Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления в цепи. Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи (Ерюткин Е.С.)

§ 1 Зависимость силы тока

Как известно, металлы обладают хорошей проводимостью тока, и такие вещества называются проводниками, а вот дерево, фарфор имеют плохую проводимость. Дерево, фарфор относят к диэлектрикам. Объяснить такие свойства можно на основе молекулярного строения вещества, то есть проводимость тока связана с движением свободно заряженных частиц. При движении в проводнике свободные электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и между собой. Тем самым электроны в веществе испытывают сопротивление направленному движению при столкновении с узлами кристаллической решетки и столкновению между собой. Возникает необходимость остановиться на данном факте подробно.

Движение свободно заряженных частиц по проводнику в единицу времени называют силой тока. Раз движение замедляется в веществе при взаимодействии с атомами решетки, следовательно, создается электрическое сопротивление в проводнике.

Электрическое сопротивление - физическая скалярная величина, которая характеризует противодействие проводника упорядоченному движению по нему электрическому заряду. Поэтому сопротивление - характеристика электрических свойств проводника.

Буквенное обозначение электрического сопротивления: R.

Определим единицу измерения величины и ее характеристики, от которых она зависит на основе эксперимента.

Немецкий ученый Георг Ом изучал свойства проводимости веществ. Его опыты заключались в следующем: он использовал источник тока, амперметр, ключ и различные проводники, сделанные из разных материалов. Собрав цепь, он замкнул ее и наблюдал яркое свечение лампы. После Ом подключил последовательно с лампочкой проволоку из другого материала, заметил, что лампочка стала светить тускло. Так Ом подключал проводники из разных материалов и выявил закономерность, что сила тока увеличивается при увеличении напряжения в цепи. Обнаружил, что данная закономерность зависит от материала проводника.

Наглядно изобразим такие зависимости с помощью графиков I и II (рис). На графике по оси абсцисс отложено напряжение в вольтах, по оси ординат - сила тока в амперах. В системе координат отложено два графика, которые демонстрируют, что сила тока в цепях может увеличиваться по мере возрастания напряжения, причем, для разных материалов проводников (I и II) эти зависимости отличаются.

Георг Ом делает вывод о том, что различные проводники имеют различные свойства проводимости. Из-за этого было введено такое понятие, как электрическое сопротивление.

Итак, при увеличении напряжения растет сила тока в цепи, чем больше сила тока в проводнике, тем большее количество свободно заряженных частиц движется от одной части проводника в другую. Зависимость силы тока от напряжения выглядит таким образом:

(сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжения участка цепи)

Не забываем, что сопротивление оказывает замедление в протекании тока в проводнике, то есть при увеличении сопротивления проводника наблюдается уменьшение силы тока. Зависимость силы тока от сопротивления можно записать следующим образом:

(сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника)

Сведем записанные зависимости в одну формулу:

(Сопротивление проводника равно отношению напряжения на участке цепи к силе тока на этом участке)

§ 2 Электрическое сопротивление

Из данной формулы можно получить единицу измерения сопротивления в системе СИ (система интернациональная):[R]=В/A=Ом.

1 Ом равен электрическому сопротивлению проводника, между концами которого возникает напряжение 1 вольт при силе постоянного тока 1 ампер.

Обращаем внимание на то, что сопротивление не зависит ни от силы тока, ни от напряжения.

Осталось узнать, от чего зависит сопротивление проводника согласно опытам:

Выразим из формулы (3) удельное сопротивление:

Каков физический смысл удельного сопротивления? Указывает, чему равно сопротивление проводника длиной 1 метр и сечением 1 квадратный метр (1 квадратный миллиметр).

В заключении хотелось отметить, что электрическое сопротивление зависит от взаимодействия свободных электронов с положительными ионами, которые находятся в узлах кристаллической решетки, а также от взаимодействия свободных электронов между собой. Очень важно знать о сопротивлении, когда создают изоляционные материалы, заземляющие устройства, чтобы в дальнейшем использовать оборудование.

Список использованной литературы:

1. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений / А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
2. Физика 7-9. Учебник. И.В. Кривченко.
3. Физика. Справочник. О.Ф. Кабардин. – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.
4. Лукашик В.И., Иванова Е.В. Сборник задач по физике 7-9 класс – М.: Просвещение, 2008.
5. Чеботарева В.А. Тесты по физике. 8 класс. – Издательство «Экзамен», 2009.

