ома, который является одним из самых полезных, когда мы работаем с электрическими схемы.

Пример закона

Ома с решениями для средней школы

Экспериментально обнаружено, что когда напряжение или разность потенциалов $ \ Delta V $ прикладывается к концам определенных проводников, ток через них пропорционален приложенному напряжению, равному $ I \ propto \ Delta V $.

Константа пропорциональности называется сопротивлением этого проводника.

Другими словами, сопротивление определяется как отношение напряжения на проводнике к току через него. \ [R \ Equiv \ frac {\ Delta V} {I} \] Это простое соотношение между разностью потенциалов и током известный как закон Ома .

Единицы измерения сопротивления в системе СИ — вольт на ампер , которые называются Ом ($ \ Omega $).

Проводник, который обеспечивает определенное сопротивление в электрической цепи, называется резистором .

Например, если резистор 10 Ом подключен к клеммам батареи с напряжением 240 В, то через него проходит ток $ \ frac {240} {10} = 24 \, {\ rm A} $.

Напротив, в электронике также есть проводники или материалы, которые выше простой линейной зависимости между напряжением и током не соблюдаются, такие как диоды, транзисторы или люминесцентные лампы.

В таких материалах существует нелинейная зависимость напряжения от тока. Эти проводники называются безомными материалами .


Ниже приведены некоторые простые вопросы и ответы о законе Ома с подробными объяснениями. Все задачи подходят старшекласснику.

Примеры закона Ома

Пример (1): Электронное устройство имеет сопротивление 20 Ом и ток 15 А. Какое напряжение на устройстве?

Решение : сопротивление, ток и напряжение связаны законом Ома как $ V = IR $. Таким образом, напряжение устройства получается как \ begin {align *} V & = IR \\ & = 15 \ times 20 \\ & = 300 \ quad {\ rm V} \ end {align *}


Пример (2): к резистору $ 6 \, {\ rm \ Omega} $ приложена разность потенциалов 3 В.Какой ток протекает через резистор?

Решение : Закон Ома гласит, что разность потенциалов на резисторе равна сопротивлению, умноженному на ток, поэтому мы получаем \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {3} {6} \\ & = 0.5 \ quad {\ rm A} \ end {align *}


Пример (3): Ток 0,2 А проходит через резистор $ 1,4 \, {\ rm k \ Omega} $. Какое напряжение на нем?

Решение : используя закон Ома, $ V = I R $, мы имеем \ begin {align *} V & = IR \\ & = (0.2 \, {\ rm A}) (1,4 \ times 1000 \, {\ rm \ Omega}) \\ & = 280 \ quad {\ rm V} \ end {align *}



Пример (4): В схеме, показанной ниже, какой ток показывает амперметр?

Решение : лампа представляет собой электронный компонент с высоким сопротивлением. На рисунке напряжение на нем такое же, как у батареи $ V = 20 \, {\ rm V} $. Проходящий через него ток связан с сопротивлением и падением напряжения согласно закону Ома \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {20} {8} \\ & = 1.25 \ quad {\ rm A} \ end {align *}



Пример (5): В цепи падение потенциала на резисторе 10 кОм составляет 100 В. Каков ток через резистор?

Решение : подставьте все известные значения в уравнение Ома, $ V = IR $. \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {100 \, {\ rm V}} {10000 \, {\ rm \ Omega}} \\ & = 0,01 \ quad {\ rm A} \ end {align *}


Пример (6): в следующих схемах найдите неизвестные.

Решение : В каждой из схем используйте закон Ома $ V = IR $ и решите неизвестное. В левой цепи ток через резистор запрашивается в миллиамперах. Таким образом, \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ & = \ frac {120} {100} \\ & = 1. {- 3}} \\ & = 40 \ quad {\ rm \ Omega} \ end {align *}




Пример (7): Кривая напряжение-ток для омического проводника строится, как показано на рисунке ниже.Какое сопротивление резисторов 1 и 2?

Решение: Закон Ома говорит нам, что сопротивление — это наклон кривой зависимости напряжения от тока $ R = \ frac {\ Delta V} {I} $. Напомним, что наклон прямой $ m $ линии между двумя точками $ A (x_1, y_1) $ и $ B (x_2, y_2) $ определяется как \ [m = \ frac {\ Delta y} {\ Delta x} = \ frac {y_2-y_1} {x_2-x_1} \] Таким образом, наклон кривой напряжение — ток, который является сопротивлением, получается следующим образом:
Точки $ A (0,0) $ и $ B (2,20) $ находятся на линии (1): \ [R_1 = \ frac {20-0} {2-0} = 10 \ quad {\ rm \ Omega} \]
Точки $ A (0, 0) $ и $ B (4,10) $ находятся в строке (2): \ [R_2 = \ frac {10-0} {4-0} = 2.5 \ quad {\ rm \ Omega} \]



Пример (8): Поменяйте местами падение потенциала на проводнике и ток, проходящий через него в предыдущей задаче, чтобы получить вольт-амперную кривую. Теперь найдите сопротивление резисторов 1 и 2?

Решение: , если мы изменим закон Ома как $ I = \ frac {1} {R} \ Delta V $, мы увидим, что наклон кривой вольт-амперной характеристики в этом случае дает обратное значение сопротивления . Следовательно, как и в предыдущей задаче, наклон
линии (1) равен \ [\ frac {1} {R_1} = \ frac {20-0} {2-0} = 10 \], что дает $ R_1 = 0.1 \, {\ rm \ Omega} $, а наклон линии (2) равен \ [\ frac {1} {R_2} = \ frac {10-0} {4-0} = 2,5 \], что дает $ R_2 = 0,4 \, {\ rm \ Omega} $.


