Закон Ома для участка цепи. Сопротивление
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление
«Физика — 10 класс»
Что заставляет заряды двигаться вдоль проводника?
Как электрическое поле действует на заряды?
Вольт-амперная характеристика.
В предыдущем параграфе говорилось, что для существования тока в проводнике необходимо создать разность потенциалов на его концах. Сила тока в проводнике определяется этой разностью потенциалов. Чем больше разность потенциалов, тем больше напряжённость электрического поля в проводнике и, следовательно, тем большую скорость направленного движения приобретают заряженные частицы. Это означает увеличение силы тока.
Для каждого проводника — твёрдого, жидкого и газообразного — существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов на концах проводника.
Зависимость силы тока в проводнике от напряжения, подаваемого на него, называют
Её находят, измеряя силу тока в проводнике при различных значениях напряжения. Знание вольт-амперной характеристики играет большую роль при изучении электрического тока.
Закон Ома.
Наиболее простой вид имеет вольт- амперная характеристика металлических проводников и растворов электролитов. Впервые (для металлов) её установил немецкий учёный Георг Ом, поэтому зависимость силы тока от напряжения носит название закона Ома.
На участке цепи, изображённой на рисунке 15.3, ток направлен от точки 1 к точке 2. Разность потенциалов (напряжение) на концах проводника равна U = φ1 — φ2. Так как ток направлен слева направо, то напряжённость электрического поля направлена в ту же сторону и φ1 > φ2.
Измеряя силу тока амперметром, а напряжение вольтметром, можно убедиться в том, что сила тока прямо пропорциональна напряжению.
Закон Ома для участка цепи:
Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка R.
Применение обычных приборов для измерения напряжения — вольтметров — основано на законе Ома. Принцип устройства вольтметра такой же, как и у амперметра. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.
Сила тока, проходящего по вольтметру, определяется напряжением между точками цепи, к которой он подключён. Поэтому, зная сопротивление вольтметра, можно по силе тока определить напряжение. На практике прибор градуируют так, чтобы он сразу показывал напряжение в вольтах.
Сопротивление.
Основная электрическая характеристика проводника — сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении.
Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, т. е. противодействовать электрическому току, называют
С помощью закона Ома (15.3) можно определить сопротивление проводника:
Для этого нужно измерить напряжение на концах проводника и силу тока в нём.
На рисунке 15.4 приведены графики вольт-амперных характеристик двух проводников. Очевидно, что сопротивление проводника, которому соответствует график 2, больше, чем сопротивление проводника, которому соответствует график 1.
Сопротивление проводника не зависит от напряжения и силы тока.
Сопротивление зависит от материала проводника и его геометрических размеров.
Сопротивление проводника длиной l с постоянной площадью поперечного сечения S равно:
где ρ — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь).
Величину ρ называют удельным сопротивлением проводника.
Удельное сопротивление материала численно равно сопротивлению проводника из этого материала длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 м 2.
Единицу сопротивления проводника устанавливают на основе закона Ома и называют её омом.
Проводник имеет сопротивление 1 Ом, если при разности потенциалов 1 В сила тока в нём 1 А.
Единицей удельного сопротивления является 1 Ом • м. Удельное сопротивление металлов мало. А вот диэлектрики обладают очень большим удельным сопротивлением. Например, удельное сопротивление серебра 1,59 • 10-8 Ом • м, а стекла порядка 1010 Ом • м. В справочных таблицах приводятся значения удельного сопротивления некоторых веществ.
Значение закона Ома.
Из закона Ома следует, что при заданном напряжении сила тока на участке цепи тем больше, чем меньше сопротивление этого участка. Если по какой-то причине (нарушение изоляции близко расположенных проводов, неосторожные действия при работе с электропроводкой и пр.) сопротивление между двумя точками, находящимися под напряжением, оказывается очень малым, то сила тока резко возрастает (возникает короткое замыкание), что может привести к выходу из строя электроприборов и даже возникновению пожара.
Именно из-за закона Ома нельзя говорить, что чем выше напряжение, тем оно опаснее для человека. Сопротивление человеческого тела может сильно изменяться в зависимости от условий (влажности, температуры окружающей среды, внутреннего состояния человека), поэтому даже напряжение 10—20 В может оказаться опасным для здоровья и жизни человека. Следовательно, всегда необходимо учитывать не только напряжение, но и силу электрического тока. При работе в физической лаборатории нужно строго соблюдать правила техники безопасности!