Использованные изображения:

Соберем электрическую цепь (рисунок 1, а ), состоящую из аккумулятора 1 напряжением в 2 В, рычажного реостата 2 , двух измерительных приборов – вольтметра 3 и амперметра 4 и соединительных проводов 5 . Установим в цепи при помощи реостата сопротивление, равное 2 Ом. Тогда вольтметр, включенный на зажимы аккумулятора, покажет напряжение в 2 В, а амперметр, включенный последовательно в цепь, покажет ток, равный 1 А. Увеличим напряжение до 4 В путем включения другого аккумулятора (рисунок 1, б ). При том же сопротивлении в цепи – 2 Ом – амперметр покажет уже ток 2 А. Аккумулятор напряжением 6 В изменит показание амперметра до 3 А (рисунок 1, в ). Сведем наши наблюдения в таблицу 1.

Рисунок 1. Изменение тока в электрической цепи путем изменения напряжения при неизменном сопротивлении

Таблица 1

Зависимость тока в цепи от напряжения при неизменном сопротивлении

Отсюда можно сделать вывод, что ток в цепи при постоянном сопротивлении тем больше, чем больше напряжение этой цепи, причем ток будет увеличиваться во столько раз, во сколько раз увеличивается напряжение.

Теперь в такой же цепи поставим аккумулятор с напряжением 2 В и установим при помощи реостата сопротивление в цепи, равное 1 Ом (рисунок 2, а ). Тогда амперметр покажет 2 А. Увеличим реостатом сопротивление до 2 Ом (рисунок 2, б ). Показание амперметра (при том же напряжении цепи) будет уже 1 А.

Рисунок 2. Изменение тока в электрической цепи путем изменения сопротивления при неизменном напряжении

При сопротивлении в цепи 3 Ом (рисунок 2, в ) показание амперметра будет 2/3 А.

Результат опыта сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Зависимость тока в цепи от сопротивления при неизменном напряжении

Отсюда следует вывод, что при постоянном напряжении ток в цепи будет тем больше, чем меньше сопротивление этой цепи, причем ток в цепи увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается сопротивление цепи.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна под названием закон Ома.

Если обозначим: I – ток в амперах; U – напряжение в вольтах; r – сопротивление в омах, то закон Ома можно представить формулой:

то есть ток на данном участке цепи равен напряжению на этом участке, деленному на сопротивление того же участка.

Видео 1. Закон Ома для участка цепи

Пример 1. Определить ток, который будет проходить по нити лампы накаливания, если нить имеет неизменное сопротивление 240 Ом, а лампа включена в сеть с напряжением 120 В.

Пользуясь формулой закона Ома, можно определить также напряжение и сопротивление цепи.

U = I × r ,

то есть напряжение цепи равно произведению тока на сопротивление этой цепи и

то есть сопротивление цепи равно напряжению, деленному на ток цепи.

Пример 2. Какое нужно напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 6 Ом протекал ток 20 А?

U = I × r = 20 × 6 = 120 В.

Пример 3. По спирали электрической плитки протекает ток в 5 А. Плитка включена в сеть с напряжением 220 В. Определить сопротивление спирали электрической плитки.

Если в формуле U = I × r ток равен 1 А, а сопротивление 1 Ом, то напряжение будет равно 1 В:

1 В = 1 А × 1 Ом.

Отсюда заключаем: напряжение в 1 В действует в цепи с сопротивлением 1 Ом при токе в 1 А.

Потеря напряжения

На рисунке 3 приведена электрическая цепь, состоящая из аккумулятора, сопротивления r и длинных соединительных проводов, имеющих свое определенное сопротивление.

Как видно из рисунка 3, вольтметр, присоединенный к зажимам аккумулятора, показывает 2 В. Уже в середине линии вольтметр показывает только 1,9 В, а около сопротивления r напряжение равно всего 1,8 В. Такое уменьшение напряжения вдоль цепи между отдельными точками этой цепи называется потерей (падением) напряжения.

