Site Loader

Содержание

47. Зависимость между какими величинами устанавливается по закону Ома для участка цепи?

Ответ:

48. Заполните таблицу:

0,15 А

25мА

140 мкА

0,02А

1,7 А

420 мкА

?мА

?мкА

?мА

?мкА

?мА

49. Заполните таблицу:

0,2 В

15 кВ

0,03 МВ

25 мВ

1200 мкВ

220 В

?мВ

?КВ

?мкВ

?КВ

50. Как изменится ток в цепи, если увеличится напряжение?

Ответ:

51. Электрическая лампочка включена в сеть напряжением 220 в. Какой ток будет проходить через лампочку, если сопро­тивление ее нити 240 Ом?

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

52. Электропаяльник, включенный в сеть с напряжени­ем 220 в, потребляет ток 0,3 а. Определите сопротивление электропаяльника.

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

53. Из медной проволоки длиной 160 м и сечением 0,8 мм2 изготовлена катушка. Определите падение напряжения на ка­тушке при токе в 10 а.

Дано:

Найти:

Решение:

Ответ:

Напишите формулу закона Ома для полной цепи:

Между какими величинами устанавливается зависимость по закону Ома для полной цепи?

Ответ:

Закон ома для участка цепи

Закон Ома для участка цепи

Образовательная цель

Формирование представлений о зависимости силы тока от напряжения на участке цепи и его сопротивления; механизме протекающих при этом процессов в проводнике под действием сил электрического поля.

Развивающая цель

Развивать умение наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов; продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

Воспитательная цель

Развивать познавательный интерес к предмету, тренировка рационального метода запоминания формул; показать роль физического эксперимента и физической теории в изучении физических явлений.

Тип урока

Изложение нового материала.

Вид урока

Беседа, рассказ.

Оборудование

Демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока В-24, ключ, соединительные провода.

Задачи урока:

  1. усвоить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;

  1. усвоить, что сила тока на участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным;

  1. знать закон Ома для участка цепи;

  1. уметь наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты демонстрационного эксперимента;

  1. уметь определять силу тока, напряжения по графику зависимости между этими величинами и по нему же – сопротивление проводника;

  1. уметь применять закон Ома для участка цепи при решении задач.

План урока:

Этапы урока

Деятельность учителя

Деятельность ученика

1. Организационный момент.

Сообщение плана работы на уроке

2. Актуализация знаний.

Опрос учащихся

3. Изложение нового материала.

Просмотр медиа-лекции

Внимательно смотрят

Установление зависимости между I, U, R.

Слушают учителя

Демонстрация опытов, заполнение таблиц.

Наблюдают и делают выводы.

Общий вывод закона

Записывают в тетради

4. Закрепление.

Решение задачи

Записывают в тетрадь

5. Подведение итога урока.

Беседа с учащимися

6. Домашнее задание.

7. Предложение и замечания по уроку.

На предыдущем уроке вы познакомились с физическими величинами:

сила тока, напряжение, сопротивление. Давайте дадим небольшую характеристику каждой из этих величин по плану:

  1. Назвать величину, определение.

  2. Что характеризует величина?

  3. Как обозначается?

  4. В каких единицах измеряется?

Три ученика выходят к доске и вытягивают название величины и дают их характеристики:

1. Напряжение.

2. Характеризует электрическое поле.

3. U

4. вольт.

1. Сила тока.

2. Характеризует электрический ток в проводнике.

3. I

4. ампер.

1. Сопротивление.

2. Характеризует сам проводник.

3. R

4. Ом.

Итак, ребята, скажите какие физические величины определяют электрический ток в цепи?

Сила тока, напряжение, сопротивление.

Скажите, существует ли зависимость между силой тока и напряжением?

Как она называется?

Прямо пропорциональная.

Правильно.

На сегодняшнем уроке нам необходимо решить следующую задачу:

выяснить, как зависит сила тока на участке цепи от приложенного напряжения и величины сопротивления одновременно. Это является главной целью нашего урока.

Итак, работу на сегодняшнем уроке будем проводить по этапам.

Сначала установим зависимость силы тока от напряжения, запишем математически эту зависимость и проверим на опыте.

Второй этап будет состоять в установлении зависимости между силой тока т сопротивлением, при постоянном напряжении; запишем результаты в таблицу, сделаем вывод о характере этой зависимости.

На третьем этапе мы совместно сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от напряжения и сопротивления, т.е. решим основную задачу урока.

Ребята, зависимость силы тока от напряжения и сопротивления, с которой мы сегодня познакомимся, была впервые установлена немецким ученым Георгом Омом в 1827 году, и поэтому носит название закона Ома для участка цепи.

Откройте тетради и запишите тему урока: «Закон Ома для участка цепи».

Включить медиа-лекцию.

Давайте с вами посмотрим, как же все-таки устанавливается эта зависимость между I, U и R.

Итак, сила тока прямо пропорциональна напряжению. А так ли это?

Убедимся в этом на опыте.

На демонстрационной доске собрана цепь:

вольтметр

сопротивление

ключ

источник тока

Подаю напряжение на концы проводника 4В. Какую силу тока показывает амперметр? 0,4А.

Я увеличу напряжение до– 6В.

Изменились ли показания амперметра?

Да, сила тока в цепи 0,6А.

Т.е. увеличивая напряжение, сила тока тоже увеличилась .

Запишем полученные результаты в таблице.

Вывод: I ~ U.

А что мы можем сказать о сопротивлении проводника. Изменилась оно или нет?

Нет, оно постоянно:

R= cons t.

Итак, экспериментально мы доказали, что I ~ U, при R=cons t.

Теперь перейдем ко второму этапу наших рассуждений, т.е. установим зависимость между силой тока и сопротивлением.

Ребята, подумайте и скажите: будет ли одинаковой сила тока в проводнике с большим сопротивлением и в проводнике с маленьким сопротивлением?

Конечно, сила тока будет разная.

А в каком случае сила тока будет меньше?

Где больше R.

Итак, давайте убедимся в этом на опыте. Так как в этом случае мы будем устанавливать зависимость между I и R, то U=const. Начертим таблицу в тетрадь и будем ее заполнять по ходу опыта.

U, В

I, А

R, Ом

4

10

0,4

4

5

0,8

Сейчас в цепь включен проводник сопротивлением 0,4 Ом, подано напряжение 4В. Какой ток в цепи?

10 А

Увеличим сопротивление в 2 раза, не меняя напряжение, какой ток в цепи сейчас?

5 А

Итак, глядя на таблицу, что можно сказать о зависимости между силой тока и сопротивлением?

Эта зависимость обратно пропорциональная.

Вывод: I ~ 1/R

Итак, вот мы и подошли к третьему этапу.

Здесь мы должны сделать общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от U и R.

Мы уже знаем две зависимости. И теперь мы объединим эти зависимости в одну формулу. Мы получим с вами один из основных законов электрического тока, который называется законом Ома:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого же участка.

Пользуясь этим законом, мы можем рассчитать силу тока, зная напряжение и сопротивление, то есть, зная две величины мы всегда можем найти третью.

Итак, ребята, между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

Как зависит сила тока от напряжения?

Как зависит сила тока от сопротивления?

Как формулируется закон Ома?

И в заключении нашего урока давайте решим такую задачу.

Н

I, A

а графике изображены зависимости силы тока от напряжения для проводников А и В. какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?

У проводника В при U=6B, I=1A.

У проводника А при U=6B, I=3A.

По закону Ома, чем больше сила тока, тем меньше сопротивление. Следовательно, проводник В обладает большим сопротивлением.

Ребята, что сегодня вы узнали на уроке?

Домашнее задание:

Задания для студентов на 04.10.21. гр. ТО 107 Электротехника и электроника.

107 ТО. ОП 03. Электротехника и электроника.

Преподаватель; В. П. Шкитенков. Электронный адрес почты schkitenkoff@yandex.ru.

Задание выдано 04.10.2021г. Задание выполнить до 6.10.2021г

Раздел: Электрические цепи постоянного тока.

Тема: Основные законы электротехники. Закон Ома для замкнутой электрической цепи и для участка цепи.

Задание:

I.Переписать в лекционную тетрадь лекцию. Изучить.

Закон Ома для участка цепи.

U

I

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:

Где: I – сила тока в [А]. U – электрическое напряжение в [В]. R – электрическое сопротивление в [Ом].

Важное следствие падение напряжения на участке электрической цепи.

U = IR

На каждом сопротивлении R при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙R, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Пример

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением R=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А

Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙R=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=0.03∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения Rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: R=ρ∙l/S, откуда l=(R∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.

Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.

Закон Ома для полной цепи.

В источнике тока из-за действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов и отдают им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока, таким образом, источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним r.

Закон Ома для замкнутой цепи связывает силу тока в цепи, ЭДС и полное сопротивление цепи:

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению

Где: I – сила тока в [А]. Е – ЭДС в [В]. R – электрическое сопротивление внешней цепи [Ом]. r – внутреннее сопротивление источника ЭДС.

Важные следствия.

1. Короткое замыкание

При коротком замыкании, когда внешнее сопротивление стремится к нулю сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением и может оказаться очень большим и тогда провода могут расплавиться, что может привести к опасным последствиям.

Для электрических генераторов, кислотных аккумуляторов, короткое замыкание опасно – оно может вывести из строя эти источники электрической энергии.

Для защиты электрической аппаратуры от токов коротких замыканий (кз) применяют различную защиту: плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловое реле.

2. Напряжение на зажимах источника энергии (генератора) равно разности между ЭДС и падением напряжения на внутреннем сопротивлении этого источника.

U = E – Ir

При разомкнутой цепи (режим холостого хода) I =0 U =E, напряжение на зажимах источника равно ЭДС.

Задача.

ЭДС батарейки карманного фонарика — 3,7 В, внутреннее сопротивление 1,5 Ом. Батарейка замкнута на сопротивление 11,7 Ом. Каково напряжение на зажимах батарейки?

Решение:

Напряжение рассчитывается по формуле:

Чтобы найти силу тока применим закон Ома для полной цепи:

Делаем расчёт:

Ответ: U = 3,28 В.

II. Решить предыдущую задачу используя зависимость U = E – Ir

III. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ФОРМУЛЫ

Электродвижущая сила

Сила тока

Сопротивление

Разность потенциалов

Закон Ома для участка цепи

Правильный ответ:

ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ

ФОРМУЛЫ

Электродвижущая сила

Сила тока

Сопротивление

Разность потенциалов

Закон Ома для участка цепи

IV. Тестовые задания Выберите один из правильных ответов на вопрос.

Номер варианта студент выбирает в зависимости от начальной буквы фамилии студента:

Вариант 1 — Ф Х Ц Ч Ш Щ Ю Вариант 2 — Ж З И К Л М Я

Вариант 3 — А Б В Г Д Е Э Вариант 4 — Н О П Р С Т У

Вариант 1 21897

1. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для

участка цепи?

1. I; E; R. 2. U; E; R. 3. I; U; R. 4. G; R; U. 5. B; Ф; U.

2. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:

сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.

1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).

3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм) .

3. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.

Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении

27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.

1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.

4. Перевести единицы измерения электрического тока 0,02А в кА и мА.

1. 0,0002кА. 2мА. 2. 20кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.

5. Через спираль кипятильника протекает ток 0,5А при напряжении 220В. Каково сопротивление спирали?

1. 1100 Ом. 2. 11 кОм. 3. 2,2 мОм. 4. 0,44 кОм.

Вариант 2 69813

1. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для

участка цепи?

1. I; E; R. 2. U; E; R. 3. B; Ф; U 4. G; R; U. 5. I; U; R.

2. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:

сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.

1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).

3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).

3. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.

Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении

27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.

1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.

4. Перевести единицы измерения электрического тока 0,02А в кА и мА.

1. 0,0002кА. 2мА. 2. 20кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.

5. Через спираль кипятильника протекает ток 0,5А при напряжении 220В. Каково сопротивление спирали?

1. 1100 Ом. 2. 0,44 кОм. 3. 11 кОм. 4. 2,2 мОм.

Вариант 3 87220

1. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:

сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.

1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).

3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).

2. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для

полной цепи?

1. I; E; R; U. 2. U; E; R; G. 3. B; Ф; U 4. G; R; U; ; r. 5. I; Е; R; r.

3. Перевести единицы измерения электрического тока 0,2А в кА и мА.

1. 0,0002кА. 200мА. 2. 200кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.

1. 543,4 Ом. 2. 0,089 кОм. 3. 0,011 кОм. 4. 2,2 мОм.

5. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.

Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении

27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.

1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.

Вариант 4 29206

1. Какой буквой обозначаются и в каких единицах измеряются:

сила тока, напряжение, ЭДС, сопротивление, проводимость.

1. I (A), U(B), E(B), R(Cм) G(Oм). 2. Е (A), U(B), I(B), R(Cм) G(Oм).

3. I (A), U(B), E(B), R(Oм) G(См). 4. I (В), U(B), E(А), R(Cм) G(Oм).

2. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для

полной цепи?