Закон Ома — основа расчётов электрических цепей в электротехнике.
Источник: «Физика — 10 класс», 2014, учебник Мякишев, Буховцев, Сотский
Законы постоянного тока — Физика, учебник для 10 класса — Класс!ная физика
Электрический ток. Сила тока — Закон Ома для участка цепи. Сопротивление — Электрические цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников — Примеры решения задач по теме «Закон Ома. Последовательное и параллельное соединения проводников» — Работа и мощность постоянного тока — Электродвижущая сила — Закон Ома для полной цепи — Примеры решения задач по теме «Работа и мощность постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»
class-fizika.ru
Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка цепи (Гребенюк Ю.В.)
Этот урок посвящён изучению электрического сопротивления. Мы проведём ряд опытов, демонстрирующих, что сила тока в проводнике зависит не только от напряжения на его концах, но и от свойства проводника противодействовать электрическому току; рассмотрим закон Ома для участка цепи
На предыдущих уроках мы рассматривали две важные характеристики тока – это сила и напряжение. Для того чтобы выяснить, как эти величины связаны между собой, мы рассмотрим влияние электрических элементов на прохождение тока в цепи и введём понятие электрического сопротивления.
Проведём эксперимент, для этого соединим источник тока с проводником (резистором), к которому последовательно подключим амперметр (для измерения силы тока на резисторе), а параллельно – вольтметр (для измерения напряжения на резисторе) (см. Рис. 1). Первоначально, при напряжении 1 В, сила тока равна 1 А. При увеличении напряжения в 2 раза, до 2 В, сила тока увеличилась также в 2 раза (2 А) (см. Рис. 2).
Рис. 1. Электрическая схема для эксперимента
Из опыта видно, что при увеличении или уменьшении напряжения на концах проводника во столько же раз увеличится или уменьшится сила тока в проводнике. Такую зависимость впервые экспериментально получил немецкий учёный Георг Ом в 1826 году. Из курса математики известно, что её можно записать в таком виде:
где I – сила тока; U – напряжение; k – коэффициент пропорциональности.
Представим зависимость в виде графика (см. Рис. 3). Такой график зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах называют вольтамперной характеристикой (также может быть представлена в виде таблицы).
Рис. 2. Показания амперметра при изменении напряжения
Рис. 3. Вольтамперная характеристика проводника
Для следующего эксперимента соберём электрическую схему аналогично предыдущему, заменив в ней проводник (см. Рис. 4). Первоначально, при напряжении около 1,5 В, сила тока равна примерно 0,3 А. При увеличении напряжения до 3 В, сила тока увеличится примерно до 0,6 А (см. Рис. 5).
Рис. 4. Электрическая схема для эксперимента
Рис. 5. Показания амперметра при изменении напряжения
Проведя опыты с различными проводниками, установили, что сила тока в проводнике всегда пропорциональна напряжению на его концах, при этом коэффициент пропорциональности зависит от проводника. Таким образом, сила тока в проводнике зависит не только от напряжения на его концах, но и от свойства проводника. То есть зависимость
или 
,
где R – электрическое сопротивление проводника.
Величина 
– проводимость. Единица измерения проводимости называется сименсом (См), названная в честь немецкого физика Эрнеста Сименса. 1 См – электрическая проводимость проводника с сопротивлением 1 Ом.
При одинаковом напряжении на концах проводников, сила тока меньше в том проводнике, который обладает большим сопротивлением. То есть чем больше сопротивление проводника, тем сильнее проводник противодействует прохождению тока. При этом часть электрической энергии превращается во внутреннюю энергию проводника.
Электрическое сопротивление – это физическая величина, характеризующая свойство проводника противодействовать электрическому току. Единица сопротивления в СИ – Ом.
1 Ом – это сопротивление проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А.
Всё, что известно о сопротивлении проводников, а также о зависимости силы тока от напряжения на концах проводника, верно и для участка цепи с любым количеством проводников. То есть можно сформулировать закон Ома для участка цепи:
Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участкаи обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи:
,
где R – сопротивление участка цепи, которое зависит только от свойств проводников, составляющих участок.
Закон Ома – один из важнейших физических законов, б
льшая часть расчётов электрических цепей в электротехнике базируется на этом законе.