Потеря напряжения вдоль электрической цепи происходит потому, что часть приложенного напряжения расходуется на преодоление сопротивления цепи. При этом потеря напряжения на участке цепи будет тем больше, чем больше ток и чем больше сопротивление этого участка цепи. Из закона Ома для участка цепи следует, что потеря напряжения в вольтах на участке цепи равно току в амперах, протекающему по этому участку, умноженному на сопротивление в омах того же участка:

U = I × r .

Пример 4. От генератора, напряжение на зажимах которого 115 В, электроэнергия передается электродвигателю по проводам, сопротивление которых 0,1 Ом. Определить напряжение на зажимах двигателя, если он потребляет ток в 50 А.

Очевидно, что на зажимах двигателя напряжение будет меньше, чем на зажимах генератора, так как в линии будет потеря напряжения. По формуле определяем, что потеря напряжения равна:

U = I × r = 50 × 0,1 = 5 В.

Если в линии потеря напряжения равна 5 В, то напряжение у электродвигателя будет 115 – 5 = 110 В.

Пример 5. Генератор дает напряжение 240 В. Электроэнергия по линии из двух медных проводов длиной по 350 м, сечением 10 мм² передается к электродвигателю, потребляющему ток в 15 А. Требуется узнать напряжение на зажимах двигателя.

Напряжение на зажимах двигателя будет меньше напряжения генератора на величину потери напряжения в линии. Потеря напряжения в линии U = I × r .

Так как сопротивление r проводов неизвестно, определяем его по формуле:

"); длина l равна 700 м, так как току приходится идти от генератора к двигателю и оттуда обратно к генератору.

Подставляя r в формулу, получим:

U = I × r = 15 × 1,22 = 18,3 В

Следовательно, напряжение на зажимах двигателя будет 240 – 18,3 = 221,7 В

Пример 6. Определить поперечное сечение алюминиевых проводов, которое необходимо применить, чтобы подвести электрическую энергию к двигателю, работающему при напряжении в 120 В и токе в 20 А. Энергия к двигателю будет подаваться от генератора напряжением 127 В по линии длиной 150 м.

Находим допустимую потерю напряжения:

127 – 120 = 7 В.

Сопротивление проводов линии должно быть равно:

Из формулы

определим сечение провода:

где ρ – удельное сопротивление алюминия (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").

По справочнику выбираем имеющееся сечение 25 мм².
Если ту же линию выполнить медным проводом, то сечение его будет равно:

где ρ – удельное сопротивление меди (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").

Выбираем сечение 16 мм².

Отметим еще, что иногда приходится умышленно добиваться потери напряжения, чтобы уменьшить величину приложенного напряжения.

Пример 7. Для устойчивого горения электрической дуги требуется ток 10 А при напряжении 40 В. Определить величину добавочного сопротивления, которое нужно включить последовательно с дуговой установкой, чтобы питать ее от сети с напряжением 120 В.

Потеря напряжения в добавочном сопротивлении составит:

120 – 40 = 80 В.

Зная потерю напряжения в добавочном сопротивлении и ток, протекающий через него, можно по закону Ома для участка цепи определить величину этого сопротивления:

При рассмотрении электрической цепи мы до сих пор не принимали в расчет того, что путь тока проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, внутри самого элемента, аккумулятора или другого источника напряжения.

Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодолевает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника напряжения также происходит падение напряжения.

Следовательно, электродвижущая сила (э. д. с.) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.

Если обозначить E – электродвижущую силу в вольтах, I – ток в амперах, r – сопротивление внешней цепи в омах, r 0 – сопротивление внутренней цепи в омах, U 0 – внутреннее падение напряжения и U – внешнее падение напряжения цепи, то получим, что

E = U 0 + U = I × r 0 + I × r = I × (r 0 + r ),

Это и есть формула закона Ома для всей (полной) цепи. Словами она читается так: ток в электрической цепи равен электродвижущей силе, деленной на сопротивление всей цепи (сумму внутреннего и внешнего сопротивлений).

Видео 2. Закон Ома для полной цепи

Пример 8. Электродвижущая сила E элемента равна 1,5 В, его внутреннее сопротивление r 0 = 0,3 Ом. Элемент замкнут на сопротивление r = 2,7 Ом. Определить ток в цепи.

Пример 9. Определить э. д. с. элемента E , замкнутого на сопротивление r = 2 Ом, если ток в цепи I = 0,6 А. Внутреннее сопротивление элемента r 0 = 0,5 Ом.