1. I; E; R; U. 2. U; E; R; G. 3. B; Ф; U 4. G; R; U; ; r. 5. I; Е; R; r.

3. Перевести единицы измерения электрического тока 0,2А в кА и мА.

1. 0,0002кА. 200мА. 2. 200кА. 0,002мА. 3. 0, 00002кА. 20мА.

1. 543,4 Ом. 2. 0,089 кОм. 3. 0,011 кОм. 4. 2,2 мОм.

5. Генератор постоянного тока с внутренним сопротивлением 0,3 Ом.

Определить ЭДС генератора, если при включении его на сопротивлении

27,5 Ом на зажимах генератора установится напряжение 110 В.

1. 11,12 В 2. 33 В. 3. 4В. 4. 400 В. 5. 111,2 В.

Задания выполнять письменно в лекционной тетради переснять или отсканировать переслать на почту schkitenkoff@yandex.ru.

Если, что непонятно пишите на почту schkitenkoff@yandex.ru.

С уважением Владимир Петрович.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Г.В. Ярочкина. Основы электротехники М «Академия» 2015.

Электронные ресурсы.

1. https://resh.edu.ru/subject/lesson/5900/conspect/49361/

2. https://resh.edu.ru/subject/lesson/5901/conspect/48863/

Презентация на тему «закон ома для участка цепи».


1. Обозначение силы тока, единица измерения I, Aq, AU, В 2. Обозначение сопротивления, единица измерения R, AU, ОмR, Ом 3. Обозначение напряжения, единица измерения U, ОмI, ВU, В 4. Формула силы токаI=q/tI=qtU=A/q 5. Формула сопротивленияR= SL/pR= pL/sR= Sp/L 6. Формула напряженияU=A/qU=AqI=q/t

Проверь себя! 1. Обозначение силы тока, единица измерения I, Aq, AU, В 2. Обозначение сопротивления, единица измерения R, AU, ОмR, Ом 3. Обозначение напряжения, единица измерения U, ОмI, ВU, В 4. Формула силы токаI=q/tI=qtU=A/q 5. Формула сопротивленияR= SL/pR= pL/sR= Sp/L 6. Формула напряженияU=A/qU=AqI=q/t 1. Обозначение силы тока, единица измерения I, Aq, AU, В 2. Обозначение сопротивления, единица измерения R, AU, ОмR, Ом 3. Обозначение напряжения, единица измерения U, ОмI, ВU, В 4. Формула силы токаI=q/tI=qtU=A/q 5. Формула сопротивленияR= SL/pR= pL/sR= Sp/L 6. Формула напряженияU=A/qU=AqI=q/t




2. Зависимость силы тока от сопротивления Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению I,А R,Ом 1 График – ветвь гиперболы обратная пропорциональность R ~ I 1 U, В I, А R, Ом1 Ом2 Ом4 Ом 4,5 В 4 А 2 А1 А U — const

1. I ~ U – прямая зав — ть 2. I ~ 1/R – обратная зав — ть Георг Симон Ом (1789–1854) Закон Ома для участка цепи 1827 год Формулировка: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.





15 Рефлексия (отметьте свой вариант ответа в таблице) СужденияДаНет Не знаю На уроке я: 1)узнал много нового; 2)показал свои знания; 3)с интересом общался с учителем и одноклассниками. На уроке я чувствовал себя: 1)свободно; 2)скованно; 3)уютно. На уроке мне понравилось: 1)коллективное решение познавательных задач и вопросов; 2)наглядность; 3)другое (указать).


Слайд 1

Закон Ома для участка цепи
Цель урока: установить зависимость между силой тока, напряжением на участке цепи и сопротивлением этого участка.

Слайд 2

Основные величины, характеризующие электрическую цепь.
Название Что характеризует? Обозначение Единицы измерения Прибор для измер-я, Обозн-е
Напряжение вольт [В] вольтметр
Сила тока ампер [А] Амперметр
Сопротивление проводник R ом [Ом] Омметр
электрическое поле.
U

электрический ток в проводнике.
I
U
A

Слайд 3

Вопрос первый: Как зависит сила тока в цепи от напряжения при постоянном сопротивлении?
U, B I, A R, Oм
const
const
const
1. Собрать схему, представленную на рисунке. 2. Изменяя реостатом силу тока в цепи, найти соответствующее значение напряжения и заполнить таблицу. 3. Построить график зависимости силы тока от напряжения.

Слайд 4

Вопрос второй: Как зависит сила тока в цепи от сопротивления при постоянном напряжении?
U, B I, A R, Oм
const
const
const
1. Собрать схему, представленную на рисунке. 2. Изменяя сопротивление участка цепи R, найти соответствующую силу тока и заполнить таблицу. 3. Построить график зависимости силы тока от сопротивления.

Слайд 5

Выводы:
Первая группа – R = const, I~ U Вторая группа – U = const, I ~ 1/R.

Слайд 6

Тогда сможем записать

Слайд 8

Удобно запомнить!
U
I
R

Слайд 9

Георг Ом (1787-1854)
Родился 16 марта 1787 года в семье слесаря. Отец придавал большое значение образованию детей. Хотя семья постоянно нуждалась, Георг учился сначала в гимназии, а потом в университете. Сначала он преподавал математику в одной из частных школ Швейцарии. Физикой Георг Ом стал интересоваться позже. Свою научную деятельность начал с ремонта приборов и изучения научной литературы. Создание первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований, и Ом сделал важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей. В 1825 году он представил научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят электричество”. Сейчас это сообщение мы называем законом его имени. В честь этого ученого также названа единица сопротивления.

Цель урока: обобщить знания учащихся об электрическом токе и напряжении и установить на опыте зависимость силы тока от напряжения на однородном участке электрической цепи и от сопротивления этого участка, вывести закон Ома для участка цепи.

Задачи урока:

  • Образовательные : закрепить понятия сила тока, напряжение, сопротивление; опытным путем установить зависимость силы тока от напряжения и сопротивления; научить учащихся, используя закон Ома решать расчетные задачи.
  • Развивающие : развивать умения наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать и делать выводы из опытных фактов; формировать навыки культуры проведения физического эксперимента.
  • Воспитательные : развивать познавательный интерес к предмету; приучать учащихся к аккуратности при оформлении решений задач; прививать умения организовывать свою работу в определённом промежутке времени, доброжелательному общению, взаимопомощи, взаимопроверке и самооценке.

Тип урока: урок формирования новых знаний.

Оборудование к уроку: амперметр, вольтметр, источник тока, магазин сопротивлений, ключ, соединительные провода, Презентация «Закон Ома для участка цепи», мультимедийный проектор, компьютер, экран.

План урока

І. Организационный момент.
ІІ. Проверка домашнего задания.
ІІІ. Актуализация знаний.
ІV. Изучение нового материала.
V. Физминутка.
VІ. Закрепление изученного материала.
VІІ. Домашнее задание.
VІІІ. Подведение итогов урока, оценка работ учащихся.
ІХ. Рефлексия.

ХОД УРОКА

І .Организационный момент (самоопределение к деятельности)

Цель: проверить готовность обучающихся, их настрой на работу.

Учитель: Здравствуйте, ребята! Я рада вас видеть на уроке! Посмотрите друг на друга. Улыбнитесь, пошлите друг другу положительные эмоции! Перед вами лежат три карточки с нарисованными на них смайликами. Выберите ту карточку, которая соответствует вашему настроению в данный момент. У вас на столе лежат оценочные листки (Приложение 1 ), куда вы будете вносить оценки за все ваши действия, а в конце выставите итоговую оценку за урок.

ІІ. Подготовка к восприятию нового материала

Цель: подвести учащихся к формулировке цели урока.
На предыдущих уроках мы с вами изучили, что каждая электрическая цепь характеризуется тремя физическими величинами. Давайте вспомним, какими?

Ученик: Сила тока, напряжение, и сопротивление.

Учитель: Дайте небольшую характеристику каждой из этих величин, по плану:

  • Назвать величину.
  • Что характеризует данная величина?;
  • Как обозначается?
  • В каких единицах измеряется?
  • Каким прибором измеряется?
  • По какой формуле вычисляется?

Напряжение

Сила тока

Сопротивление

Напряжение характеризует электрическое поле в проводнике – «пастух» Характеризует электрический ток в проводнике –
какой заряд, то есть сколько электронов пройдут
по проводнику за 1 с
Характеризует сам проводник (или цепь)
Обозначается буквой U Обозначается буквой I Обозначается буквой R
Единица напряжения 1 В Единица напряжения 1 А Единица измерения 1 Ом
Измеряется вольтметром Измеряется амперметром Измеряется омметром
Вычисляется по формуле: Вычисляется по формуле: Вычисляется по формуле:

Эти физические величины мы изучали по отдельности, но ведь они существуют и характеризуют нечто общее – электрическую цепь. Значит, они должны быть связаны между собой. На прошлом уроке мы установили зависимость между силой тока и напряжением. Какая это зависимость?

Ученик: Чем больше напряжение, тем больше сила тока, и наоборот: чем меньше напряжение, тем меньше сила тока.

Учитель: А как называется такая зависимость?

Ученик: Прямая зависимость!

Учитель: Графиком этой зависимости будет прямая! Мы установили зависимость между силой тока и напряжением, но у нас еще есть третья величина – сопротивление. И мы не знаем, как связаны эти величины. Как вы думаете, какова цель нашего сегодняшнего урока?

Ученики: Выяснить зависимость между тремя величинами: силой тока, напряжением и сопротивлением.

Учитель: Цель урока мы с вами поставили. И эту зависимость мы будем искать опытным путем.

ІІІ. Актуализация опорных знаний (фронтальная работа с классом)

Цель: подвести учащихся к формулировке темы урока.

Учитель: Чтобы узнать тему нашего сегодняшнего урока, необходимо разгадать кроссворд (Приложение 2 ) и отгадать выделенное слово по вертикали. (Каждый выполняет эту работу самостоятельно, а потом мы проверяем).

Вопросы к кроссворду:

  • Бывает положительным, бывает отрицательным. (Заряд)
  • Как включают вольтметр в цепь? (Параллельно)
  • Единица измерения электрического заряда (количества электричества) в Международной системе единиц (СИ). (Кулон)
  • Упорядоченное движение заряженных частиц. (Ток)
  • Физическая величина, характеризующая электрическое поле, которое создаёт ток. (Напряжение)
  • Единица напряжения. (Вольт)
  • Прибор для измерения напряжения. (Вольтметр)
  • Прибор для измерения силы тока. (Амперметр)

Учитель: Какое выражение мы получили?

Ученики: Закон Ома.

Учитель: Тема нашего сегодняшнего урока – Закон Ома. Откройте тетради и запишите
тему урока: «Закон Ома для участка цепи».

ІV. Изучение нового материала (работа в группах)

Цель: Выяснить экспериментальным путем зависимость силы тока на участке цепи от сопротивления проводника.
Чтобы рассмотреть зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением, нужно обратиться к опыту. Немецкий ученый – философ И. Кант сказал так: “Все наше знание начинается с опыта”.
Разделимся на 2 группы. Первая группа выяснит, как зависит сила тока от напряжения на участке цепи при постоянном сопротивлении этого участка, вторая – как сила тока зависит от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах. А затем мы совместно сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от напряжения и сопротивления, т.е. решим основную задачу урока.
На столах у вас есть все необходимое оборудование, а также схемы, инструкции по выполнению эксперимента и таблицы, которые необходимо заполнить (Приложение 3 ).
Техника безопасности при работе с электроприборами:

  • На рабочем месте провода располагайте аккуратно, плотно соединяйте клеммы с приборами.
  • После сборки всей электрической цепи, не включайте до тех пор, пока всё не проверит учитель.
  • Все изменения в электрической цепи можно проводить только при выключенном источнике электропитания.
  • По окончании работ отключите источник электропитания и разберите электрическую цепь.

1 группа

2 группа

Инструкция по выполнению исследования

U, B I, A R, Ом
const
const
const
const

Внимательно следите за правильностью подключения измерительных приборов!

Учитель: Послушаем выводы 1 группы.

Учащиеся: С увеличением напряжения сила тока в проводнике возрастает при постоянном сопротивлении, т.е. при R = const, I ~ U .

Учитель: Послушаем выводы 2 группы.

Учащиеся: С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается, т.е. при U = const, I ~ 1/R.

Учитель: Тогда сможем записать:

Мы получили математическую запись закона Ома, который читается так: “Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению”. Данный закон немецкий физик Георг Ом открыл в 1827 году.

Учащийся: Историческая справка (доклад ученика) (Приложение 4 )

Учитель: Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.
Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника.