На этом уроке мы рассмотрели важную характеристику электрической цепи и её элементов – сопротивление. Увидели зависимость силы тока на участке цепи от напряжения и сформулировали закон Ома для участка цепи.
Высокая электропроводность металлов связана с тем, что в них содержится большое количество свободных носителей зарядов – электронов проводимости, которые образуются из электронов, не принадлежащих конкретному атому. Если к металлическому проводнику не приложено напряжение (по нему не течёт ток), то такие электроны движутся хаотически. Под воздействием внешнего электрического поля электроны начинают двигаться упорядоченно и переносят заряд в определённом направлении, то есть образовывается электрический ток.
Почему проводники оказывают сопротивление электрическому току? Во время своего движения электрические заряды взаимодействуют с кристаллической решёткой (сталкиваются с атомами решётки). При этом электроны отдают энергию, полученную от электрического поля источника тока, решётке. Атомы, находящиеся в колебательном движении вокруг положения равновесия, увеличивают амплитуду колебаний. То есть энергия электрического поля превращается в энергию колебания атомов, тепло, что приводит к нагреванию проводника при прохождении по нему электрического тока.
В других средах (полупроводниках, диэлектриках, газах и т. д.) физическая причина сопротивления может быть другой. Линейная зависимость, выраженная законом Ома, соблюдается не во всех случаях (см. Рис. 6). Сопротивление проводника зависит от его геометрии, удельного электрического сопротивления материала, из которого он состоит.
Рис. 6. Различные вольтамперные характеристики
Сопротивление однородного проводника также зависит от температуры. Сопротивление металлов снижается при понижении температуры. При температуре порядка нескольких кельвинов большинство металлов становятся так называемыми сверхпроводниками, то есть их сопротивление можно считать равным нулю. У полупроводников при снижении температуры сопротивление растёт.
Сопротивление может возрастать при увеличении силы тока, который течёт по проводнику или полупроводнику.
Сверхпроводимость – это свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры меньше определённой, так называемой критической температуры.
Существует несколько сотен материалов, которые могут переходить в сверхпроводящее состояние при определённой температуре.
Ранее среди физиков бытовало мнение, что при уменьшении температуры сопротивление должно плавно уменьшаться, а при достижении температуры, близкой к абсолютному нулю, электроны вообще перестают двигаться, следовательно, ток перестанет течь по проводникам. Однако 8 апреля 1911 года обнаружилось, что при температуре 3 К 
С электрическое сопротивление ртути практически равно нулю. Более точные измерения показали, что резкий спад сопротивления до нуля происходит при температуре 4,15 К.
Для постоянного электрического тока электрическое сопротивление сверхпроводника равно нулю. Это было продемонстрировано в ходе эксперимента, где в замкнутом сверхпроводнике был индуцирован электрический ток, который протекал в нём без затухания в течение 2,5 лет. Эксперимент был прерван забастовкой рабочих, подвозивших криогенную жидкость (сжиженный газ с температурой ниже 120 К).
В технике применяются сверхпроводники на основе сплавов ниобия (см. Рис. 7)
Отсутствие потерь на нагревание при прохождении постоянного тока через сверхпроводник делает привлекательным применение сверхпроводящих кабелей (см. Рис. 8) для доставки электричества, так как один такой тонкий кабель способен передавать мощность, которую традиционным методом можно передать с помощью цепи линий электропередач с несколькими более толстыми кабелями.
Рис. 7. Сплав ниобия
Проблемами, препятствующими широкому использованию сверхпроводящих кабелей, являются высокая стоимость кабеля и его обслуживание (через сверхпроводящие линии необходимо постоянно перекачивать жидкий азот). Однако в Нью-Йорке в конце июня 2008 года была запущена первая коммерческая сверхпроводящая линия электропередач.
Рис. 8. Сверхпроводящий кабель
Задача 1
На цоколе лампочки накаливания написано 3,5 В; 0,7 А. Вычислите сопротивление нити накаливания в рабочем режиме.
Дано: 
; 
Найти: R
Решение:
Нам известна сила тока, проходящего через нить лампы в рабочем режиме, а также напряжение. Воспользуемся следствием из закона Ома для участка цепи:
Проверяем единицы измерения и подставляем известные значения:
Ответ: 
Задача 2
Согласно закону Ома для участка цепи,
interneturok.ru
1. Электрическое сопротивление. Закон Ома для участка электрической цепи
Соберём электрическую цепь, состоящую из источника тока (который позволяет плавно менять напряжение), амперметра, спирали из никелиновой проволоки (проводника), ключа и параллельно присоединённого к спирали вольтметра (схема этой цепи показана рядом, прямоугольником условно обозначен проводник).