Вольтметр, включенный на зажимы элемента, покажет напряжение на них, равное напряжению сети или падению напряжения во внешней цепи.

U = I × r = 0,6 × 2 = 1,2 В.

Следовательно, часть э. д. с. элемента идет на покрытие внутренних потерь, а остальная часть – 1,2 В отдается в сеть.

Внутреннее падение напряжения

U 0 = I × r 0 = 0,6 × 0,5 = 0,3 В.

Так как E = U 0 + U , то

E = 0,3 + 1,2 =1,5 В

Тот же ответ можно получить, если воспользоваться формулой закона Ома для полной цепи:

E = I × (r 0 + r ) = 0,6 × (0,5 +2) = 1,5 В.

Вольтметр, включенный на зажимы любого источника э. д. с. во время его работы, показывает напряжение на них или напряжение сети. При размыкании электрической цепи ток по ней проходить не будет. Ток не будет проходить также и внутри источника э. д. с., а следовательно, не будет и внутреннего падения напряжения. Поэтому вольтметр при разомкнутой цепи покажет э. д. с. источника электрической энергии.

Таким образом, вольтметр, включенный на зажимы источника э. д. с. показывает:
а) при замкнутой электрической цепи – напряжение сети;
б) при разомкнутой электрической цепи – э. д. с. источника электрической энергии.

Пример 10. Электродвижущая сила элемента 1,8 В. Он замкнут на сопротивление r =2,7 Ом. Ток в цепи равен 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление r 0 элемента и внутреннее падение напряжения U 0 .

Так как r = 2,7 Ом, то

r 0 = 3,6 – 2,7 = 0,9 Ом;

U 0 = I × r 0 = 0,5 × 0,9 = 0,45 В.

Из решенных примеров видно, что показание вольтметра, включенного на зажимы источника э. д. с., не остается постоянным при различных условиях работы электрической цепи. При увеличении тока в цепи увеличивается также внутреннее падение напряжения. Поэтому при неизменной э. д. с. на долю внешней сети будет приходиться все меньшее и меньшее напряжение.

В таблице 3 показано, как меняется напряжение электрической цепи (U ) в зависимости от изменения внешнего сопротивления (r ) при неизменных э. д. с. (E ) и внутреннем сопротивлении (r 0) источника энергии.

Таблица 3

Зависимость напряжения цепи от сопротивления r при неизменных э. д. с. и внутреннем сопротивлении r 0

Психологический настрой

Я нахожусь сейчас на уроке

физики. А обо всём

остальном я не буду думать сейчас, я подумаю об этом потом.

Эпиграф урока

«Я мыслю,

следовательно,

я существую.»

Рене Декарт

Установите соответствие 1 уровень

1. Лампочка накаливания

3.Реостат(сопротивление)

4. Амперметр

5. Вольтметр

Выбери правильное обозначение 2 уровень

1. Обозначение и единица измерения силы тока.

2. Обозначение и единица измерения сопротивления

3. Обозначение и единица измерения напряжения

4. Формула вычисления силы тока

5. Формула вычисления напряжения

• Какую работу совершит ток силой 3А за 10 минут при напряжении в цепи 15 В?

Проверяем 1 уровень

Проверяем 2 уровень

Проверяем 3 уровень

t=10 мин 600c

q=3*600=1800 Кл

A=15*1800= 27000Дж

Ответ: А=27кДж

Цель урока:

исследовать зависимость силы тока

От напряжения

От сопротивления

Устанавливается зависимость I от U R остается неизменной (R= 10 Ом)

Сделайте вывод

Зависимость прямо пропорциональная

При R= const, I ~ U

Установим зависимость I от R U остается неизменным U= 3В

Сделайте вывод

Зависимость обратно пропорциональная

При U=const,

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

При R= const, I ~ U

При U=const,

Закон Ома для участка цепи.

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

U

А знаешь, как, работая с формулой закона Ома, легко написать формулу для любой входящей величины? С помощью треугольника

Вопрос №3

Между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

Вопрос №4

Как зависит сила тока от напряжения?

• Как зависит сила тока от сопротивления?

Вопрос №6

• Как формулируется

закон Ома?

• Оценка за урок

• 18 - 16 – «5»
• 15 - 11 – «4»
• 10 - 8 – «3»

Выучить закон Ома.