Этот закон является основным в электротехнике, радиотехнике, в работе всех электрических устройств. Не знаешь закона Ома – сиди дома! Применяя основной закон электрической цепи (закон Ома), можно объяснить многие природные явления, которые на первый взгляд кажутся загадочными и парадоксальными. Например, всем известно, что любой контакт человека с электрическими проводами, находящимися под напряжением, является смертельно опасным. Всего лишь одно прикосновение к оборвавшемуся проводу высоковольтной линии способно убить электрическим током человека или животное. Но в то же время, мы постоянно видим, как птицы спокойно усаживаются на высоковольтные провода электропередач, и ничто не угрожает жизни этих живых существ. Тогда как же найти объяснение такому парадоксу?
А объясняется подобное явление довольно просто, если представить, что находящаяся на электрическом проводе птица – это один из участков электрической цепи, сопротивление которого значительно превышает сопротивление другого участка той же цепи (то есть небольшого промежутка между лапками птицы). Следовательно, сила электрического тока, воздействующая на первый участок цепи, то есть на тело птицы, будет совершенно безопасной для неё.
Однако полная безопасность гарантирована ей только при соприкосновении с участком высоковольтного провода. Но стоит только птице, усевшейся на линию электропередач, задеть крылом или клювом провод или какой-либо предмет, находящийся вблизи от провода (например, телеграфный столб), то птица неминуемо погибнет. Ведь столб непосредственно связан с землёй, и поток электрических зарядов, переходя на тело птицы, способен мгновенно убить её, стремительно двигаясь по направлению к земле. К сожалению, по этой причине в городах гибнет немало птиц.
Для защиты пернатых от губительного воздействия электричества зарубежными учеными были разработаны специальные устройства – насесты для птиц, изолированные от электрического тока. Такие приспособления размещали на высоковольтных линиях электропередач. Птицы, усаживаясь на изолированный насест, могут без всякого риска для жизни прикасаться клювом, крыльями или хвостом к проводам, столбам или кронштейнам.

V. Физминутка

Цель: Сохранение здоровья школьников, поддержание тонуса.

VІ . Закрепление изученного материала

Цель: проверка уровня усвоения материала и умения применять на практике.

Учитель:

а) Вернемся к закону, который мы получили, и посмотрим, как его можно применять для расчета одной величины, зная две другие.

Познакомимся с классификацией задач по теме «Закон Ома»:

б) Решение задач.

I. Логические задачи на понимание взаимосвязи между током, напряжением и сопротивлением цепи

(Ответ: так как сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению в ней, то при увеличении напряжения в 4 раза и сила тока увеличится в 4 раза (при неизменном сопротивлении цепи)).

2. Сопротивление цепи увеличили в 2 раза. Как изменится сила тока, если напряжение в цепи останется неизменным?

(Ответ: так как сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению цепи, то при увеличении сопротивления в 2 раза сила тока уменьшится в 2 раза (при неизменном напряжении)).

II. Расчетные задачи на применение закона Ома

1. Напряжение на зажимах электрического утюга 220 В, сопротивление нагревательного элемента (спирали внутри корпуса) равно 50 Ом. Чему равна сила тока в нагревательном элементе?

2. Сила тока в спирали электрической лампы 0,7 А, сопротивление лампы 310 Ом. Определить напряжение, под которым находится лампа.

3. Сила тока в спирали электрической плитки равна 5 А. Напряжение, под которым находится плитка, равно 200 В. Определить сопротивление спирали.

III. Задача-график

Пользуясь графиком зависимости силы тока от напряжения между его концами, определить сопротивление этого проводника.

VІІ. Домашнее задание: § 44, упр.29 (2,3,4).

Инструктаж по выполнению домашнего задания.

VІІІ. Подведение итогов урока

Цель: Соотнесение поставленных целей достигнутым результатам.

Сегодня на уроке вы познакомились с одним из важных законов при изучении электрических явлений “Закон Ома для участка цепи”. Научились устанавливать зависимость физических величин путем проведения эксперимента, решения задач.
1. Между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?
2. В какой формуле выражена эта взаимозависимость?
3.Что понравилось на уроке?
4. Какие задания вам показались наиболее интересными? Трудными? Важными?

– А сейчас поставьте итоговое количество баллов в свой оценочный лист. Согласно, него, я выставлю оценку за этот урок.

ІХ. Рефлексия (показать картинку со смайликом).

  • На уроке было комфортно и все понятно.
  • На уроке немного затруднялся, не все понятно.
  • На уроке было трудно, ничего не понял.

Заряд

Сила тока

Время

Напряжение

Работа


Проверь себя!

U, Ом

4. Формула силы тока

U, Ом

U, В

R, Ом

5. Формула сопротивления

I, В

6. Формула напряжения

R= SL/ ρ

U, В

R= ρ L/s

R= S ρ /L


Соотнеси величины и единицы их измерения, обозначения

Заряд

Сила тока

Время

Напряжение

Работа


Проверь себя!

1. Обозначение силы тока, единица измерения

2. Обозначение сопротивления, единица измерения

3. Обозначение напряжения, единица измерения

U, Ом

4. Формула силы тока

U, Ом

U, В

R, Ом

5. Формула сопротивления

I, В

6. Формула напряжения

U, В


Цель урока:

  • установить зависимость между силой тока, напряжением на участке цепи и сопротивлением этого участка.



Первая серия опытов

  • Устанавливается зависимость I от U
  • R остается неизменной (R=2Ом)

Сделайте вывод

Зависимость прямо пропорциональная


Вторая серия опытов

  • Устанавливается зависимость I от R
  • U остается неизменным U=4 В

Сделайте вывод

Зависимость обратно пропорциональная

0 1 2 3 4 5 6


Формулировка:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению


Математическая запись закона:


Магический треугольник:


Ом вырвал у природы так долго

скрываемую тайну и передал ее

в руки современников»

Ломмель Эуген Корнелиус Йозеф


Какую силу тока показывает амперметр А3 ?


Примеры решения задач

  • Определите силу тока в электрочайнике, если он включен в сеть с напряжением 220 В, а сопротивление нити накала при работе чайника 40 Ом.

I=220В/40 Ом=5,5А

Ответ: 5.5 А


Чему равно сопротивление лампочки?


Решим задачу

На рисунке изображены графики зависимости силы тока от напряжения для двух проводников А и В. Какой из этих проводников обладает большим сопротивлением?


II вариант

I вариант

1. По данным приведенным на

рисунке определите показания

вольтметра.

1. По данным приведенным на

рисунке определите показания

амперметра.

2. Лампа рассчитана на

напряжение 6В и силу тока 4 А.

Каково сопротивление лампы?

2. Лампа рассчитана на

напряжение 127 В, имеет

сопротивление 254 Ом.

Вычислите силу тока в лампе.


ПОДВЕДЕМ ИТОГИ .

СФОРМУЛИРУЙТЕ ЗАКОН ОМА.

КАК ИЗМЕНИТСЯ СИЛА ТОКА НА УЧАСТКЕ ЦЕПИ, ЕСЛИ ПРИ НЕИЗМЕННОМ СОПРОТИВЛЕНИИ УВЕЛИЧИВАТЬ НАПРЯЖЕНИЕ НА ЕГО КОНЦАХ?

КАК ИЗМЕНИТСЯ СИЛА ТОКА, ЕСЛИ ПРИ НЕИЗМЕННОМ НАПРЯЖЕНИИ УВЕЛИЧИТЬ СОПРОТИВЛЕНИЕ УЧАСТКА ЦЕПИ?

КАК С ПОМОЩЬЮ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА МОЖНО ИЗМЕРИТЬ СОПРОТИВЛЕНИЕ ПРОВОДНИКА?

Домашнее задание:

§ § 42,44. упр. 17(2),19 (4,6)

Подготовить сообщение с презентацией «Георг Ом», «Роль электричества в современной жизни»


Когда немецкий электротехник Георг Симон Ом положил на стол ректора Берлинского университета свою диссертацию, где впервые был сформулирован этот закон, без которого невозможен ни один электротехнический расчет, он получил весьма резкую резолюцию. В ней говорилось, что электричество не поддается никакому математическом описанию, так как электричество — это собственный гнев, собственное бушевание тела, его гневное Я, которое проявляется в каждом теле, когда его раздражают. Ректором Берлинского университета был в те годы Георг Вильгельм Фридрих Гегель.


Родился в Эрлангере, в семье бедного слесаря. Мать Георга — Мария Елизавет, умерла при родах, когда мальчику исполнилось десять лет. Отец его — Иоганн Вольфганг, весьма развитой и образованный человек, с детства внушал сыну любовь к математике и физике, и поместил его в гимназию, которая курировалась университетом; по окончании курса в 1806 г. Наиболее известные работы Ома касались вопросов о прохождении электрического тока и привели к знаменитому «закону Ома», связывающему сопротивление цепи гальванического тока, электродвижущей в нём силы и силы тока, и лежащему в основе всего современного учения об электричестве.

Лабораторная работа Закон ома для участка цепи

Лабораторная работа № 8. Изучение закона Ома для участка цепи.

Цель работы: установить зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением участка цепи.

   Оборудование: амперметр, вольтметр, источник питания напряжением 4 В, набор из трёх резисторов сопротивлениями 100 Ом, 200 Ом, 300 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные, виртуальная физическая лаборатория программа «Eleсtron.exe»?

Ход урока

  1. Орг. момент.

2.Откройте тетради и запишите тему урока: « Лабораторная работа № 8. Изучение закона Ома для участка цепи.

На предыдущем уроке вы познакомились с физическими величинами: сила тока, плотность тока, электродвижущая сила, источники тока. Повторим домашнее задание.

Выберите правильный ответ

Ученики выполняют задание, отвечают на вопросы тестов:

Задание № 1

1. Электрическим током называют:

А. Движение электронов по проводнику

Б. Упорядочное движение электронов по проводнику

В. Упорядочное движение электрических зарядов по проводнику

2. Какие превращения происходят в гальванических элементах, элементах Вольта, аккумуляторах?

А. Внутренняя энергия превращается в электрическую

Б. Химическая энергия превращается в электрическую

В. Электрическая энергия превращается в механическую

3. Для получения электрического тока в проводнике необходимо:

А. Создать в нем электрические заряды

Б. Разделить в нем электрические заряды

В. Создать в нем электрическое поле

4. За направление электрического тока в цепи принято направление:

А.От отрицательного полюса источника к положительному

Б.От положительного полюса источника к отрицательному

В.По которому перемещаются электроны в проводнике

5.Что представляет собой электрический ток в металлах и какое действие тока на проводник используется в электрических лампах?

А.Упорядочное движение электрических зарядов, химическое

Б. Упорядочное движение положительно и отрицательно заряженных ионов, магнитное

В. Упорядочное движение электронов, тепловое

6. Прибор для измерения силы тока называется:

А.Барометр

Б. Гальванометр

В. Амперметр

7. Формула для определения силы тока:

А. I = q / t

Б. I = q t

В. I = t /q

8. Выразите 0,025 А в миллиамперметрах

А.250 мА

Б. 25 мА

В. 2,5мА

Проверьте ответы:

  1. Задание № 1

  2. Выполните тренировочные вопросы и задания, продолжив предложения:

Сила тока — это :

Единицы силы тока:

Электродвижущая сила- это:

Источники тока:

4.Скажите какие физические величины, определяют электрический ток в цепи?

Сила тока, напряжение, сопротивление.

На сегодняшнем уроке нам необходимо решить следующую задачу:

выяснить, как зависит сила тока на участке цепи от приложенного напряжения и величины сопротивления одновременно. Это является главной целью нашего урока.

Работу на сегодняшнем уроке будем проводить по этапам.

Сначала установим зависимость силы тока от напряжения, запишем математически эту зависимость и проверим на опыте.

Второй этап будет состоять в установлении зависимости между силой тока и сопротивлением, при постоянном напряжении; запишем результаты в таблицу, сделаем вывод о характере этой зависимости.

На третьем этапе мы совместно сделаем общий вывод о том, как зависит сила тока одновременно от напряжения и сопротивления, т.е. решим основную задачу урока.

Ребята, зависимость силы тока от напряжения и сопротивления была впервые установлена немецким ученым Георгом Омом в 1827 году, и поэтому носит название закона Ома для участка цепи.

Давайте с вами посмотрим, как же все-таки устанавливается эта зависимость между I, U и R.

5.Итак, сила тока прямо пропорциональна напряжению. А так ли это?

Убедимся в этом на опыте.

Задание 1.

Установите связь между силой тока , напряжением и сопротивлением участка цепи.

На демонстрационной доске виртуальной лаборатории соберите электрическую цепь:

начертите схему по рис.13.7 учебника, стр 390 в тетради.

сказать из чего состоит цепь: источник тока, резистор, ключ, амперметр, вольтметр

 

Измерить напряжение на концах проводника. Какую силу тока показывает амперметр?

Увеличить напряжение. Изменились ли показания амперметра?

Да, сила тока в цепи изменилась.

Запишем полученные результаты в таблице.