Замкнём цепь и отметим показания приборов. Затем при помощи источника тока плавно изменим напряжение (лучше всего увеличить его вдвое). Напряжение на спирали при этом тоже увеличится вдвое, и амперметр покажет вдвое большую силу тока. Увеличивая напряжение в \(3\) раза, напряжение на спирали увеличивается втрое, во столько же раз увеличивается сила тока.
Таким образом, опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нём. Другими словами:
Обрати внимание!
Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.
Эту зависимость можно изобразить графически. Её называют зависимостью силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника.
Включая в электрическую цепь источника тока различные проводники и амперметр, можно заметить, что при разных проводниках показания амперметра различны, т.е. сила тока в данной цепи различна.
Графики тоже будут отличаться.
Вольтметр, поочерёдно подключаемый к концам этих проводников, показывает одинаковое напряжение. Значит, сила тока в цепи зависит не только от напряжения, но и от свойств проводников, включённых в цепь. Зависимость силы тока от свойств проводника объясняется тем, что разные проводники обладают различным электрическим сопротивлением.
Обрати внимание!
Электрическое сопротивление — физическая величина. Обозначается оно буквой R.
За единицу сопротивления принимают \(1\) ом — сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах \(1\)вольт сила тока равна \(1\) амперу.
Кратко это записывают так: 1 Ом =1 В1 А.Применяют и другие единицы сопротивления: миллиом (мОм), килоом (кОм), мегаом (МОм).
\(1\) мОм = \(0,001\) Ом;
\(1\) кОм = \(1000\) Ом;
\(1\) МОм = \(1 000 000\) Ом.
Причина сопротивления заключается в следующем: электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решётки металла. При этом замедляется упорядоченное движение электронов, и сквозь поперечное сечение проводника проходит за \(1\) с меньшее их число. Соответственно, уменьшается и переносимый электронами за \(1\) с заряд, т.е. уменьшается сила тока. Таким образом, каждый проводник как бы противодействует электрическому току, оказывает ему сопротивление. Итак:
Обрати внимание!
Причиной сопротивления является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решётки.
Чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления, обратимся к опыту.
На рисунке изображена электрическая цепь, источником тока в которой является аккумулятор. В эту цепь по очереди включают проводники, обладающие различным сопротивлением. Напряжение на концах проводника во время опыта поддерживается постоянным. За этим следят по показаниям вольтметра. Силу тока в цепи измеряют амперметром. Ниже приведены результаты опытов с тремя различными проводниками.
| Напряжение на концах проводника, В | Сопротивление проводника, Ом | Сила тока в цепи, А |
\(2\) | \(1\) | \(2\) |
\(2\) | \(2\) | \(1\) |
\(2\) | \(4\) | \(0,5\) |
Обобщая результаты опытов, приходим к выводу, что:
Обрати внимание!
Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника.
Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома — по имени немецкого учёного Георга Ома, открывшего этот закон в \(1827\) году.
Закон Ома читается так:
Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.
И записывается так:
I=UR,
где \(I\) — сила тока в участке цепи, \(U\) — напряжение на этом участке, \(R\) — сопротивление участка.
Зависимость силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах может быть показана графически:
Найти сопротивление экспериментально можно несколькими способами:
Где — обозначение омметра в цепи (или мультиметра в режиме измерения сопротивления).
Источники:
Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.
http://xn--h2adlho.xn--g1ababalj7azb.xn--p1ai/375/
http://radiolove.ucoz.com/index/ne_znaesh_zakona_oma_sidi_doma/0-8
www.yaklass.ru
Конспект «Закон Ома. Соединение проводников»
«Закон Ома для участка цепи.
Соединение проводников»
В предыдущем конспекте «Электрическое сопротивление» был установлено, что сила тока в проводнике зависит от напряжения на его концах. Если в опыте менять проводники, оставляя напряжение на них неизменным, то можно показать, что при постоянном напряжении на концах проводника сила тока обратно пропорциональна его сопротивлению. Объединив зависимость силы тока от напряжения и его зависимость от сопротивления проводника, можно записать: I = U/R. Этот закон, установленный экспериментально, называется закон Ома (для участка цепи).