По техническому паспорту любого электрического прибора, который у вас имеется определить сопротивление.

В электротехнике для описания процессов, протекающих внутри электрических цепей, используются термины «ток», «напряжение» и «сопротивление». Каждый из них имеет собственное назначение со специфическими характеристиками.

Рассмотрим и подведем выводы о каждом из терминах.

Электрический ток

Слово используется для характеристики движения заряженных частиц (электроны, дырки, катионы и анионы) через определенную среду вещества. Направление и количество носителей заряда определяет тип и силу тока.

Основные характеристики тока, влияющие на его практическое применение

Обязательным требованием для протекания зарядов является наличие цепи или, другим словами, замкнутого контура, создающего условия для их передвижения. Если внутри движущихся частиц образуется разрыв, то их направленное перемещение сразу прекращается.

На этом принципе работают все выключатели и защиты, используемые в электрике. Они создают разделение подвижными контактами токопроводящих частей между собой и этим действием прерывают протекание электрического тока, отключая прибор.

В энергетике наибольшее распространение получил метод создания электрического тока за счет передвижения электронов внутри металлов, изготовленных в виде проводов, шин или других токопроводящих частей.

Кроме этого способа также используется создание тока внутри:

1. газов и жидкостей-электролитов за счет движения электронов или катионов и анионов - ионов с положительными и отрицательными знаками заряда;

2. среды из вакуума, воздуха и газов при условии передвижения электронов, вызванного явлением термоэлектронной эмиссии;

3. полупроводниковых материалов вследствие перемещения электронов и дырок.

Электрический ток может возникнуть при:

приложении к заряженным частицам внешней разности электрических потенциалов;

нагреве проводников, не являющихся в данный момент сверхпроводниками;

протекании химических реакций, связанных с выделением новых веществ;

воздействии приложенного на проводник магнитного поля.

Форма сигнала электрического тока может быть:

1. постоянной в виде прямой линии на временно́м графике;

2. переменной синусоидальной гармоникой, хорошо описываемой основными тригонометрическими соотношениями;

3. меандром, грубо напоминающим синусоиду, но с резкими, ярко выраженными углами, которые в отдельных случаях могут быть хорошо сглажены;

4. пульсирующей, когда направление остается одним и тем же без изменения, а амплитуда колеблется периодически от нулевого до максимального значения по вполне определенному закону.

Формы тока

Электрический ток может совершать полезную для человека работу, когда он:

преобразуется в световое излучение;

создает нагрев тепловых элементов;

совершает механическую работу за счет притяжения или отталкивания подвижных якорей либо вращения роторов с приводами, закрепленных в подшипниках;

формирует электромагнитное излучение и в некоторых других случаях.

При прохождении электрического тока по проводам может создаваться вред , вызываемый:

излишним нагревом токонесущих цепей и контактов;

образованием вихревых токов в магнитопроводах электрических машин;

излучением электроэнергии электромагнитными волнами в окружающую среду и некоторыми подобными явлениями.

Конструкторы электрических приборов и разработчики различных схем учитывают перечисленные возможности электрического тока в своих устройствах. Например, вредное воздействие вихревых токов в трансформаторах, двигателях и генераторах уменьшается за счет шихтовки сердечников, используемых для пропускания магнитных потоков. В то же время вихревой ток успешно применяют для разогрева среды внутри электрических печей и микроволновок, работающих на индукционном принципе.

Электрический ток, в зависимости от своей величины, способен совершать различную работу. Для количественной оценки его возможностей принята величина, называемая силой тока. Ее размерностью в международной системе измерений является 1 ампер. Для обозначения силы тока в технической литературе принят индекс «I».

Электрическое напряжение

Этот термин используется как характеристика физической величины, выражающей затраченную работу по переносу пробного единичного электрического заряда из одной точки в другую без изменения характеров размещения остальных зарядов на действующих источниках полей.

Поскольку начальная и конечная точки обладают различными потенциалами энергии, то работа на перемещение заряда, или напряжение, совпадает с соотношением разности этих потенциалов.

В зависимости от протекающих токов используются различные термины и способы вычисления напряжения. Оно может быть:

1. постоянным - в цепях электростатики и постоянного тока;

2. переменным - в схемах с переменными и синусоидальными токами.