R, Ом

I, А

U, В

U/R

1

2

3

Вывод: U/R.

.

Задание 2.

Определите сопротивления участка цепи, пользуясь законом Ома.

Теперь перейдем ко второму этапу наших рассуждений. начертите схему по рис.13.8 учебника, стр 390 в тетради. Вычислите сопротивление.

Начертим таблицу в тетрадь и будем ее заполнять по ходу опыта.

Сейчас в цепь включен проводник сопротивлением 0,4 Ом, подано напряжение 4В. Какой ток в цепи?

10 А

Увеличим сопротивление в 2 раза, не меняя напряжение, какой ток в цепи сейчас?

5 А

Итак, глядя на таблицу, что можно сказать о зависимости между силой тока и сопротивлением?

Эта зависимость обратно пропорциональная.

Вывод: I ~ 1/R

Итак, вот мы и подошли к третьему этапу.

Задание 3. Определите напряжение на участке цепи, пользуясь законом Ома. Начертите схему по рис.13.9 учебника, стр 390 в тетради.

Мы уже знаем две зависимости. И теперь мы объединим эти зависимости в одну формулу, найдем напряжение U=IR. Сделайте вывод.

Пользуясь этим законом, мы можем рассчитать силу тока, зная напряжение и сопротивление, то есть, зная две величины мы всегда можем найти третью.

Задание 4. Начертите схему по рис.13.9 учебника, стр 391 в тетради.

Итак, ребята, между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Как зависит сила тока от напряжения?

Прямо пропорционально.

Как зависит сила тока от сопротивления?

обратно пропорционально. Сделайте вывод.

6. Закрепление материала

  1. Динамическая пауза «Отгадать слова»

РЕМАП (единица физической величины) АМПЕР

ЛУНОК (единица физической величины) КУЛОН

РОЗОЛТИЯ (тело, которое сделано из диэлектрика) ИЗОЛЯТОР

НОРТКЕЛЭ (частица, обладающая самым маленьким зарядом в природе) ЭЛЕКТРОН

  1. Рефлексия.

Ребята, что сегодня вы узнали на уроке?

1. Сила тока.

2. Характеризует электрический ток в проводнике.

3. I

4.   ампер.

1. Сопротивление.

2. Характеризует сам проводник.

3. R

4.  Ом.

1. Напряжение.

2. Характеризует электрическое поле.

3. U

4.  вольт.

8. Запишите домашнее задание: §9.3

9. Подведение итогов урока. Контрольные вопросы 1. Что такое электрический ток? 2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится? 3. Какова единица измерения силы тока? 4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь? 5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится? 6. Какова единица измерения напряжения? 7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь? 8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится? 9. Какова единица измерения сопротивления? 10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Оцените свою деятельность на уроке

Задание

Баллы

1тесты

 

2 №1

 

3 №2

 

4 №3

 

5 №4

 

Итого:

 

10-15 баллов – «3»

15-20 баллов  — «4»

20-25 баллов – «5»

Конспект урока «Закон Ома для участка цепи» по физике для 8 класса

Конспект открытого урока в 8 классе по теме : « Закон Ома для участка цепи»

Дата: 20.12.2011 г.

Тип урока: изучение нового материала

Технология: проблемное обучение.

Цели урока:

Образовательная:  научить обучающихся применению закона Ома для участка цепи путем проведения эксперимента на установление зависимости.

Развивающая: развивать умение наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов; продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.

Воспитательная: развивать познавательный интерес к предмету, создание условий для формирования мыслящей личности, способной к самовыражению.

Оборудование к уроку:

 компьютер, мультимедийный проектор, экран, запись на доске, учебник, тетради, разработанная презентация, демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода.

Демонстрации:

  1. Зависимость силы тока от сопротивления проводника при постоянном напряжении;

  2. Зависимость силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении участка цепи.

План урока

Этап урока

Приемы и методы

Время (мин.)

1

Организационный момент

Обращение учителя

2

2

Актуализация опорных знаний

Работа с творческим и с тестовым заданием

10

3

Изучение нового материала

Беседа, демонстрация эксперимента, использование наглядности: компьютерная модель.

20

4

Первичное закрепление нового материала

Фронтальный опрос, беседа,

5

5

Инструктаж о домашнем задании

Сообщение учителя, запись на доске.

2

6

Подведение итогов урока

Беседа.

1

Ход урока:

1.Организационный момент.

Учитель:

Здравствуйте ребята! Сегодня мы начнем изучение новой темы в разделе физики 8 класса, которая поможет определить зависимость силы тока от сопротивления проводника при постоянном напряжении и зависимость силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении участка цепи. Попробуем самостоятельно получить формулировку закона Ома. Выступая в роли исследователей, вам самим придётся анализировать увиденное на уроке, делать выводы, объяснять результаты. Но путь поиска подскажет вам ряд заданий, которые вы должны выполнить. Перед вами оценочный лист учащегося. В него вы будете вносить баллы за выполненные задания.

ОЦЕНОЧНЫЙ ЛИСТ УЧАЩЕГОСЯ

Фамилия:___________________________

Имя:_________________________________

Учебные элементы

Общее количество баллов

1. Творческое задание

 

2. Тестовое задание

 

3. Практическое задание

 

Итоговое количество баллов:

Оценка:

2.Актуализация опорных знаний.

Первое задание творческое:

1 ряд: На предоставленном рисунке есть ошибки, исправьте их.

2 ряд: Перед вами физическое лото. На маленьких карточках написаны определения. Если они соответствуют рисунку, изображенному на большой карточке, то вы их на неё накладываете.

3 ряд: Из кубиков соберите формулы физических величин, характеризующих любую физическую цепь и дайте им определение.(Сила тока, сопротивление, напряжение).

Затем проводится проверка заданий по рядам и выставляются баллы в оценочный лист.

Учитель:

— Ребята с первым заданием вы справились. Молодцы! Теперь вам предстоит выполнить тестовое задание.

Второе задание — тестовое.

Тест «Характеристики электрического тока»

Таблица 1

Вопрос

Варианты ответов

1

1 балл

Что является носителем электрического тока в металлах?

Е) атомы;
Ж) ионы;
З) электроны;
И) протоны;

2

1 балл

Среди приведенных выражений найдите формулу силы тока

А) I=q/t 
Б) I=PU
В) I=qt
Г) I=UR

3

1 балл

Выразите 0,025В в милливольтах

И) 250 мВ
К) 25 мВ
Л) 2,5 мВ
М) 0,25 мВ

4

1балл

Как следует включать амперметр в цепь?

Н) последовательно, независимо от полюсов;
О) последовательно, учитывая полярность
П) параллельно независимо от полюсов;
Р) параллельно, учитывая полярность

5

1балл

Определите цену деления и предел измерения вольтметра

Н) 0,5 В и 5,5 В;
О) 1 В и 5, 5 В;
П) 0,5 В и 8 В;
Р) 1 В и 8 В

6

2 балла

При прохождении по проводнику электрического заряда, равного 6 Кл, совершается работа 660 Дж. Чему равно напряжение на концах этого проводника?

О) 110 В;
П) 220 В;
Р) 330 В;
С) 666 В.

7

2 балла

Два мотка проволоки одинакового сечения имеют соответственно длину 50м и 150м. Какой из них обладает большим сопротивлением и во сколько раз?

К) Первый в 3 раза;
Л) Первый в 9 раз;
М) Второй в 3 раза;
Н) Второй в 9 раз.

8

3 балла

Как изменится сопротивление проводника, если его длину увеличить вдвое, а толщину уменьшить вдвое?

А) Увеличится в 8 раз
Б) Увеличится в 4 раза;
В) Увеличится в 2 раза; 
Г) Не изменится.

Результат тестирования оценивается моментально, т. к. в ответе зашифровано название темы урока «Закон Ома», и тут же заносится в индивидуальную карту успешности ученика.

3.Изучение нового материала

(использование технологии проблемного обучения:

факт →гипотеза → модель → эксперимент)

Учитель:

— Молодцы! И с этим заданием вы справились! Давайте проверим, что у нас получилось: Закон Ома. Данное словосочетание соответствует теме нашего урока «Закон Ома для участка цепи» (слайд 1).

В 1867 г ученый Г. Ом установил зависимость физических величин: сила тока, напряжение, сопротивление (слайд 2).

— От каких факторов зависят величины I, U, R?

Ученики (факт): I от q в единицу времени 
U – это характеристика поля.
R от длины проводника l, от площади поперечного сечения S, от рода вещества проводника p.

Учитель (гипотеза):

— Данные величины связаны между собой. Как связаны данные величины?

Ученики:

— Мы не знаем.

Учитель:

Вы хотите ответить на этот вопрос?

Ученики:

— Нам интересно узнать эту зависимость.

Учитель (модель):

После многочисленных опытом Г.Ом установил, что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого же участка (слайд 3).

Чтобы наглядно рассмотреть зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением, нужно обратиться к опыту. Запомните, чтобы установить зависимость одной величины от другой, одна величина должна быть постоянной.

Сегодня вам предстоит самостоятельно повторить опыт, проведенный Г.Омом на практике и установить взаимосвязь электрических величин (эксперимент).

Каждой группе предлагается оборудование: источники тока, ключ, амперметр, вольтметр, реостат, соединительные провода.

Учащиеся с нечётной нумерацией устанавливают зависимость силы тока от напряжения, группы с чётной нумерацией – от сопротивления (не менее 5 экспериментов каждая). Отчёт каждая группа оформляет на доске в виде таблицы и графика зависимости I(U) или I(R). Весь коллектив делает общий вывод и сравнивает его с предложенной ранее формулировкой закона.

Практическое задание: Установим зависимость между I, U и R.

Выясним зависимость I = f (U) экспериментально. Соберем на столе электрическую цепь по схеме. Построим график зависимости I = f (U).

I, A

0,4

0,6

0,8

U, B

2

3

4

Сила тока зависит от сопротивления участка цепи.

Учащиеся строят график и делают вывод: «Во сколько раз увеличивается напряжение U на участке цепи, во столько же раз увеличится сила тока.

Что показал эксперимент? Какая это пропорциональность? Вывод: I ~ U

Экспериментально выясним зависимость силы тока I от сопротивления R при постоянном напряжении.

Что показал эксперимент? Какая это пропорциональность? Вывод: I ~ 1/R

Эксперимент показал, что при уменьшении сопротивления сила тока увеличивается, т.е. сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

Проверяем правильность выполнения практического задания с помощью графиков и выводов. Ребята самостоятельно оценивают правильность выполнения задания и заносят баллы в оценочный лист.

4.Первичное закрепление нового материала

  • Между какими величинами устанавливает связь физический закон?

  • Как сила тока зависит от напряжения?

  • Как сила тока зависит от сопротивления?

5.Инструктаж по выполнению домашнего задания.

Домашнее задание § 12, упр.10(1,3)

6.Подведение итогов урока.

Учитель:

— Ребята, сегодня на уроке вы познакомились с одним из важных законов при изучении электрических явлениях “Закон Ома для участка цепи”. Научились на основе фактов, выдвижения гипотезы, предлагаемой модели, устанавливать зависимость физических величин путем проведения эксперимента. Мне бы хотелось бы узнать:

1.Что понравилось на уроке?

2.Что вы хотели выполнить ещё раз?

Поставьте себе оценки в таблицу с учетом суммы баллов, и мы увидим, справились ли с поставленной задачей на уроке?

«3»- 7-12 баллов;
«4»- 13-23 балла;
«5»- 24-27 балла.

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА ОТКРЫТОГО УРОКА (С ПРЕЗЕНТАЦИЕЙ) «Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи» (8 класс)

Черноморского горотского совета, Одесской области 

     МЕТОДИЧЕСКАЯ   РАЗРАБОТКА   ОТКРЫТОГО   УРОКА

               (С ПРЕЗЕНТАЦИЕЙ)

Аннотация

 

           Данный урок  охватывает тему программы «Электрические явления. Электрический ток»

 

          Во время урока «»Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи» проводятся кратковременные демонстрационные опыты с помощью виртуальной лаборатории, которые

вводятся на разных этапах урока с целью систематизации знаний и решение задач, иллюстрации к объяснению учителя, отработка практических умений.

       Уровень сложности отвечает действующей программе по физике для детей 8 классов  с тяжелыми нарушениями речи. Создана презентация к уроку, которая раскрывает тему на доступном уровне для детей с нарушением речи.

      Урок направлен на повышение качества современного обучения, умение владеть информационными технологиями, использовать их на практике, решать определенные задачи .

       

 

 

Цель урока

Образовательная: Усвоить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;

Усвоить, что сила в участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным;

Знать закон Ома для участка цепи;

Уметь определять силу тока; напряжения по графику зависимости между этими величинами и по нему же – сопротивление проводника;

Уметь наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты демонстрационного эксперимента;

Уметь применять закон Ома для участка цепи при решении задач;

Отрабатывать навыки проверки размерности;

Отрабатывать навыки соотношения полученных результатов с реальными значениями величин.