Закон Ома для участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному к его концам напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. Прежде всего закон всегда верен для твёрдых и жидких металлических проводников. А также для некоторых других веществ (как правило, твёрдых или жидких).
Потребители электрической энергии (лампочки, резисторы и пр.) могут по-разному соединяться друг с другом в электрической цепи. Два основных типа соединения проводников: последовательное и параллельное. А также есть еще два соединения, которые являются редкими: смешанное и мостовое.
Последовательное соединение проводников
При последовательном соединении проводников конец одного проводника соединится с началом другого проводника, а его конец — с началом третьего и т.д. Например, соединение электрических лампочек в ёлочной гирлянде. При последовательном соединении проводников ток проходит через все лампочки. При этом через поперечное сечение каждого проводника в единицу времени проходит одинаковый заряд. То есть заряд не скапливается ни в какой части проводника.
Поэтому при последовательном соединении проводников сила тока в любом участке цепи одинакова: I1 = I2 = I.
Общее сопротивление последовательно соединённых проводников равно сумме их сопротивлений: R1 + R2 = R. Потому что при последовательном соединении проводников их общая длина увеличивается. Она больше, чем длина каждого отдельного проводника, соответственно увеличивается и сопротивление проводников.
По закону Ома напряжение на каждом проводнике равно: U1 = I*R1, U2 = I*R2. В таком случае общее напряжение равно U = I (R1 + R2). Поскольку сила тока во всех проводниках одинакова, а общее сопротивление равно сумме сопротивлений проводников, то полное напряжение на последовательно соединённых проводниках равно сумме напряжений на каждом проводнике: U = U1 + U2.
Из приведённых равенств следует, что последовательное соединение проводников используется в том случае, если напряжение, на которое рассчитаны потребители электрической энергии, меньше общего напряжения в цепи.
Для последовательного соединения проводников справедливы законы:
1) сила тока во всех проводниках одинакова; 2) напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на отдельных проводниках; 3) сопротивление всего соединения равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Параллельное соединение проводников
Примером параллельного соединения проводников служит соединение потребителей электрической энергии в квартире. Так, электрические лампочки, чайник, утюг и пр. включаются параллельно.
При параллельном соединении проводников все проводники одним своим концом присоединяются к одной точке цепи. А вторым концом к другой точке цепи. Вольтметр, подключенный к этим точкам, покажет напряжение и на проводнике 1, и на проводнике 2. В таком случае напряжение на концах всех параллельно соединённых проводников одно и то же: U1 = U2 = U.
При параллельном соединении проводников электрическая цепь разветвляется. Поэтому часть общего заряда проходит через один проводник, а часть — через другой. Следовательно при параллельном соединении проводников сила тока в неразветвлённой части цепи равна сумме силы тока в отдельных проводниках: I = I1 + I2.
В соответствии с законом Ома I = U/R, I1 = U1/R1, I2 = U2/R2. Отсюда следует: U/R = U1/R1 + U2/R2, U = U1 = U2, 1/R = 1/R1 + 1/R2 Величина, обратная общему сопротивлению параллельно соединенных проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению каждого проводника.
При параллельном соединении проводников их общее сопротивление меньше, чем сопротивление каждого проводника. Действительно, если параллельно соединены два проводника, имеющие одинаковое сопротивление г, то их общее сопротивление равно: R = г/2. Это объясняется тем, что при параллельном соединении проводников как бы увеличивается площадь их поперечного сечения. В результате уменьшается сопротивление.
Из приведённых формул понятно, почему потребители электрической энергии включаются параллельно. Они все рассчитаны на определённое одинаковое напряжение, которое в квартирах равно 220 В. Зная сопротивление каждого потребителя, можно рассчитать силу тока в каждом из них. А также соответствие суммарной силы тока предельно допустимой силе тока.
Для параллельного соединения проводников справедливы законы:
1) напряжение на всех проводниках одинаково; 2) сила тока в месте соединения проводников равна сумме токов в отдельных проводниках; 3) величина, обратная сопротивлению всего соединения, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.
Смешанное соединение проводников
Смешанное соединение – соединение, которое является совокупностью последовательных и параллельных соединений. Для нахождения эквивалентного сопротивления нужно, “свернуть” схему поочередным преобразованием параллельных и последовательных участков цепи.
Существует и 4-й вид соединения проводников — мостовое, которое является самым сложным.