Для второго случая используются такие дополнительные характеристики и разновидности напряжения, как:

амплитуда - наибольшее отклонение от нулевого положения оси абсцисс;

мгновенная величина, которая выражается в конкретный момент времени;

действующее, эффективное или, называемое по-другому, среднеквадратичное значение, определяемое по совершаемой активной работе одного полупериода;

средневыпрямленное, рассчитываемое по модулю выпрямленного значения одного периода гармоники.

Характеристики переменного напряжения

Для количественной оценки напряжения введена международная единица 1 вольт, а ее обозначением стал символ «U».

При транспортировке электрической энергии по проводам воздушных линий конструкция опор и их габариты зависят от значения используемого напряжения. Его величину между проводами фаз называют линейной, а относительно каждого провода и землей - фазной.

Электрическое сопротивление

Термин применяется для характеристики свойств вещества ослаблять прохождение через него электрического тока. При этом могут выбираться разные среды, изменяться температура вещества или его габариты.

У цепей постоянного тока сопротивление совершает активную работу, поэтому его называют активным. Оно для любого участка прямо пропорционально приложенному напряжению и обратно пропорционально - проходящему току.

В цепях переменного тока введены понятия:

импеданса;

волнового сопротивления.

Электрический импеданс по-другому называют комплексным или полным сопротивлением с составляющими частями:

активной;

реактивной.

Реактивное сопротивление, в свою очередь, может быть:

емкостным;

индуктивным.

Соотношения между составляющими импеданса описываются треугольником сопротивлений.

Величиной сопротивления принята международная единица измерения в 1 Ом.

Взаимосвязь тока, напряжения, сопротивления

Классическим примеров выражения соотношений между этими характеристиками является сравнение с гидравлической схемой, в которой сила движения потока жизни (аналог - величина тока) зависит от значения приложенной к поршню силы (созданного напряжения) и характера магистралей потока, выполненных сужениями (сопротивлением).

Ток, напряжение и сопротивление

Математические закономерности, описывающие взаимосвязь электрического сопротивления, тока и напряжения впервые опубликовал и запатентовал Георг Ом. Он вывел законы для полного контура электрической цепи и его участка. Подробнее смотрите здесь: Применение закона Ома на практике

Для замера основных электрических величин электроэнергии применяют амперметры, вольтметры и омметры.

Замеры тока, напряжения и сопротивления

Амперметр замеряет ток, проходящий по цепи. Поскольку на всем замкнутом участке он не изменяется, то амперметр врезают в любом месте между источником напряжения и потребителем, создавая прохождение зарядов через измерительную головку прибора.

Вольтметром измеряют напряжение на клеммах подключенного к источнику тока потребителя.

Замеры сопротивления омметром могут выполняться только на обесточенном потребителе. Это объясняется тем, что омметр выдает калиброванное напряжение и замеряет ток, проходящий по измерительной головке, который переводится в Омы за счет деления напряжения на полученное значение тока.

Любое подключение маломощного постороннего напряжения при выполнении измерения создаст дополнительные токи и исказит результат. Учитывая, что внутренние цепи омметра изготавливаются маломощными, то при ошибочных замерах сопротивления при поданном постороннем напряжении довольно часто прибор выходит из строя за счет того, что у него выгорает внутренняя схема.

Знание основных характеристик тока, напряжения, сопротивления и зависимостей между ними позволяет электрикам успешно выполнять свою работу и надежно эксплуатировать электрические системы, а допускаемые ошибки очень часто заканчиваются несчастными случаями и травмами.

МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района Липецкой области

Урок физики в 8 классе по теме:

По учебнику

Пёрышкина А. В. Физика. 8 кл.

Разработчик: Трубицина М. А.

учитель физики МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района

Липецкой области.

Слайд№1

Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление.

Слайд№2

Цели урока:

Установить зависимости между напряжением и силой тока в цепи;

Уяснить понятие электрического сопротивления;

Установить способ определения электрического сопротивления с помощью амперметра и вольтметра;

Определить единицу измерения электрического сопротивления;

Выяснить природу эл. сопротивления;

Установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Оборудование

для демонстрационного опыта:

демонстрационные амперметр и вольтметр, ключ, соединительные провода, прибор для демонстрации электролиза, выпрямитель.

для фронтального опыта:

реостаты, амперметры, вольтметры, резисторы на 1,2,4 Ом, ключи, соединительные провода.

Ход урока

1, Вступительное слово.

В своей жизни мы широко используем действия электрического тока. Какие действия эл.тока вы знаете?

Мы уже не мыслим свое существование без электрического тока. Поэтому так важно знать все об этом явлении. Как возникает? От чего зависит? Что на него оказывает влияние?

Вы уже познакомились с электрическим напряжением. А сегодня вам предстоит рассмотреть еще одно явление, связанное с прохождением эл. тока по проводникам.

2. Актуализация знаний(повторение)

Для этого нам необходимо кратко повторить основные понятия, связанные с эл. током.

Слайд №3

Закончите, пожалуйста фразу :

1. Эл ток это…

2. Сила тока, это…

3. Сила тока измеряется…

4. Амперметр включается в цепь… с учетом…(показывают)

7. Вольтметр включается в цепь… с учетом…

10. Реостат-это прибор для…(показывают)

3. Изучение нового материала.

Прекрасно, вы готовы к знакомству с новым явлением, влияющим на силу тока в проводнике

Слайд №4

1. Соберите эл. цепь по схеме, выведенной на экране. Давайте назовем ее основные элементы и найдем их на своих столах. Вольтметр не случайно выделен другим цветом. Вы его подключите к резистору после сборки. Обратите внимание на памятку по технике безопасности.
2. Вы готовы? Давайте проанализируем результаты ваших экспериментов.

Каков характер зависимости между U и I?

Чему равен коэффициент пропорциональности между Uи I?

Слайд №5

Сверьте ваши результаты с рисунком на слайде. Менялась ли в ваших опытах сила тока? А коэффициент пропорциональности? Чему он был равен у вас? У вас были одинаковые амперметры, вольтметры, реостаты, в одно положение вы ставили рычажок реостата. А что было разным? Когда менялся коэффициент пропорциональности? (другой резистор). Так чье же свойство отражает коэффициент пропорциональности? (свойство резистора). Как только мы увеличивали силу тока на участке цепи, где был резистор, как тут же на этом участке возрастало напряжение. Что характеризует напряжение? (работу эл. поля) Чем больше сила тока на участке цепи, тем большую работу приходиться совершать при перемещении зарядов на этом участке. Как будто в проводнике (резисторе) что-то противодействует прохождению эл. тока. И противодействие это математически выражалось в коэффициенте пропорциональности между напряжением и силой тока. Так какое свойство проводника мы сегодня обнаружили? (свойство противодействовать прохождению эл. тока). Это свойство назвали электрическим сопротивлением проводника. Обозначать эл. сопротивление мы будем буквой R.

Слайд №6(а)

А теперь может быть кто-то сразу предложит формулу для расчета R?

После ответа –

Слайд №6(б)

Чтобы пользоваться этой формулой необходимо измерить силу тока и напряжение вольтметром и амперметром.

Подведем итог нашего эксперимента.

1. Какая связь на участке цепи между силой тока и напряжением?
2. Какое новое свойство проводников мы обнаружили?
3. Как можно определить R?

Слайд №7

С помощью последней формулы можно сразу ввести единицу измерения электрического сопротивления. Эта единица получила название Ом.

Слайд №8

4)Ну а теперь постараемся установить причины возникновения эл. сопротивления.

Слайд №9

Посмотрите на экран. Перед вами внутреннее строение металлического проводника, его кристаллическая решетка. Какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки? Какие частицы свободно и беспорядочно перемещаются между узлами кристаллической решетки? Что еще необходимо, чтобы возник эл. ток? Как вы думаете, при своем направленном движении электроны взаимодействуют с атом-ионами? Как? Почему?

А между собой электроны будут взаимодействовать? Как? Почему?

Повлияют ли эти взаимодействия на скорость и направление движения электронов? Как?

Скажется ли это на величине силы тока в проводнике? Как?

Так в чем же причина противодействия проводника прохождению эл. тока?

Слайд №10 (запишем)

5)Нам осталось выяснить, какие еще характеристики проводника определяют его эл. сопротивление.

Проведем небольшой эксперимент. В качестве проводника возьмем теперь жидкий проводник (электролит). Какие частицы являются носителями тока в электролитах? Будут ли они взаимодействовать друг с другом?

Взаимодействие ионов друг с другом обуславливает сопротивление электролита. Из опыта делаем заключение:

R зависит от природы проводника

R увеличивается с увеличением длины проводника

R увеличивается с уменьшением площади поперечного сечения проводника

Слайд № 11

Так какие же свойства проводника влияют на его электрическое сопротивление?

Слайд № 12

6) А является ли проводником человеческое тело?

Значит ток, проходя по телу, может поражать жизненно важные органы и даже вызывать смерть человека.

Слайд № 13

Тяжесть поражения эл. током зависит от эл. сопротивления человеческого тела, которое принимается равным 1000 Ом. но разные участки тела человека обладают разным сопротивлением. На сопротивление влияет состояние человека, наличие алкоголя в крови, потоотделение, загрязнение, порезы, которые понижают сопротивление тела эл. току. более того, на теле есть акупунктурные точки…

7)Подведем итоги урока

Слайд № 14

8)Откройте дневники, запишите домашнее задание

9) Отметки за урок

Слайд № 15

10) А теперь подумаем вместе

Слайд № 16

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление. Тема урока

Цели урока: установить зависимость между напряжением и силой тока в цепи; уяснить понятие электрического сопротивления проводника; установить способ определения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра; определить единицу измерения электрического сопротивления; выяснить природу электрического сопротивления; установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Повторение: Электрический ток – это… Сила тока характеризует… Сила тока измеряется … Амперметр включается в цепь… с учетом … Напряжение - это… Напряжение измеряется… Вольтметр включается в цепь… с учетом… Напряжение измеряется в … Напряжение в сети 220 В. Это значит… Реостат – это прибор для…

Задание Соберите электрическую цепь по схеме: Передвигая рычажок реостата, каждый раз снимайте показания амперметра и вольтметра и заносите их в таблицу результатов. (Сделайте три измерения.) Постройте график зависимости между напряжением и силой тока на резисторе. Определите коэффициент пропорциональности между силой тока и напряжением. Помните! Источник питания подключается в последнюю очередь. Все изменения в цепи производят при разомкнутом ключе. Начинать работу можно только с разрешения учителя. А V + + + - - - . .

U, B I, A k=4 k=2 k=1

Формула для расчета электрического сопротивления R=U/I R – электрическое сопротивление проводника

Вывод: на участке цепи U~I ; проводники обладают электрическим сопротивлением; сопротивление можно определить с помощью амперметра и вольтметра по формуле: R=U/I .

За единицу сопротивления принимают 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А. Георг Ом (1787-1854)

Причины электрического сопротивления: + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Причина электрического сопротивления проводника – взаимодействие электронов проводимости с атом-ионами кристаллической решетки и друг с другом.

Зависимость электрического сопротивления R от длины проводника l и площади поперечного сечения S . Чем > l , тем I Чем

Влияние свойств проводника на электрическое сопротивление. R зависит от природы проводника. R~l (длине проводника). R~1/S (площади сечения проводника).

Действие электрического тока на человека. Сила тока, мА Характер восприятий Переменный ток (50 Гц) Постоянный ток 0,6-0,15 Начало ощущения, легкое покалывание и дрожание пальцев рук. Не ощущается. 2-3 Сильное дрожание пальцев рук. Не ощущается 5-10 Ощущение боли, судороги рук. Зуд, ощущение нагрева. 12-15 Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5-10 с. Усиление нагрева. 20-25 Руки сразу парализуются, и оторвать их от электродов невозможно. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. 50-80 Паралич дыхания. Нарушение сердечной деятельности. Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания. 90-110 Паралич дыхания. При длительности 3 с и более наступает паралич сердца. Смерть. Паралич дыхания.

Итоги урока: Любой проводник обладает электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление определяется только свойствами самого проводника и не зависит от силы тока и напряжения в цепи. Тяжесть поражения человека электрическим током зависит не только от характера тока, но и от сопротивления человеческого тела, которое может меняться.

Домашнее задание: §§ 42 – 43, упр. 17 (2), упр. 18(1,2)

Подумаем вместе! Проволоку немного растянули. Изменилось ли ее сопротивление и как? Кусок проволоки согнули пополам и скрутили. Изменилось ли ее сопротивление? Как? Во сколько раз?