обобщить знания учащихся об электрическом токе и напряжении и установить на опыте зависимость силы тока от напряжения на однородном участке электрической цепи и от сопротивления этого участка, вывести закон Ома для участка цепи, сформировать знания учащихся о электрическом сопротивлении, добиться понимания и усвоения учащимися алгоритма решения задач на закон Ома.

Коррекционная: учить анализировать полученные данные и делать выводы, способствовать развитию внимания, памяти, речи учащихся.

Воспитательная: воспитать аккуратность при работе с физическими приборами, познавательный интерес к предмету.

Оборудование: ноутбук, проектор, презентация, опорный конспект,

карточки с задания, виртуальная лаборатория, раздаточный материал (опорный конспект).

Методы: объяснительно — иллюстративный.

 

Тип урока: усвоения новых знаний, формирование первичных умений.

            Вид урока: беседа, рассказ, практический эксперимент.

 

 

ХОД УРОКА

План урока

І. Организационный момент.

ІІ. Проверка домашнего задания.

ІІІ. Актуализация знаний.

ІV. Изучение нового материала.

V. Физминутка.

VІ. Закрепление изученного материала.

VІІ. Домашнее задание.

VІІІ. Подведение итогов урока, оценка работ учащихся.

ІХ. Рефлексия.

І. Организационный момент. Здравствуйте. Сегодня, на уроке физики, надеюсь, наша работа будет плодотворной.

ІІ. Проверка домашнего задания.

 ІІІ.Актуализация знаний.

 Но, чтобы узнать новое необходимо вспомнить изученное. Перед вами расположены карточки индивидуального опроса. Подпишите её: ФИ. Ответьте на её вопросы. На работу 3 минуты (играет легкая музыка)

Готовы? А теперь давайте посмотрим, кто на какой ступени. Поменяйтесь с соседом

карточками  для проверки ответов.

Выставили карандашиком оценки. .Молодцы.

ІІ. Подготовка к восприятию нового материала.

Мы сегодня познакомимся с электрическим сопротивлением  и изучим закон Ома для участка цепи. Установим зависимость силы тока от напряжения и сопротивления и закрепим полученные знания.

               Изучая тему “электрические явления”, вы знаете на данном этапе основные величины, характеризующие электрические цепи. Но этого недостаточно знать, физические величины надо рассматривать во взаимозависимости. Вот взаимозависимость мы и будем раскрывать сегодня на уроке.

Чтобы рассмотреть зависимость между силой тока, напряжением , нужно обратиться к опыту. Немецкий ученый – философ И. Кант сказал так:

“Все наше знание начинается с опыта”.

ІІІ. Изучение нового материала.

Мы постараемся выяснить, как зависит сила тока от напряжения в участке цепи при постоянном сопротивлении этого участка и как сила тока зависит от сопротивления проводника, при постоянном напряжении на его концах..

Опыт 1. – Откройте карточку №2- экспериментальную. Верхнюю часть листа мы заполним вместе, а нижнюю — заполните самостоятельно. Внимание на экран

 Через хххххх минут вы должны ответить на вопросы:

  1.  Как зависит сила тока в цепи от напряжения при постоянном сопротивлении?
  2. Как зависит сила тока в цепи от сопротивления при постоянном напряжении?

Внимательно следите за правильностью  измерительных приборов!

Для начало давайте определим цэну деления амперметра и вольтметра.

 

Послушаем выводы   С увеличением напряжения сила тока в проводнике возрастает ,  т.е. сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Эту зависимость впервые вывел теоретически и подтвердил на опыте немецкий физик Георг Ом. Еще с курса математики вам извесно чтотакая зависимость выражается и графически в виде прямой проходящей через начало координат. Построим график.

R = const, I~ U.

 С увеличением сопротивления проводника сила тока уменьшается, т.е. при

U = const, I ~ 1/R.

R – это электрическое сопротивление проводника, то есть чем больше сопротивление проводника — тем сильнее проводник  оказывает противодействие прохождению тока по проводнику.

Сопротивление — Характеризует сам проводник (или цепь)

Обозначается буквой   R

Единица измерения 1   Ом

Измеряется   омметром

 

Тогда сможем записать:

 

 

Это выражение называется законом Ома для участка цепи.

Закон Ома читается так: “сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению”.

Для запоминания формулы закона Ома и последующего его применения для решения задач лучше пользоваться треугольником.

Графическая зависимость силы тока от напряжения называется ВАХ (вольт – амперная характеристика) проводника.

— Было сложно? Не привычно? Устали? Предлагаю провести физкультминутку -Располагаемся удобно, можно остаться в сидячем положении. Физкультминутка юмористическая. Самые спортивные, добавят балл к своей отметке.

-Здорово! Отдохнули?

ІV. Закрепление знаний, умений, навыков.

Давайте закрепим, полученные знания с помощью задач, на основе закона Ома            

V. Подведение итогов урока, оценка работ учащихся.

Подведем итог нашего урока:

— Между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

— В какой формуле выражена эта взаимозависимость?

VI. Домашнее задание: § 29. Ст. 153 упр.29 (5), Историческая справка

Дайте небольшую характеристику каждой из этих величин: напряжение, сила тока, сопротивление.

по плану:

  1. Назвать величину;
  2. Что характеризует данная величина?;
  3. Как обозначается?;
  4. В каких единицах измеряется?

 оценка работ учащихся.

Сегодня мы перед собой поставим основную цель: раскрыть взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участке электрической цепи. Они связаны между собой законом, носящим имя Ома.

 

ІХ. Рефлексия.

 

 

 

 

 

 

Тест:

Вариант 1

1.  Как зависит сила тока от сопротивления проводника?

     А. Сила тока прямо пропорциональна сопротивлению.

     Б. Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению.

     В.. Сила тока равна сопротивлению

     Г. Этой зависимости нет

2.  Математическая запись закона Ома

      А.              Б.             В.  I= UR         Г.

3.  В электрической цепи амперметр показывает 3 А, а вольтметр  6 В. Чему равно сопротивление резистора?

       А. 2 Ом.              Б. 0,5 Ом.            В. 18 Ом         Г. 3 Ом.

4. Напряжение на концах проводника увеличилось вдвое. Как изменилась сила тока, протекающего в проводнике?

      А. Уменьшилась в 2 раза               В. Увеличилась в 2 раза

      Б. Не изменилась                            Г. Уменьшилась в 1,5 раза

5. Можно ли электрическую лампу, рассчитанную на напряжение

127 В, включать в цепь с напряжением 220 В?

    А. Нельзя.  Сила тока в цепи превысит допустимое значение, и лампа перегорит

    Б. Можно. Ничего не произойдет

    В. Можно, но только в цепях с постоянным током.

Вариант 2

1.  Как зависит сила тока от напряжения проводника?

     А. Сила тока пропорциональна напряжению.

     Б. Сила тока обратно пропорциональна напряжению.

     В. Этой зависимости нет.        Г. Сила тока равна напряжению

2.  Формулировка закона Ома.

А. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротив лению и обратно пропорциональна напряжению на этом участке.

Б. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и  обратно пропорциональна его сопротивлению.

    В. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна его сопротивлению и напряжению на этом участке.

     Г. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна произведению его сопротивления и напряжения на этом участке.

3. Сила тока электрической лампы 0,5 А, сопротивление спирали 10 Ом. Найти напряжение на концах спирали.

     А. 8,5 В             Б. 20 В.                 В. 0,05 В              Г. 5 В.             

4.   Необходимо вдвое уменьшить силу тока в данном проводнике. Что для этого нужно сделать?

 А. Увеличить напряжение в 2 раза 

 Б. Вдвое уменьшить сопротивление.

 В. Уменьшить напряжение в 2раза            Г. Ничего не делать.

5. Зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нем и напряжения на его концах?

 

   А. Сопротивление зависит от силы тока и  напряжения

   Б.  Зависит от напряжения.

   В.  Не зависит.    

   Г.  Зависит от силы тока.

 

 Историческая справка:

Георг Ом (1787-1854) — немецкий физик-экспериментатор. Он родился 16 марта 1787 года в семье слесаря. Отец придавал большое значение образованию детей. Хотя семья постоянно нуждалась в деньгах, Георг учился сначала в гимназии, а потом в университете. Он преподавал математику в одной из частных школ Швейцарии. Физикой Георг Ом стал интересоваться позже. Свою научную деятельность начал с ремонта приборов и изучения научной литературы. Создание первого гальванического элемента открыло перед физиками новую область исследований, и Ом сделал важнейший шаг на пути создания теории электрических цепей. В 1825 году он представил научному миру плоды своего труда в виде статьи, которую озаглавил “Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят электричество”. Сейчас это сообщение мы называем законом его имени. В честь этого ученого также названа единица сопротивления.

 

Закон

Ома (сопротивление) — Engineer-Educators.com

Два основных свойства тока и напряжения связаны третьим свойством, известным как сопротивление. В любой электрической цепи при приложении к ней напряжения возникает ток. Сопротивление проводника будет определять количество тока, протекающего при заданном напряжении. В большинстве случаев, чем больше сопротивление цепи, тем меньше ток. Если сопротивление уменьшается, то ток будет увеличиваться. Эта зависимость носит линейный характер и известна как закон Ома.

Рисунок 38. Зависимость напряжения от тока в цепи постоянного сопротивления.

Наличие линейно пропорциональной характеристики означает, что если одна единица во взаимосвязи увеличивается или уменьшается на определенный процент, другие переменные во взаимосвязи увеличиваются или уменьшаются на такой же процент. Например, если напряжение на резисторе удвоится, тогда удвоится ток через резистор. Следует добавить, что эта зависимость верна только в том случае, если сопротивление в цепи остается постоянным.Видно, что при изменении сопротивления изменяется и ток. График этой зависимости показан на рисунке 38, где используется постоянное сопротивление 20 Ом. Взаимосвязь между напряжением и током в этом примере показывает напряжение, нанесенное горизонтально по оси X в значениях от 0 до 120 вольт, и соответствующие значения тока, нанесенные вертикально в значениях от 0 до 6,0 ампер по оси Y. Прямая линия, проведенная через все точки пересечения линий напряжения и тока, представляет уравнение
I = E⁄20 и называется линейной зависимостью.

Закон Ома может быть выражен в виде следующего уравнения:

Уравнение 1

Где I — ток в амперах, E — разность потенциалов, измеренная в вольтах, а R — сопротивление, измеренное в омах. Если известны какие-либо две из этих схемных величин, третья может быть найдена простым алгебраическим транспонированием. С помощью этого уравнения мы можем рассчитать ток в цепи, если известны напряжение и сопротивление. Эту же формулу можно использовать для расчета напряжения. Умножив обе части уравнения 1 на R, мы получим эквивалентную форму закона Ома:

Уравнение 2 Уравнение 3 Рисунок 39. График закона Ома.

Все три формулы, представленные в этом разделе, эквивалентны друг другу и представляют собой просто разные способы выражения закона Ома.

Различные уравнения, которые могут быть получены путем транспонирования основного закона, могут быть легко получены с помощью треугольников на рисунке 39.

Треугольники, содержащие E, R и I, разделены на две части, где E над линией и I × R под ним. Чтобы определить неизвестную величину цепи, когда известны две другие, закройте неизвестную величину большим пальцем.Расположение оставшихся непокрытых букв в треугольнике будет указывать на математическую операцию, которую необходимо выполнить. Например, чтобы найти I, обратитесь к Рисунку 39A и прикройте I большим пальцем. Непокрытые буквы указывают, что E нужно разделить на R, или I = E / R. Чтобы найти R, обратитесь к Рисунку 39B и накройте R большим пальцем. Результат показывает, что E нужно разделить на I, или R = E / I. Чтобы найти E, обратитесь к Рисунку 39C и накройте E большим пальцем. Результат показывает, что I нужно умножить на R, или E = I × R.

Эта диаграмма полезна при изучении закона Ома. Его следует использовать в качестве дополнения к знаниям новичка в алгебраическом методе.

электрических цепей — Означает ли закон Ома $ V = IR $, что напряжение вызывает ток, или он просто говорит, что напряжение и ток связаны?

Я разместил это как ответ на другой ваш вопрос неделю назад, где, как я думал, вы задаете именно тот вопрос, который задаете сейчас. Я свяжу его ниже.

Оказалось, что вы спрашивали совсем другое!

Но поскольку мне кажется, что мой предыдущий ответ очень хорошо подходит для , этого вопроса (и поскольку предыдущий вопрос был закрыт) , я собираюсь опубликовать его здесь.

Надеюсь, это поможет !!!


Во-первых, это не напряжение (напрямую) , которое заставляет заряды перемещаться по цепи. Напряжение не вызывает тока , по крайней мере, не напрямую. Это электрическое поле, которое образуется в цепи и проталкивает через нее заряды (электронов) .

(И если вы хотите уточнить, это электрическое поле из-за колец заряда, которые строятся по окружности компонентов цепи — но это уже другой вопрос.)

Однако, что в первую очередь вызывает это электрическое поле?

(Что вызывает кольца заряда, которые создают электрическое поле по всей цепи) ?

Обычно это батарея, вставленная где-то в цепи. Не вдаваясь в подробности того, как работает батарея, давайте просто скажем, что есть переизбыток электронов на одной стороне батареи и недостаток электронов на другой стороне, и поскольку электроны отталкиваются друг от друга, они хотят двигаться сбоку с больше электронов в сторону с меньшим их количеством.

Это скопление электронов создает электрическое поле, противоположное направлению, в котором электроны хотят двигаться (поскольку электрическое поле имеет направление от положительного к отрицательному, а электроны движутся от отрицательного к положительному). Опять же, батарея ДЕЙСТВИТЕЛЬНО работает не так, но это просто супер-объяснение того, что делает батарея

Когда мы вставляем батарею в цепь, она создает электрическое поле по всей цепи, которое придает электронам некоторую суммарную скорость (скорость дрейфа) , противоположную направлению электрического поля (поскольку, опять же, электроны движутся против направления электрического поля) .

Скорость электронов примерно пропорциональна силе электрического поля, создаваемого батареей. Мы могли бы подробно рассказать, почему это так, но это действительно для другого вопроса .

Ток в цепи, по определению, — это количество заряда, которое проходит через площадь поперечного сечения цепи за секунду. Тогда очевидно, что ток будет пропорционален как скорости электронов, движущихся по цепи, так и площади поперечного сечения провода в цепи.

$ I \ propto AV_d $

(причина $ _d $ в $ V_d $ заключается в том, что это скорость дрейфа электронов, которую вы можете исследовать подробнее, но если это не имеет смысла, вы можете проигнорировать это сейчас и просто прочитать: $ I \ propto AV_e $, где $ A $ — площадь поперечного сечения провода в цепи, а $ V_e $ — скорость электронов)


Теперь вернемся к напряжению и к вашему первоначальному вопросу. Я сказал, что мы не собираемся вдаваться в подробности того, как работает батарея, но есть — это , с чем вы должны согласиться: по какой-то (электрохимической) причине или по другой, когда вы покупаете батарею, это не так. У него есть «рейтинг электрического поля», который говорит вам, насколько большое электрическое поле он создаст при использовании для питания цепи.Нет! Батареи поставляются с указанием их НАПРЯЖЕНИЕ ! Они поставляются с указанной разностью потенциалов между положительной и отрицательной клеммами !!!

(Я предлагаю вам попытаться понять значение напряжения в контексте электростатики и электрических полей, прежде чем пытаться понять закон Ома и роль, которую напряжение играет в цепи, и прекратите читать мой ответ здесь. Но после того, как вы напряжение разобрался, все равно продолжу!)


Давайте посмотрим, что подразумевает тот факт, что батареи поставляются с заданной разностью потенциалов между положительной и отрицательной клеммами.

Помните, напряжение — это произведение скалярного произведения электрического поля, толкающего электроны, на расстояние, на которое перемещаются электроны ($ V = \ int [\ vec {E} \ cdot dr] $):

  1. Допустим, у нас есть провод, и мы соединяем им положительную и отрицательную клеммы аккумулятора. Этот провод не обладает идеальной проводимостью, поэтому мы не закорачиваем цепь.

    * (На этом этапе вы, вероятно, рассердились на то, что я сказал «… не совсем проводящий… «чтобы не говорить» … провод имеет сопротивление … «

    Relax — вы можете понять термин «не идеально проводящий», не понимая «сопротивление».

    Я говорю, что провод не идеально проводящий, означает, что в материале, из которого состоит провод, есть что-то, что сопротивляется движению электронов через него — например, песок в трубе сопротивляется потоку воды по трубе.

    Из-за этого, чтобы провод мог проводить электричество, батарея должна создавать электрическое поле по всему проводу.Если провод был идеально проводящим (на самом деле «сверхпроводящий» — правильный термин), то даже без электрического поля, толкающего их вперед, электроны могли бы двигаться по проводу ДЕЙСТВИТЕЛЬНО БЫСТРО И НАВСЕГДА. Попытки создать сверхпроводящие электрические компоненты — одна из тех вещей, которыми одержимо занимается нынешнее поколение физиков.) *

    Верно, поэтому мы соединяем положительный и отрицательный полюсы батареи этим проводом, и батарея создает электрическое поле внутри провода, которое заставляет электроны начать движение от отрицательной клеммы батареи к положительной клемме.

    Электрическое поле указывает в направлении провода (почему это так, почему электрическое поле в проводе указывает вдоль направления провода, поищите его на Stack-Exchange. Я помню, что некоторое время видел несколько действительно хороших ответов назад) , что означает, что напряжение будет просто произведением величины электрического поля в проводе и его длины.

    Но помните: электрическое поле не было тем, с чем батарея была настроена как постоянная — по той или иной причине батарея имеет фиксированное напряжение , разница между положительной и отрицательной клеммами.

    Итак, допустим, мы должны были удвоить длину провода. Чтобы напряжение оставалось неизменным, электрическое поле через провод делится на 2 доллара. А поскольку электрическое поле было приблизительно пропорционально скорости электронов в проводе, скорость электронов также была бы разделена на $ 2 $. Это означает, что ток тоже разделится на 2 доллара.

    Мы только что обнаружили нашу первую взаимосвязь: для определенного напряжения (которое я не могу достаточно подчеркнуть, это то, что ИСПРАВЛЕНО в схеме из-за того, как работает батарея) , вызванное какой-то батареей в какой-то цепи, Ток обратно пропорционален длине провода, но прямо пропорционален напряжению, поскольку напряжение прямо пропорционально электрическому полю, создаваемому внутри провода.

    $ I \ propto \ frac {V} {L}

    $
  2. Теперь предположим, что мы должны удвоить площадь поперечного сечения этого провода. Еще раз помните, что фиксировано напряжение батареи, которое определяется электрическим полем, которое батарея генерирует в проводе, умноженным на длину провода.

    Поскольку длина провода не изменилась, электрическое поле в этом проводе тоже не изменится. Это означает, что скорость электронов, движущихся в этом проводе, также не изменится.

    Однако, возвращаясь к определению тока, мы увидели, что он пропорционален скорости электронов и площади поперечного сечения, через которую они проходят!

    Это означает, что если мы удвоим площадь поперечного сечения провода, ток (количество заряда, протекающего через эту область) также должен удвоиться. Аааи, мы обнаружили нашу вторую взаимосвязь: ток пропорционален площади поперечного сечения провода.

    $ I \ propto AV $ (где $ A $ — площадь поперечного сечения, и снова ток пропорционален напряжению $ V $, потому что напряжение пропорционально электрическому полю, создаваемому внутри провода, которое пропорционально к скорости электронов.Я знаю, что часто повторяюсь, но чувствую, что это поможет. Если повторение раздражает, скажите мне, и я отредактирую этот пост).

  3. Осталось еще одно отношение.

    Помните, я сказал, что материал, из которого изготовлен провод, не является «идеально проводящим», поэтому для прохождения электронов внутри провода требовалось создать электрическое поле значительной величины? Что ж, на самом деле есть способ измерить, насколько «идеально проводящий» этот провод — насколько он сопротивляется потоку электронов через него.Это называется «удельным сопротивлением» материала. Мы не будем вдаваться в подробности того, что заставляет материалы иметь большее или меньшее удельное сопротивление, но лучше всего думать об этом так, что чем выше удельное сопротивление материала, тем сильнее его атомы держатся за свои электроны.

    Это означает, что чем выше удельное сопротивление, тем большее электрическое поле необходимо для того, чтобы электроны с определенной скоростью перемещались по проволоке. Если два провода идентичны по форме, но материал, из которого изготовлен второй провод, имеет удельное сопротивление, в два раза превышающее удельное сопротивление материала, составляющего первый провод, то для того, чтобы вызвать такой же ток через второй провод, что и через первый провод, нам понадобится электрическое поле вдвое большей величины через второй провод.

    Удельное сопротивление материала обычно обозначают $ \ rho $

    .

    Итак, мы обнаружили нашу третью связь:

    $ I \ propto \ frac {V} {\ rho} $.

Давайте теперь объединим три отношения. Нас:

$ I \ propto \ frac {V} {L}

$

$ I \ propto AV $

$ I \ propto \ frac {V} {\ rho l}

$

Объединяя их все в одно …

$ I = \ frac {AV} {\ rho l}

$

Итак, все Ом (или тот, кто изобрел концепцию сопротивления) дали термину $ \ frac {\ rho l} {A} $ имя.Он назвал это СОПРОТИВЛЕНИЕ провода.

$ R = \ frac {\ rho l} {A}

$

Таким образом, ток в проводе равен:

$ I = \ frac {V} {R}

$

Что соответствует формулировке вашего первоначального вопроса. Это закон Ома !!!

Надеюсь, что помогло :). Пожалуйста, предлагайте правки и комментируйте, если что-то непонятно !!!! Я отредактирую этот ответ столько, сколько потребуется — примерно через 40 минут написания, я действительно привязан к нему !!!

Удачи в ваших начинаниях с электричеством!


Старый вопрос: https: // физика.stackexchange.com/a/462720/184540

Закон Ома и электрическая мощность

Для анализа цепей постоянного тока обычно используются различные методы, такие как закон Ома, сетевые теоремы и другие инструменты упрощения цепей. Анализ цепи постоянного тока выполняется в основном для определения неизвестных величин, таких как напряжение, ток, сопротивление и мощность, которые связаны с одним или несколькими элементами электронной схемы. В качестве основного закона для упрощения схем закон Ома определяет линейную зависимость между напряжением, током и сопротивлением.Расскажите подробнее о законе Ома.

Закон Ома

Это основной, важнейший и важный закон, исследующий взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи. В нем говорится, что при постоянной температуре ток, протекающий по цепи, прямо пропорционален напряжению или разности потенциалов в этой цепи.

В алгебраической форме V∝ I

В = ИК

Где

I — ток, протекающий по цепи, измеряется в амперах

В — это напряжение, приложенное к цепи, измеряется в вольтах

.

R — константа пропорциональности, называемая сопротивлением, которая измеряется в Ом.

Это сопротивление также указывается в килоомах, мегаомах и т. Д.

Следовательно, закон Ома гласит, что ток в цепи прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению в этой цепи. Закон Ома может применяться к отдельным частям или ко всей цепи.

Математически, ток, I = V / R

Напряжение, В = IR

Сопротивление, R = V / I

К началу

Треугольник закона Ома

Схема ниже показывает, что соотношение между различными величинами в законе Ома называется треугольником закона Ома.Это простой метод описания, а также легко запомнить соотношение между напряжением, током и сопротивлением.

На рисунке выше показан треугольник закона Ома, где отдельные термины, такие как напряжение, ток и сопротивление, и их формулы представлены из основного уравнения закона Ома. На приведенном выше рисунке один параметр рассчитывается из двух оставшихся параметров. Таким образом, можно сделать вывод, что, когда сопротивление велико, ток будет низким, а ток будет большим, когда сопротивление низкое для любого приложенного напряжения.

К началу

Электроэнергия

Электроэнергия показывает скорость, с которой энергия передается по цепи. Электрическая мощность измеряется в ваттах. Эта мощность потребляется, когда напряжение вызывает протекание тока в цепи.

Следовательно, электроэнергия — это произведение напряжения и тока.

Математически P = VI

По закону Ома, V = IR и I = V / R

Подставляем в уравнение мощности

P = I 2 R

P = V 2 / R

Следовательно, электрическая мощность, P = VI или I 2 R или V 2 / R

Это три основные формулы для определения электрической мощности в цепи.Таким образом, мощность может быть рассчитана, когда известна любая из двух величин.

К началу

Треугольник силы

Подобно треугольнику закона Ома, на рисунке ниже показан треугольник мощности, показывающий соотношение между мощностью, напряжением и током. По этому рисунку легко запомнить уравнения отдельных параметров. Округлите и скройте параметр, который должен быть измерен, а положение оставшихся двух параметров дает уравнение для поиска скрытого или округленного параметра, как показано на рисунке ниже.

К началу

Круговая диаграмма закона Ома

Помимо двух вышеупомянутых концепций, существует еще один метод определения параметров цепи с использованием закона Ома, который представляет собой круговую диаграмму закона Ома. Используя круговую диаграмму закона Ома, можно легко запомнить все уравнения, чтобы найти напряжение, ток, сопротивление и мощность, которые необходимы для упрощения электрических цепей, которые могут быть простыми или сложными.

На рисунке выше показана круговая диаграмма, которая показывает соотношение между мощностью, напряжением, током и сопротивлением.Эта диаграмма разделена на четыре единицы мощности, напряжения, сопротивления и тока. Каждый блок состоит из трех формул с двумя известными значениями для каждой формулы. Из диаграммы для поиска каждого параметра в цепи мы можем использовать любую из трех доступных формул.