Конспект урока по физике в 8 классе «Закон Ома. Соединение проводников».
Следующая тема: «Работа и мощность электрического тока».
uchitel.pro
Закон Ома для участка цепи. Расчет электрического сопротивления проводника
|
Цель |
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. Установить, что электрическое сопротивление зависит от длины проводника, удельного сопротивления и площади поперечного сечения. |
|
Задачи урока |
|
|
Тип урока |
Урок формирования новых знаний с использованием электронных образовательных ресурсов. |
|
Формы работы учащихся |
Фронтальная, групповая, индивидуальная. |
|
Используемые приемы обучения |
проблемный; исследовательский. |
|
Методы |
Словесный, частично-поисковый, Практический, методы контроля и самоконтроля. |
|
Средства обучения |
Мел, доска, компьютер, мультимедийный проектор, наличие доступа в Интернет. |
|
Демонстрации |
1.Зависимость силы тока от сопротивления проводника при постоянном напряжении; |
|
Формируемые УУД |
|
|
Ожидаемые результаты |
|
Ход урока
1. Организационный момент (приветствие, присутствие).
2. Этап актуализации знаний
Учитель: Ребята, обратите внимание на слайд. Как Вы видите тема нашего сегодняшнего урока звучит как «Закон Ома для участка цепи. Расчет электрического сопротивления».
Но прежде, чем начать изучать новый материал, следует выяснить, к каким из физических явлений относится данная тема? (выслушиваются варианты ответа, возможно, понадобится вспомнить все остальные пять физических явлений). Итак, подведем итог, явления, к которым имеет отношение тема сегодняшнего урока называются электрические . Давайте вспомним, что же такое электрические явления? (выслушиваются предположения детей, далее работа по слайду).
Учитель: замечательно, ребята! Теперь когда мы знаем что такое электрические явления, необходимо поставить цель нашего урока, к которой мы будем стараться прийти в конце.
3. Мотивационный этап
Ребята, прежде чем устанавливать зависимости между физическими величинами, нам необходимо четко усвоить каждую из этих величин. Для этого давайте повторим по слайдам все физические величины, ос которыми нам сегодня придется работать при решении задач, а также повторим составные части электрической цепи, какие приборы помогают нам снимать показания.
Чтобы было легче понять, что такое сила тока, представьте, что перед Вами вместо провода труба, в которой находится вода, а воде плавают маленькие рыбки. Так вот рыбки, благодаря действию течения потока воды, начинают одновременно плыть в одном направлении. Если мы представим, что вместо рыбок у нас электроны, а вместо течения воды — электрическое поле, то в таком случае в проводнике возникает электрический ток, то есть упорядоченное движение заряженных частиц. За направление тока мы принимаем направление движения положительно заряженных частиц, то есть от + к -.
А теперь вспомним, что такое напряжение.
Если мы представим, что под действием течения воды в трубе одна из рыбок переместилась влево на расстояние 1 м, то мы можем сказать, что течение совершило работу по перемещению рыбки. Так и в случае электричества. Электрическое поле, перемещая заряженную частицу совершает работу, и если мы разделим значение этой работы на величину заряда частицы, то получим величину, которая называется электрическое напряжение.
Обратимся к еще одной физической величине
Электроны, передвигаясь вдоль проводника испытывают различные препятствия. Так, например, хорошими проводниками электрического тока являются металлы, а у них имеется кристаллическая решетка, чем более плотно устроена эта решетка, тем и электронам сложнее перемещаться из одного места проводника в другое, а следовательно электроны встречают некоторое сопротивление. Я неспроста сказала сопротивление, именно из этого физического смысла и вытекает понятие электрического сопротивления. Чем сложнее электронам передвигаться по проводнику, тем меньшее их количество в единицу времени будет перемещаться сквозь поперечное сечение и следовательно сила тока также будет меньше.
Давайте выясним, от каких параметров зависит электрическое сопротивление
И последнее, что мы сделаем перед изучением нового материала, это повторим, как правильно собираться электрические цепи по схемам, основные составные части электрической цепи.
4. Этап изучения нового материала
Ребята, зависимость этих трех физических величин друг от друга в 1827 году впервые вывел немецкий ученый Георг Ом. Поэтому и формула носит название его фамилии. Закон Ома.
Рассматривая зависимость друг от друга двух величин, третья должна оставаться постоянной. Мы с Вами сейчас опытным путем подтвердим что сила тока на участке цепи действительно будет увеличиваться при увеличении напряжения, но с учетом того, что сопротивление у нас будет величиной постоянной. (обращаемся к ЦОР).
По графику мы видим, что сила тока увеличивалась ровно настолько же, насколько мы увеличивали напряжение, а значит первое утверждение из закона Ома о том, «что сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка,» ВЕРНО!
Теперь выясним, как же сила тока зависит от сопротивления при постоянном напряжении и прав ли бы Георг Ом в своих суждениях.
По графику мы убедились с Вами «Что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению».
А теперь предлагаю Вам правило треугольника, для более удобного запоминая данной формулы
5. Этап применения нового знания
Приступим к решению задач. От простого к сложному.
Задача №1
Напряжение на зажимах электрического утюга 220(В), сопротивление нагревательного элемента утюга 50 (Ом). Чему равна сила тока в нагревательном элементе? Рассчитайте величину электрического заряда, проходящего через проводник за время 0,5 сек?
Задача №2
Используя данные предыдущей задачи, рассчитайте длину проводника (спирали в нагревательном элементе утюга), если известно, что площадь поперечного сечения проводника S равна 0,8 кв.мм., и проводник выполнен из меди.
Задача №3
Сборник ОГЭ физика 2017. автор ЗОРИН Н. И.
Вариант 6 № 16
Через поперечное сечение проводника прошел заряд, равный 6 Кл, за время, равное 5 минутам. Сопротивление проводника 5 (Ом). Рассчитайте напряжение проводника.
Задача №4
Вариант 8 № 18
Задача №5
Вариант 9 № 16
Как изменится сила тока в электрической цепи, если площадь поперечного сечения проводника уменьшить вдвое?
Задача №6
Вариант 9 №15
6. Рефлексивный этап
Учитель: А сейчас подведем итог нашего урока. Вспомним цели, которые мы ставили перед собой! Как Вы считаете, удалось ли нам их добиться? Тогда давайте ответим на следующие вопросы: Какую взаимозависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением на участке цепи мы раскрыли?
Ученики: Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.(слайд)
Учитель: В какой формуле выражена эта взаимозависимость?
Ученики: Взаимозависимость силы тока, напряжения и сопротивления выражена законом Ома для участка цепи.
Учитель: Кто впервые установил эту зависимость?
Ученики: Георг Ом (немецкий физик) в 1927 году.
Учитель: А как зависит электрическое сопротивление от длины проводника и площади поперечного сечения?
Ученики:Чем больше длина, тем больше сопротивление, чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление.
Учитель: Замечательно, надеюсь, данное занятие было полезным для Вас и теперь Вы сможете применять полученные знания на практике при решении задач.
rosuchebnik.ru
Закон Ома для участка цепи — Физика — Bilim
Закон Ома для участка цепи
Тукпанова Айгуль Губашевна
учитель физики
ЗКО Зеленовский район
Мичуринская средняя общеобразовательная комплекс «школа-детскии сад»
Физика – 8 класс
Тема: Закон Ома для участка цепи.
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, «Закон Ома для участка цепи» презентация, 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! Goodafternoon,everybody! Let,sbeginourlessonnow. Посмотритедругнадруга. Улыбнитесь, пошлите друг другу положительные эмоции! Whoisabsenttoday? Кто сегодня отсутствует? У вас на столе лежат оценочные листки, 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 физическими величинами. Давайте вспомним, какими?
Ученик: Сила тока, напряжение.
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 |
|
|
Напряжение характеризует электрическое поле в проводнике – «пастух» |
Характеризует электрический ток в проводнике – |
|
|
Обозначается буквой U |
Обозначается буквой I |
|
|
Единица напряжения 1 В |
Единица напряжения 1 А |
|
|
Измеряется вольтметром |
Измеряется амперметром |
|
|
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 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,
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
Инструкция по выполнению исследования
1. Собрать схему, представленную на рисунке
2. Изменяя напряжение в цепи (сначала подключить в цепь 1 батерею с напряжением 3 В, затем 4 Всоответсвенно), заполнить таблицу.
3. Построить график зависимости силы тока от напряжения.
|
U, B |
I, A |
R, Ом |
|
|
|
1 |
|
|
|
1 |
2 группа
Инструкция по выполнению исследования
1. Собрать схему, представленную на рисунке
2. Изменяя сопротивление в цепи (сначала подключить в цепь сопротивление 6 Ом, затем 10 Ом соответсвенно), заполнить таблицу.