Пример (9): Студент проводит эксперимент и измеряет ток и напряжение на двух неизвестных резисторах. Затем она строит свое открытие в координатах ток-напряжение, как показано на рисунке. Что можно сказать о резисторах А и В?

Решение : омические материалы — это материалы, которые имеют постоянное сопротивление в широком диапазоне приложенных напряжений.Другими словами, в омическом проводнике отношение напряжения на нем к току через него, которое определяется как сопротивление, всегда является постоянным.

Таким образом, омические материалы имеют линейную зависимость тока от напряжения, и ее кривая проходит через начало координат. Напротив, материалы, имеющие сопротивление, которое изменяется при падении потенциала или токе, называются неомическими.

Кривая неомического материала не является линейной. Примерами неомных материалов, нарушающих закон Ома, являются диод и транзистор.

С этими пояснениями, поскольку кривая (A) линейна и проходит через начало координат, значит, это омический проводник, наклон которого дает обратное сопротивление сопротивлению. Как и в предыдущей задаче, его сопротивление рассчитывается как $ R_A = 5 \, {\ rm \ Omega} $.

Резистор (B) имеет нелинейную зависимость между напряжением на нем и током, поэтому это неомический проводник с переменным сопротивлением.


Закон Ома: практические проблемы с решением

Теперь мы хотим решить некоторые практические задачи, чтобы показать вам, как использовать закон Ома для решения проблем с электричеством.

Практическая задача (1): будильник потребляет ток 0,5 А при подключении к цепи 120 В. Найдите его сопротивление.

Решение : заданы ток $ I = 0,5 \, {\ rm A} $ и падение напряжения $ V = 120 \, {\ rm V} $. Решите закон Ома для неизвестного $ R $ как \ begin {align *} R & = \ frac VI \\ \\ & = \ frac {120} {0.5} \\ \\ & = 240 \ quad {\ rm \ Omega} \ конец {align *}


Практическая проблема (2): сабвуферу требуется домашнее напряжение 110 В, чтобы протолкнуть ток 5.5 А через катушку. Какое сопротивление сабвуфера?

Решение : Известны разность напряжений $ V = 110 \, {\ rm V} $ и ток $ I = 5.5 \, {\ rm A} $. Закон Ома связывает их следующим образом: \ begin {align *} R & = \ frac VI \\ \\ & = \ frac {110} {5.5} \\ \\ & = 20 \ quad {\ rm \ Omega} \ end {align *}

Проблема (3): Сколько тока потребляет цепь с резистором на 1000 Ом при питании от батареи с напряжением 1,5 В.

Решение : сопротивление $ R = 1000 \, {\ rm \ Omega} $ и напряжение $ V = 1.5 \, {\ rm V} $ известны, поэтому у нас есть \ begin {align *} I & = \ frac VR \\ \\ & = \ frac {1000} {1.5} \\ \\ & = 667 \ quad {\ rm \ Omega} \ end {align *}


Проблема (4): Электрический нагреватель имеет спиральный металлический провод, который потребляет ток 100 А. Сопротивление провода составляет 1,1 Ом. Рассчитайте напряжение, которое необходимо на нем установить.

Решение : Ток $ I = 100 \, {\ rm A} $ и сопротивление $ R = 1.1 \, {\ rm \ Omega} $ связаны как \ begin {align *} V & = IR \\ & = 100 \ раз 1.1 \\ & = 110 \ quad {\ rm V} \ end {align *}


Проблема (5): Максимальный ток, который проходит через лампочку с сопротивлением 5 Ом, составляет 10 А. Какое напряжение должно быть приложено к ее концам, прежде чем лампа сломается?

Решение : Максимальное напряжение можно найти с помощью закона Ома, как показано ниже \ begin {align *} V & = IR \\ & = 10 \ times 5 \\ & = 50 \ quad {\ rm V} \ end {align *} Если на схему приложить напряжение выше этого значения, лампа перегорит.


Проблема (6): В цепи мы заменяем предыдущую батарею на 1,5 В на новую 3-вольтовую. Что происходит с этой схемой?

Решение : Закон Ома говорит нам, что когда большее напряжение устанавливается в цепи, более высокий ток будет течь через резисторы в цепи, такие как электрические нагреватели, лампочки и т. Д.

Более высокий ток может вызвать повреждение или выход из строя бытовой техники. Например, лампочка с сопротивлением $ R = 1.5 \, {\ rm \ Omega} $ потребляет ток $ I = \ frac {1.5} {1.5} = 1 \, {\ rm A} $ с батареей на 1,5 В и током $ I = \ frac {3 } {1.5} = 2 \, {\ rm A} $ с заменой новым. В этих случаях лампочка, скорее всего, перегорит.


Проблема (7): В схеме удален резистор $ 10 \, {\ rm \ Omega} $ и заменен резистором $ 20 \, {\ rm \ Omega} $. Что происходит с током в цепи.

Решение : Поскольку ничего не сказано о падении напряжения в цепи, мы предполагаем, что оно постоянное, скажем, $ V = 120 \, {\ rm V} $.Следовательно, используя формулу закона Ома, $ I = \ frac VR $, ток $ I = \ frac {120} {10} = 12 \, {\ rm A} $ течет через $ 10 \, {\ rm \ Omega} $ резистор и $ I = \ frac {120} {20} = 6 \, {\ rm A} $ через резистор $ 20 \, {\ rm \ Omega} $.

Мы видим, что для того же напряжения удвоение сопротивлений приводит к уменьшению, точнее, к уменьшению вдвое токов.


Страница Создана: 12/6/2020

Последнее обновление: 19.01.2021

Автор: Али Немати

.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *