группа. Законы постоянного тока

22.04.2020 12 группа

Законы постоянного тока

Фронтальный опрос:

В основе теории эл. тока лежит ряд понятий и определений. Вспомним их.

· Что называют эл. током? ( Упорядоченное движение заряженных частиц. За направление тока в проводнике принято направление движения положительно заряженных частиц.)

· Какую величину используют для количественного описания эл. тока? ( Силой тока называется величина, равная отношению заряда q, переносимого сквозь поперечное сечение проводника за промежуток времени t, к этому промежутку времени.)

· От каких величин зависит сила тока? ( От заряда каждой частицы, га концентрации в проводнике, Средней скорости движения, площади поперечного сечения проводника I=qnvs)

· Какой ток называется постоянным? ( Ток, сила которого не меняется с течением времени.)

· В каких единицах измеряется сила тока? (Ампер. 1А=1Кл/с)

· Что вы знаете об ученом в честь которого названа единица измерения силы тока?

( Прил.№1 )

· Что называют эл. напряжением? ( Напряжением на участке цепи называют физическую величину, численно равную отношению полной работы, которая совершается кулоновскими и сторонними силами при перемещении вдоль участка цепи положительного заряда, к этому заряду. Напряжение равно сумме разности потенциалов на концах участка и действующей на нем электродвижущей силы.

U=A/q,

U= φ_{1 -}φ_{2+ Е}

· Что представляет собой электродвижущая сила? ( Это физическая величина, равная отношению работы, которую совершают сторонние силы при перемещении положительного заряда по участку цепи, к этому заряду. Е =А_ст /q

· В каких единицах измеряют напряжение и ЭДС? (Вольтах.)

· В чью честь названа эта единица измерения? ( Прил.№2)

· Что представляет собой эл. сопротивление? ( Это характеристика эл. свойств проводника. Сопротивление зависит от материала, из которого изготовлен проводник, его длины и площади поперечного сечения, а также от температуры. R=ρL/S, R=R (1+α Т)

· Какова единица измерения сопротивления? (Ом. Названа в честь Г. Ома.).. (Прил.№3)

· Каковы энергетические характеристики эл. тока? ( Работа и мощность. Если через проводник с Эл. сопротивлением R в течение времени t протекает постоянный Эл. Ток I, то работа сил Эл. поля (или работа Эл. тока) за это время равна A=qU=IUt=I² Rt= U²t /R. Единицей измерения работы служит 1 Дж. )

· Эта единица измерения тоже имеет свою предысторию? (Прил.№4)

(Мощность тока равна отношению работы тока к промежутку времени t, в течение которого эта работа совершена P=A/t. Единицей измерения мощности служит 1 Вт. Названа в честь Д. Уатта.) ( Прил. №5)

Решение логических задач:

А теперь обратите внимание на доску. Здесь представлены цепочки формул, в которых отсутствуют некоторые величины. Предлагаю вам заполнить пустоты.

· Какие законы вам встретились? (Закон Джоуля-Ленца, который определяет возможность выделения тепла в проводнике по которому проходит Эл. ток, если там не происходят химические реакции и не совершается механическая работа. И закон Ома для полной цепи постоянного тока: Сила тока в полной цепи равна электродвижущей силе источника, деленной на сумму сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи. I=E/(R+r))

· Закон Ома - основной для расчета электрических цепей. Вспомните, какие элементы входят в состав Эл. цепей? (Электрическая цепь может состоять из множества элементов, но все они могут быть разбиты на следующие группы: 1) источники тока и напряжения; 2) потребители тока; 3) соединительные цепи; 4) измерительные приборы.)

· Каждый элемент эл. цепи имеет собственное обозначение. С их помощью инженеры разрабатывают схемы устройств, окружающих нас в повседневной жизни. Просмотрим еще раз обозначения чаще всего встречающиеся при решении эл. цепей. (cлайды)

· Через все названные элементы может проходить Эл. ток. Все они являются проводниками. Какие типы соединений проводников вам известны? (Последовательное, параллельное и смешанное)

· При расчете сопротивлений, напряжений и сил токов используют законы последовательного и параллельного соединений. Как, например, рассчитать общее сопротивление проводников при последовательном соединении? (Сопротивления складываются)

· Меняется ли сила тока при прохождении через проводники, которые соединены последовательно? (Сила тока одинакова)

· Каково напряжение при последовательном соединении? (Общее напряжение равно сумме напряжений на всех участках цепи)

· Итак, законы последовательного соединения позволяют рассчитать R=R₁+R₂+...+R_n

U₀=U₁+U₂+...+U_n I₀=I₁=I₂=...=I_n

· Рассмотрим параллельное соединение. Что можно сказать о расчете общего сопротивления при таком соединении? (Общее сопротивление равно обратной величине от суммы обратных сопротивлений всех ветвей Эл. цепи. Эта величина называется проводимостью G=1/R)

· Что можно сказать о токе при таком соединении? (Общая сила тока равна сумме сил токов во всех ветвях цепи)

· Каково изменение напряжения при параллельном соединении? (Напряжения на каждой ветви равны)

· Итак, законы параллельного соединения позволяют рассчитать 1/R₀ =1/R₁ +1/R₂+...+1/R_n

U₀=U₁=U₂=...=U_n

I0=I1 +I2 +...+In.