3. Построить график зависимости силы тока от сопротивления.
|
U, B |
I, A |
R, Ом |
|
const |
|
6 Ом |
|
const |
|
10 Ом |
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)
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 Repead after me. Повторяйте за мной.
Цель: Сохранение здоровья школьников, поддержание тонуса.
Two little feet go tap taptap
Two little hands go clap clapclap
Two little feet go jump jumpjump
Two little hands go thump thumpthump.
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
1. Напряжение в цепи увеличили в 4 раза. Как изменится сила тока в такой 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: § 38, упр.18 (1.2).работа со словарем.
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.
bilim-all.kz
Закон Ома для участка цепи | Физика. Закон, формула, лекция, шпаргалка, шпора, доклад, ГДЗ, решебник, конспект, кратко
Закон Ома для однородного участка электрической цепи кажется довольно простым: сила тока в однородном участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:
I = U / R,
где I —сила тока в участке цепи; U — напряжение на этом участке; R — сопротивление участка.
После известных опытов Эрстеда, Ампера, Фарадея возник вопрос: как зависит ток от рода и характеристик источника тока, от природы и характеристик проводника, в котором существует ток. Попытки установить такую зависимость удались лишь в 1826—1827 гг. немецкому физику, учителю математики и физики Георгу Симону Ому (1787—1854). Он разработал установку, в которой в значительной степени можно было устранить внешние влияния на источник тока, исследуемые проводники и т. п. Следует также иметь в виду: для многих веществ, которые проводят электрический ток, закон Ома вообще не выполняется (полупроводники, электролиты). Металлические же проводники при нагревании увеличивают свое сопротивление.
Ом (Ohm) Георг Симон (1787—1854) — немецкий физик, учитель математики и физики, член-корреспондент Берлинской АН (1839). С 1833 г. профессор и с 1839 г. ректор Нюрнбергской высшей политехнической школы, в 1849—1852 гг.— профессор Мюнхенского университета. Открыл законы, названные его именем, для однородного участка цепи и для полной цепи, ввел понятие электродвижущей силы, падения напряжения, электрической проводимости. В 1830 г. произвел первые измерения электродвижущей силы источника тока.
В формулу закона Ома для однородного участка цепи входит напряжение U, которое измеряется работой, выполняемой при перенесении заряда в одну единицу в данном участке цепи:
U = A / q,
где A — работа в джоулях (Дж), заряд q — в кулонах (Кл), а напряжение U — в вольтах (В).
Из формулы для закона Ома можно легко определить значение сопротивления для участка цепи:
R = U / I.
Если напряжение определено в вольтах, а сила тока — в амперах, то значение сопротивления получается в омах (Ом):
Ом = В/А.
На практике часто используются меньшие или большие единицы для измерения сопротивления: миллиом (1мОм = 10 Ом), килоом (1кОм = 103 Ом), мегаом (1МОм = 106 Ом) и т. п. Материал с сайта http://worldofschool.ru
Закон Ома для однородного участка цепи можно выразить через плотность тока и напряженность электрического поля в нем. В самом деле, с одной стороны, I = jS, а с другой — I = (φ1 — φ2) / R = —Δφ / R. Если имеем однородный проводник, то и напряженность электрического поля в нем будет одинаковой и равной E = —Δφ / l. Вместо R подставляем его значение ρ • l / S и получаем:
j = —Δφ / ρl = (-1 / ρ) • (Δφ / l) = (1 / ρ) • E = σE.
Учитывая, что плотность тока j̅ и напряженность поля E̅ — величины векторные, имеем закон Ома в наиболее общем виде:
j̅ = σ͞E.
Это — одно из важнейших уравнений электродинамики, оно справедливо в любой точке электрического поля.
На этой странице материал по темам:Доклад закон ома для участка цепи
Закон ома для динамиков
Закон ома для участков цепи. краткий конспект
Закон ома кратко шпаргалка
Закон ома для участка цепи доклад
Какие электрические величины и как объединяет между собой закон Ома для однородного участка цепи?
Что такое электрическое напряжение?
Как определяется сопротивление проводников?
Как формулируется закон Ома для каждой точки проводника с током, который объединяет такие электрические величины: плотность тока, удельные сопротивление или электропроводимость вещества проводника и напряженность электрического поля в данной точке проводника?
worldofschool.ru