К началу

Графическое представление закона Ома

Для лучшего понимания этой концепции ниже представлена ​​экспериментальная установка, в которой регулируемый источник напряжения с шестью ячейками (2 В каждая) подключен к нагрузочному резистору через переключатель напряжения.Измерительные приборы, такие как вольтметр и амперметр, также подключаются к цепи для измерения напряжения и тока в цепи.

Регулируемый источник напряжения с нагрузочным резистором

Сначала подключите резистор 10 Ом и установите селекторный переключатель в положение один. Затем амперметр показывает 0,2 А, а вольтметр показывает 2 В, потому что I = V / R, то есть I = 2/10 = 0,2 А. Затем измените положение селекторного переключателя на вторую ячейку, чтобы подать 4 В на нагрузку и записать показания амперметра. По мере того, как селектор изменяется пошагово от первой позиции к последней, мы получим текущие значения, такие как 0.2, 0,4, 0,6, 0,8, 1, 1,2 для значений напряжений 2, 4, 6, 8, 10 и 12 соответственно.

Аналогичным образом поместите резистор 20 Ом вместо резистора 10 Ом и проделайте ту же процедуру, что и выше. Мы получим значения тока 0,1, 0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6 для значений напряжения 2, 4, 6, 8, 10 и 12 В соответственно. Постройте график этих значений, как показано ниже.

Графическое представление закона Ома

На приведенном выше графике для заданного напряжения ток меньше, когда сопротивление больше.Рассмотрим случай приложенного напряжения 12 В, когда значение тока составляет 1,2 А, если сопротивление составляет 10 Ом, и 0,6 Ом, когда сопротивление составляет 20 Ом. Точно так же для того же потока тока напряжение тем выше, чем больше сопротивление. Исходя из приведенных выше результатов, отношение напряжения к току остается постоянным, когда сопротивление остается постоянным. Следовательно, зависимость между напряжением и током является линейной, и наклон этой линейной кривой становится тем круче, чем больше сопротивление.

К началу

Пример закона Ома

Рассмотрим схему ниже, в которой батарея на 6 В подключена к нагрузке 6 Ом.Амперметр и вольтметры подключены к цепи для практического измерения силы тока и напряжения. Но используя закон Ома, мы можем найти ток и мощность следующим образом.

Закон Ома

В = ИК

I = V / R

I = 6/6

I = 1 ампер

Мощность, P = VI

P = 6 × 1

P = 6 Вт

Но практически амперметр не показывает точное значение из-за внутреннего сопротивления батареи. Путем включения внутреннего сопротивления батареи (предположим, что батарея имеет внутреннее сопротивление 1 Ом), текущее значение рассчитывается следующим образом.

Полное сопротивление цепи 6 +1 = 7 Ом.

Ток, I = V / R

I = 6/7

I = 0,85 А

К началу

Цепь фар в автомобиле

На рисунке ниже показана схема фар в автомобиле, за исключением схемы управления. Применяя закон Ома, мы можем определить ток, протекающий через каждый светильник. Обычно каждый фонарь подключается параллельно к батарее, что позволяет другим лампам гореть, даже если кто-то поврежден.На эти параллельные лампы подается батарея на 12 В, каждая из которых имеет сопротивление 2,4 (в данном случае рассматривается).

Общее сопротивление цепи R = R1x R2 / (R1 + R2), поскольку они включены параллельно.

R = 5,76 / 4,8 = 1,2

Тогда ток, протекающий по цепи, равен I = V / R

I = 12 / 1,2

I = 10А.

Ток, протекающий через отдельную лампу, равен I1 = I2 = 5 А (из-за того же сопротивления)

К началу

Закон Ома для цепей переменного тока

В общем, закон Ома применим и к цепям переменного тока.Если нагрузка индуктивная или емкостная, то также учитывается реактивное сопротивление нагрузки. Следовательно, с некоторыми изменениями закона сопротивления с учетом эффекта реактивного сопротивления, его можно применить к цепям переменного тока. Из-за индуктивности и емкости переменного тока между напряжением и током будет значительный фазовый угол. А также сопротивление переменному току называется импедансом и обозначается как Z.

.

Таким образом, закон сопротивления для цепей переменного тока имеет вид

E = IZ

I = E / Z

Z = E / I

Где E — напряжение в цепи переменного тока

I — ток, а

Z — полное сопротивление.

Все параметры в приведенном выше уравнении имеют сложную форму, которая включает фазовый угол. Подобно круговой диаграмме цепи постоянного тока, ниже представлена ​​круговая диаграмма закона Ома для цепи переменного тока.

К началу

Пример закона Ома (цепи переменного тока)

Рассмотрим схему ниже, в которой нагрузка переменного тока (комбинация резистивной и индуктивной) подключена к источнику переменного тока 10 В, 60 Гц. Нагрузка имеет сопротивление 5 Ом и индуктивность 10 мГн.

Тогда значение полного сопротивления нагрузки Z = R + jX L

Z = 5 + j (2∏ × f × L)

Z = 5+ j (2 × 3,14 × 60 × 10 × 10-3)

Z = 5 + j3,76 Ом или 6,26 Ом при фазовом угле -37,016

Ток, протекающий по цепи, равен

.

I = V / Z

= 10 / (5+ j3.76)

= 1,597 А при фазовом угле -37,016

К началу

Назад к основам — Закон Ома


Основы


Георг Ом В электротехнике существует множество законов и теорем.Справедливо сказать, что закон Ома — один из наиболее широко известных; если не самый известный. Закон, разработанный в 1827 году Георгом Омом, определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Напряжение — это сила, которая используется для возбуждения тока в электрической цепи. Это могут быть батареи, генераторы и т. пример).Электрический ток обычно описывается как поток электронов вокруг цепи, измеряется в амперах (A) и обозначается символом I. Сопротивление — это сопротивление, которое электрическая цепь обеспечивает потоку тока; он ограничивает количество тока, протекающего при приложении напряжения. Сопротивление измеряется в Ом (Ом) и обозначается символом R.

На рисунке показана простая схема, состоящая из напряжения питания V и сопротивления R, по которой протекает ток I.Закон Ома устанавливает соотношение между этими величинами:

Вот и все — действительно прямолинейно и просто. На словах мы можем сказать, что соотношение между напряжением и током в цепи является константой — сопротивлением.

Закон, конечно, может быть изменен, чтобы дать каждый параметр:

Немного сложнее

Вышесказанное строго верно для цепей постоянного тока (dc).В цепи постоянного тока ток течет в одном направлении (от положительного к отрицательному) и имеет постоянное значение. Это меняет цепи переменного тока (переменного тока) — см. Заметку о теории переменного тока. Поскольку ток в цепи переменного тока постоянно меняется, магнитные поля находятся в движении и вводят дополнительные ограничения на протекание тока. В дополнение к сопротивлению у нас есть новый параметр, называемый реактивным сопротивлением. Они объединяются в величину, называемую импедансом, которая препятствует прохождению электрического тока при приложении напряжения.

Как и сопротивление, импеданс переменного тока измеряется в Ом (Ом) и обозначается символом Z. Хорошая новость заключается в том, что импеданс ведет себя как сопротивление, и закон Ома все еще применяется:

Примечание: когда речь идет о цепях постоянного тока величины (V, I и R) являются скалярными значениями. В цепях переменного тока это векторные величины, и математика может быть более сложной.

Еще большая сложность

Чтобы полностью завершить обсуждение закона Ома, следует отметить, что его можно переформулировать для применения в более общем смысле ко многим физическим задачам, кроме чисто приложения к цепям постоянного или переменного тока.Эта переформулировка была проведена Густавом Кирхгофом и имеет следующий вид:

В этом представлении J — плотность тока в некотором месте (в материале или свободном пространстве) и измеряется в амперах на квадратный метр. E — электрическое поле в вольтах на метр и проводимость материала в сименсах на метр. Электропроводность обратно пропорциональна удельному сопротивлению (Омметр).

Есть и другие представления закона Ома, но они начинают выходить за рамки теоретического интереса.Если вас интересует применение приведенных выше формул, вы можете ознакомиться с примечанием о сопротивлении заземляющего электрода.

Поскольку это такой важный и фундаментальный электрический закон, у большинства из нас был опыт изучения и применения закона Ома. Если у вас есть какие-либо советы или другие полезные сведения о законе Ома, добавьте их ниже.

См. Также

Открытие закона Ома. Великая сила приходит с большим сопротивлением в квадрате тока в квадрате времени

Содержание

Обзор

Закон Ома

Пример задачи 2.0

Действие 2: С большой мощностью приходит большой ток, умноженный на сопротивление

Процедура:

Наблюдения:

Результаты и анализ

Наблюдения:

Приложение

Список литературы

Обзор

Изучая мир электричества, важно начать с понимания основных понятий тока, сопротивления и напряжения или разности потенциалов. Эти три ключевых строительных блока необходимы для управления электричеством и его исследования.Невидимая концепция, подобная этой, может быть обнаружена с помощью измерительных инструментов, таких как амперметр, вольтметр и омметр. Это поможет студентам визуализировать, что происходит с зарядом в системе. Связь между напряжением, током и сопротивлением будет подробно объяснена в этом учебном буклете.

1. Определите закон Ома;
2. Используйте закон Ома для расчета тока, напряжения и сопротивления в простых электрических цепях;
3. Определить ток, напряжение и сопротивление с помощью измерительных приборов;
4.Вычислите мощность цепи с учетом любых двух из трех электрических величин — тока, напряжения и сопротивления.

Закон Ома

иллюстрация не видна в этом отрывке

В 1827 году немецкий физик Георг Симон Ом экспериментально установил связь между электрическим током, сопротивлением и разностью потенциалов в электрической цепи. Он обнаружил, что ток, проходящий через проводник, изменяется прямо пропорционально разности потенциалов, приложенной к его концам, и обратно пропорционально сопротивлению проводника.Это утверждение называется законом Ома и может применяться ко всей цепи или к определенной части цепи.

иллюстрация не видна в этом отрывке

Применяется ко всей цепи IT = V / RT, где IT — общий ток, V — напряжение, а RT — полное сопротивление цепи.

Применительно к части схемы, I = V / R, где I — ток в амперах (A), проходящий через эту часть цепи, V — разность потенциалов в вольтах (В), а R — сопротивление в омах. (Ω) той же части схемы.

Хотя мы можем вычислить ток, разность потенциалов и сопротивление математически, существуют устройства, которые позволяют нам измерять эти три величины в цепи. Этими тремя устройствами являются:

Пример задачи 2.0

1. Сколько тока протекает через лампу с сопротивлением 85 Ом, когда она подключена к розетке 220 В?

иллюстрация не видна в этом отрывке

2. Какое сопротивление лампы пропускает ток 0,7 А при 110.0 В к нему приложено?

иллюстрация не видна в этом отрывке

3. При ремонте патрона электрической лампочки электрик получает легкий шок, когда через него проходит ток силой 0,004 А. Этого же электрика убивает ток 0,16 А, когда он включил электрическую лампочку, принимая ванну. Напряжение в каждой ситуации равно 120 В. Найдите сопротивление электрика в каждой ситуации.

иллюстрация не видна в этом отрывке

Примечание. Сопротивление человеческого тела току составляет порядка 5000 000 Ом, когда кожа сухая.Это сопротивление уменьшается, когда кожа влажная, и может упасть до 100 Ом, когда она пропитана соленой водой. Это связано с тем, что ионы в соленой воде являются носителями тока и легко проводят электрический заряд.

Детектор лжи измеряет несколько параметров. Один из них — проводимость или сопротивление кожи. Это основано на предположении, что человек больше потеет в состоянии стресса и, таким образом, влияет на его или ее сопротивление току.

[…]

Закон Ома и сопротивление | IOPSpark

Идеи начального уровня

На вводном уровне описания того, что происходит в электрических цепях, просто качественные. не уместно обсуждать концепции количественно.

Идеи для среднего уровня

Определение тока

Ток можно описать как поток заряда, измеряемый в кулонах. Затем вы описываете и определяете кулон с точки зрения меднения. Вы даже можете указать, что единичный ток, один ампер (или ампер), означает один кулон в секунду с точки зрения меднения (0,000 000 329 кг меди переносится каждую секунду в ванне для меднения).Хотя это не согласуется с нынешней модой определения токов с помощью сил, это дает студентам гораздо более простой способ изображения токов. У них уже есть, насколько известно, сильное чувство токов как потоков маленьких электронов, и если вы сгруппируете эти электроны в большие кулоны заряда, вы легко сможете убедить их подумать о токах, измеряемых в кулонах в секунду.