Экспериментальное задание:

-А теперь, используя правила соединения, которые мы повторили, попробуйте придумать схему Эл. цепи, состоящей из источника тока, лампы, звонка и трех ключей, чтобы в ней выполнялись следующие условия:

· если замкнуть ключ К1, то горит лампа;

· если замкнуть ключ К2, то работает звонок;

· если замкнуть ключ КЗ, то одновременно загорается лампа и звенит звонок.(Оборудование: источник тока, лампа, Эл. звонок, три ключа, соединительные провода) Схему опыта начертить на доске. Хочу напомнить, что электрический ток может быть опасным. Например, при коротком замыкании (следствие закона Ома для замкнутой цепи R- 0, I=Е/г). А также надо помнить, что электрический ток, сила которого превышает 0,1 А может навредить здоровью и даже жизни человека.

Решение задач:

· Пока один из вас выполняет эксперимент, остальным предлагаю решить следующую логическую цепочку. (Один уч-ся оформляет решение у доски).

Работа с таблицами:

· Мы повторили с вами расчеты последовательного и параллельного соединений в цепи постоянного тока. Но зачастую задачи, которые встречаются нам используют смешанные соединения. Схемы таких соединений, как мы знаем, бывают очень сложными. Но существуют методы, упрощающие их решение. На ваших партах лежат таблицы, в которых представлены все методы, используемые нами при решении задач. В чем заключается суть применения каждого из них? (слайды)

· 1: Шаговый (рекуррентный) метод ( применяется в том случае, когда схема представляет собой большое число повторяющихся структурных элементов). Задача решается самостоятельно, проверка с помощью проектора (решение выводится на экран)

· 2: Метод преобразования (преобразования основаны на простом принципе: точки равного потенциала можно соединять в один узел.)

· 3: Метод равно потенциальных узлов (во всякой цепи точки с одинаковыми потенциалами можно соединять в узлы; узлы цепи можно разделять, если после разделения потенциалы точек, входивших в узел, не изменятся. При этом возможно исключать «пассивные» участки, расщеплять ветви). Задача решается у доски.

· 4: Метод эквивалентных сопротивлений (эти цепи, как правило, симметричны и содержат одинаковые элементы, задачи можно при этом разбить на три группы: линейные (одномерные), плоскостные(двумерные) и объемные(трехмерные))

· 5: Метод расчета цепей по правилам Кирхгофа (Первое правило Кирхгофа относится к узлам цепи - точкам, в которых сходятся не менее трех проводников: Алгебраическая сумма сил токов для каждого узла равна нулю. I₁ +I₂+I₃+...+I_n=0)

· Второе правило Кирхгофа относится к отдельным замкнутым контурам цепи: Алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре равна алгебраической сумме произведений сил токов и сопротивлений каждого из участков этого контура. ∑E_k= ∑I_k R_k)

· 6: Метод расчета цепей с помощью перехода «звезда»-«треугольник» (метод основан на том, что схему, имеющую три вывода(узла), можно заменить другой с тем же числом выводов так, чтобы сопротивление участка цепи между двумя любыми выводами новой схемы было таким же, как у прежней. Общее сопротивление обеих цепей будет одинаково, но изменятся токи внутри цепи, поэтому такую замену можно проводить в тех случаях, когда не надо находить распределение токов). Задачу предлагается решить дома.

Решение задач:

· Рассмотренные методы безусловно помогают при решении многих задач. Какой из методов, например, можно применить при решении следующей задачи?

В Эл. цепь включены четыре сопротивления 1 кОм каждое и источники, ЭДС которых 1,5 и 1,8 В. Определить силу тока во всех сопротивлениях. Внутренними сопротивлениями источников пренебречь. (Данные задачи и схема цепи выводятся на экран с помощью проектора. 1 уч-ся оформляет решение у доски.)

Презентация исследовательской работы:

· Все законы, о которых мы сегодня говорили, имеют непосредственное практическое применение. Хочу обратить ваше внимание на работу, которую подготовили ваши одноклассники Сагоян Саркис и Новиков Николай к научно-практической конференции школьников «Первый шаг в науку». Тема их исследовательской работы - «Электрические сети города». Ребята, в чем заключается суть вашей работы? (Приложение № 6)

Подведение итогов:

· Итак, подведем итоги. Сегодня мы повторили основные законы постоянного тока и правила расчета Эл. цепей. Действительно ли так важно знать эти законы? Безусловно, они находят применение в повседневной жизни и они важны.

Напомню, что мы начали свой урок со слов персидского поэта. Вам блеснул лучик познания, вы начали изучать законы электродинамики. Я не оговорилась. На этом теория электрического тока не заканчивается. Мы вернемся к рассмотрению законов электрического тока на новом, более высоком витке изучения науки в 11 классе. Сегодня же вы хорошо поработали.