Определение разницы потенциалов

Когда учащиеся поймут, как переносится энергия, можно четко обсудить разность потенциалов и определить вольт как джоуль на кулон.Обсуждение источников питания как источников энергии и электрических зарядов как носителей энергии помогает новичку понять, почему ток в последовательной цепи не уменьшается, когда он протекает через компоненты передачи энергии, такие как лампы. Вы можете рассматривать разность потенциалов как фундаментальную измеримую величину, описываемую как перенос энергии для каждого кулона, проходящего через рассматриваемую область; например энергия, передаваемая от батареи к лампе и, следовательно, в окружающую среду.

Конечно, это ненаучная фантастика — изображать кулоны, несущие на своей спине груз энергии и выбрасывающие часть нагрузки в каждой части цепи, а затем собирающие новую нагрузку каждый раз, когда они проходят через батарею.Тем не менее, если вы время от времени предупреждаете студентов, что это искусственная картина с нереалистичными деталями, они могут использовать модель, чтобы получить полезное представление о разнице потенциалов.

Тогда сопротивление, которое может быть более удобным при разработке профессиональной схемы электрических блоков, занимает второстепенное место как [разность потенциалов] / [ток], а один ом просто определяется как название для одного вольт / ампер. Это просто словарная работа.

С этими описаниями и определениями разности потенциалов и тока очевидно, что разности потенциалов x ток дает нам мощность, скорость, с которой передается энергия.На сленге «вольт x = ватта, ».

А когда вы генерируете э.д.с. вы также можете дать четкое описание этой концепции.

Идеи для продвинутого уровня

В более формальных трактовках электричества единичный ток выбирается в качестве фундаментальной величины (определяемой в терминах силы между параллельными токами). Сопротивление — это полезная производная величина, вторичный стандарт, который можно легко сохранить и скопировать. Тогда единица разности потенциалов выводится из единиц заряда и энергии (или тока и мощности).

Какой бы удобной ни была эта схема, она оставляет без четкого описания саму природу разности потенциалов. Конечно, на вводном уровне студенты находят «напряжение» загадочным понятием, часто неопределенно описываемым как электрическое давление и часто описываемым как умножение тока на сопротивление. Когда использование разности потенциалов распространяется на случаи, когда нет тока, или случаи, когда нет сопротивления по закону Ома, это остается очень загадочным.

Развитие электрических знаний — от вводного до продвинутого уровня

Здесь существует опасность путаницы между несколькими различными целями при построении электрических знаний.Это вопрос тщательного определения основных единиц и получения вторичных единиц; это касается курсов продвинутого уровня. Это вопрос описания и определения физических величин, которые будут измеряться в этих единицах. Здесь вам нужно знать физическое соотношение, извлеченное из экспериментов, например, теплопередача изменяется как ток 2 или скорость меднения изменяется как ток . Существуют «рабочие» определения в техническом смысле этого слова, которые описывают схему измерения с точки зрения реального оборудования, которое может быть использовано.

Раньше ученые иногда использовали понятия, которым нельзя было дать рабочее определение. В настоящее время они более осторожны и пытаются определить или, по крайней мере, описать концепции физических величин в терминах возможных или, по крайней мере, мыслимых методов их измерения. Такие определения должны давать четкое представление о концепции; но они не всегда приводят к наиболее удобной единице измерения физической величины. Выбранная единица может быть определена совершенно отдельно — вы часто обнаруживаете, что она была выбрана ранее в истории предмета.

Нет логических возражений против определения единицы тока в терминах массы меди, осажденной за секунду при электролизе, хотя ток формально измеряется в терминах силы между проводами или катушками, по которым протекает ток.

Что означает постоянный ток: постоянный ток

Кредит: Pixabay CC0 1.0

Постоянный ток означает постоянный ток (DC), вид электрического тока, характеризующийся однонаправленным течением электрического тока.В постоянном токе поток электричества вызывается движением электронов в одном направлении от положительного полюса к отрицательному. Постоянный ток противоположен переменному току (AC), разновидности электрического тока, при котором направление электрического тока периодически меняется. И переменный, и постоянный ток используются в наших бытовых электроприборах (а также вдохновляют название австралийской рок-группы ACDC).

Постоянный ток полезен, потому что его можно использовать для хранения большого количества электроэнергии для последующего использования.Большинство батарей, топливных элементов и солнечных панелей вырабатывают электричество постоянного тока. Постоянный ток также в основном используется для зарядки устройств, потому что большинство аккумуляторов предназначены для зарядки и хранения постоянного тока. Первым коммерчески доступным электричеством был постоянный ток, автором которого стал изобретатель Томас Эдисон. Постоянные токи также могут использоваться для передачи большого количества электроэнергии на большие расстояния со сравнительно небольшими потерями энергии.

Основы электрических токов

Все объекты состоят из протонов, нейтронов и электронов.Протоны имеют положительный заряд, электроны — отрицательный, а нейтроны — нейтральный. Атомы, которые имеют равное количество протонов и электронов, электрически нейтральны, потому что положительные и отрицательные заряды протонов и электронов нейтрализуют друг друга. Электроны могут быть удалены из атомов, создавая разницу в заряде и электрически заряженном атоме. В некоторых случаях электроны могут быть удалены от одного атома и присоединены к другому, смещая другой электрон, который перемещается к другому атому.

По своей сути электричество — это поток электрических зарядов через атомы проводящего материала. Электрические токи являются результатом движения электрических зарядов и сопровождающей их энергии. Движение электрических зарядов в проводящих материалах происходит из-за делокализованного положения электронов. Строго говоря, электричество — это НЕ реальный поток электронов в обычном смысле этого слова, а поток зарядов между электронами.

Простая электрическая цепь с маркировкой напряжения, тока и сопротивления.Предоставлено: A. Mundt через WikiCommons CC BY-SA 3.0

Любую электрическую цепь можно охарактеризовать и понять в терминах трех основных величин: напряжения, тока и сопротивления.

Напряжение (В) — это потенциальная энергия, запасенная в цепи благодаря концентрации электрического заряда. Напряжение можно понимать как силу, толкающую электрические заряды по проводу. Когда на одной стороне цепи концентрация электрических зарядов выше, чем на другой, то между этими двумя точками есть напряжение.Напряжение можно понимать как аналог потенциальной энергии, которая является результатом гравитационного взаимодействия пространственно разделенных тел. Когда между двумя точками существует большая разница в электрическом заряде, считается, что между этими точками существует большое напряжение. 1 вольт определяется как величина электрического потенциала, необходимая для проталкивания 1 ампер тока через 1 ом сопротивления. При постоянном токе источники напряжения излучают источник постоянного напряжения.

Ток (I) соответствует величине потока электрического заряда через точку в течение заданного времени.Единица СИ для электрического тока — ампер . Принятое понимание гласит, что направление тока — от положительного к отрицательному. В действительности электрические заряды текут от отрицательного конца к положительному, но для простоты обозначений предполагается, что ток течет от положительного конца к отрицательному. В этом случае под током понимается количество заряда, протекающего через одну точку в цепи за единицу времени. 1 ампер тока равен 1 кулону заряда в секунду (1Кл / с).Один кулон заряда равен электрическому заряду, содержащемуся в 6,242 × 10 18 электронах, поэтому 1 ампер соответствует перемещению 6,242 × 10 18 элементарных электрических зарядов в секунду. Ток может быть как положительным, так и отрицательным, в зависимости от направления тока. Постоянные токи всегда имеют либо положительный, либо отрицательный ток. Переменный ток переключается между положительным и отрицательным.

Сопротивление (R) цепи является мерой того, насколько эта цепь сопротивляется потоку электрических зарядов.Сопротивление измеряется в Ом (Ом), где 1 Ом равен сопротивлению между двумя точками на проводе, когда разница в 1 вольт проходит через 1 ампер тока по этому проводнику. Каждая цепь сопротивляется потоку электричества, поэтому каждая цепь имеет некоторое сопротивление. «Хорошие» проводники электричества — это материалы, которые имеют низкое сопротивление и, таким образом, пропускают электрический ток, в то время как «плохие проводники имеют высокое сопротивление и не допускают хорошего прохождения электрического заряда. Резисторы сопротивляются потоку электричества, поглощая поток электрического заряда.Это приводит к повышению температуры резистора, называемому джоулевым нагревом. Сопротивление, обратное сопротивлению, называется проводимостью и является мерой того, насколько хорошо материал проводит электричество.

Закон Ома

Закон Ома — это математическое выражение, которое описывает соотношение между величинами напряжения, тока и сопротивления в электрической цепи. Короче говоря, закон Ома (названный в честь немецкого физика Георга Ома) гласит, что ток, проходящий через две точки, прямо пропорционален напряжению между этими двумя точками и обратно пропорционален сопротивлению между этими двумя точками.Математически это может быть выражено как

I = V / R

Где I — ток, измеренный в амперах, V — напряжение, измеренное в вольтах, а R — сопротивление, измеренное в омах. Закон Ома позволяет нам экстраполировать на неизвестные детали схемы, если известны два других значения. Преобразование закона Ома дает нам уравнения для определения напряжения и сопротивления цепи:

В = IR

R = V / I

Связь между параметрами можно запомнить с помощью этого треугольника.Предоставлено: WikiCommons CC0 1.0

Закон Ома и сопровождающие его производные законы могут использоваться для обнаружения недостающих частей схем. Допустим, у нас есть 24-вольтовая цепь с сопротивлением 2 Ом. Какой ток в такой цепи? Закон Ома говорит нам:

I = V / R

I = 24 В / 2 Ом

I = 12 А

По 24-вольтовой цепи с сопротивлением 2 Ом будет протекать электрический ток 12 ампер. Вот еще один: допустим, у нас есть цепь на 120 вольт, которая выдает ток 40 ампер.Какое сопротивление цепи? Еще раз, проверка закона Ома говорит нам:

R = V / I

R = 120 В / 40 А

R = 3 Ом

Такая схема имеет сопротивление 3 Ом. Любой материал, подчиняющийся закону Ома, называется омическим. Материалы, которые не подчиняются закону Ома, называются неомическими.

Наконец, существует взаимосвязь между током и мощностью. Электрическая мощность — это количество энергии, производимое схемой, которое является произведением напряжения и тока.Электрическая мощность показывает, сколько работы может выполнить энергия, производимая цепью, и измеряется Вт (джоулей в секунду). В общем, мощность цепи может быть рассчитана как:

P = I × V

Поскольку V равно I × R, формула для электрической мощности может быть выражена как:

P = I 2 R

По сути, эта формула говорит нам, что мощность, генерируемая цепью, пропорциональна квадрату тока и сопротивления. Это соотношение является причиной того, что нам нужны схемы с небольшим сопротивлением.При прочих равных условиях цепь с меньшим сопротивлением может выдавать больше мощности, чем сопоставимая цепь с большим сопротивлением.

Различия между постоянным и переменным током

Теперь, когда мы разобрались с основами электрических цепей, мы можем более полно оценить разницу между постоянным и переменным током. При постоянном токе электричество всегда течет в одном направлении, от положительного конца цепи к отрицательному. Когда магнит вводится в электрическое поле, электроны толкаются магнитом в одном направлении; это основа для потока, наблюдаемого в постоянном токе.Цепи постоянного тока, как правило, имеют постоянные напряжения, токи и сопротивления, которые не меняются с течением времени. Первоначально постоянный ток использовался в качестве основного источника электричества, поскольку он может передавать большое количество электроэнергии на короткие расстояния без больших потерь энергии. Электроэнергия постоянного тока также может храниться в батареях, поэтому она является предпочтительным вариантом для перезаряжаемых устройств, таких как телефоны, ноутбуки и другая портативная электроника. График электрического выхода цепи постоянного тока выглядит как прямая линия, поскольку направление тока остается неизменным.

Переменный ток, напротив, характеризуется направлением тока, быстро меняющим направление. При переменном токе вращающийся магнит используется для изменения направления тока через провода, поскольку вращение магнита изменяет ориентацию полюсов относительно заряженного тела. Преимущество переменного тока в том, что с его помощью можно легко изменять напряжение. Такие устройства, как трансформаторы на линии электропередач, преобразуют электричество переменного тока чрезвычайно высокого напряжения, поступающего от линий электропередач, на электричество 240–120 В, используемое в большинстве домов.Электроэнергия переменного тока не может храниться в качестве заряда, в отличие от мощности постоянного тока. График электричества, генерируемого цепью переменного тока, выглядит как синусоидальный, поскольку ток периодически меняет направление. Электричество переменного тока исторически было более эффективным, чем постоянный ток, при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, поскольку цепи переменного тока могут передавать большие напряжения в небольших пакетах тока. Однако последние технологические достижения сделали передачу электроэнергии постоянного тока на большие расстояния жизнеспособной и, возможно, более эффективной альтернативой передаче переменного тока.

Была ли эта статья полезной?

😊 ☹️ Приятно слышать! Хотите больше научных тенденций? Подпишитесь на нашу рассылку новостей науки! Нам очень жаль это слышать! Мы любим отзывы 🙂 и хотим, чтобы вы внесли свой вклад в то, как сделать Science Trends еще лучше.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *