· 1. Изучить закономерности последовательного соединения потребителей тока.

· 2. Раскрыть взаимозависимость I,U,R.

· 3.Сформировывать умения рассчитывать электрические цепи с последовательным соединением проводников

Задачи урока:

· Образовательные:

· — экспериментально найти соотношение между величинами силы тока и напряжения на отдельных участках цепи при последовательном соединении проводников;

· — экспериментально найти общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников;

· — продолжить формирование умений и способностей собирать простые электрические цепи, также воспользоваться измерительными устройствами (амперметром и вольтметром)

· Воспитательные:

· -воспитание дела к физике, как к экспериментальной науке;

· -продолжить работу по формированию умений работать в коллективе( умение высказать свою точку зрения и слушать точку зрения товарища, умение почтительного дела к воззрению товарищей и др.)

· Развивающие;

· — и далее работать по формированию умений делать выводы и обобщения на базе результатов проведённого исследования;

· — продолжить развитие мышления, творческих и исследовательских возможностей учащихся

1.Организационный момент.

Приветствие, проверка готовности к уроку

2. Актуализация познаний.

-Изучая главу «Электрические явления», мы встречались с целым вблизи физических величин. Перечислите их. Обучающиеся именуют: сила тока, электрическое напряжение, электрическое сопротивление.

Дайте определение каждой физической величины.

Сила тока – это физическая величина, показывающая, какой электрический заряд проходит через поперечное сечение проводника за единицу времени. Силу тока можно вычислить по формуле I= q/t. Единицу силы тока именуют 1 Ампер в честь французского физика Андре Мари Ампера. Слушаем сообщение ученика об А. М. Ампере.

Электрическим напряжением именуется физическая величина показывающая, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного электрического заряда из одной точки в другую. Электрическое напряжение определяется по формуле U = Aэл/q. Единица электрического напряжения названа в честь итальянского ученого Алессандро Вольта 1 Вольт. Ученик 2 ведает о актуальном пути А. Вольта.

А что все-таки такое электрическое сопротивление?

Это физическая величина, характеризующая способность проводника препятствовать протеканию электрического тока в проводнике. Как определяют сопротивление проводника? Сопротивление проводника определяют по формуле R = ρS/l.

Ребята, а вы понимаете, кто установил связь между 3-мя физическими величинами, характеризующими протекание электрического тока в цепи? Да, естественно это Георг Ом!

Закон Ома утверждает: сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и назад пропорциональна сопротивлению этого участка. А какова формула закона? Ученики отвечают: I = U/R

Что такое электрическая цепь?

— Разные соединения источников и потребителей электрического тока.

Простейшую электрическую цепь составляют…

-Источник, потребитель, ключ, провода.

А ещё какие приборы вы понимаете? (приемники и потребители электроэнергии) Электрический звонок, реостат, резистор..

Самое главное: дабы в цепи был ток, она должна быть замкнутой.

Нарисуйте схему : батарея частей либо аккумов, электрическая лампочка, ключ.

В этой цепи мы использовали только один потребитель электроэнергии – электрическую лампочку. Но на практике такие электрические цепи встречаются изредка.

В главном электрические цепи состоят из огромного числа потребителей электроэнергии, которые могут быть соединены между собой по-разному.

Поглядите на электрическую цепь, назовите её элементы и тип соединения.

Обуч-ся: Элементы цепи – батарея, ключ, две лампы. Соединены вереницей, т.е. последовательно.

Учитель: Сформулируйте тему и цель урока.

Обуч- ся: Тема: Последовательное соединение проводников.

Цель: Изучить последовательное соединение проводников, вывести законы последовательного соединения

3.Исследование нового материала

Как вы думаете, чем все-таки мы будем заниматься сейчас на уроке, какова наша цель?

А, сейчас на уроке мы узнаем, что такое последовательное соединение проводников, каким законам подчинено, где применяется на практике.

Запишем в тетрадь – Последовательное соединение — это соединение, при котором конец 1-го проводника соединяется с началом другого.

Что будет, если одну лампу выкрутить?

— Если выкрутить одну лампу, то 2-ая тоже погаснет, т.к. цепь разомкнется.

Отлично. Сейчас попытаемся узнать закономерности данного соединения.

Цель: Установить зависимость силы тока, напряжения и сопротивления на участках цепи при последовательном соединении.

· нарисуйте схему, состоящую из источника питания, ключа, 2-ух резисторов, соединенных последовательно;

Сила тока в разных последовательно соединенных участках цепи одинакова.

Это и есть 1-ый закон последовательного соединения проводников.

Каково напряжение в цепи, состоящей из последовательно соединенных потребителей тока?

-при последовательном соединении проводников общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом проводнике

Запишем формулировку этого закона: Полное напряжение в цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

Это 2-ой закон последовательного соединения проводников.

По закону Ома U = IR, означает 2-ой закон последовательного соединения проводников запишется в другом виде:

IR общ = IR1 + IR2 , так как I общ = I1 = I2 = const = R общ = R1 + R2

Мы получили 3-ий закон последовательного соединения проводников – закон сопротивлений. Сформулируем его.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников равно сумме сопротивлений отдельных проводников (либо отдельных участков цепи).

Использование последовательного соединения проводников

Последовательно соединение проводников обширно применяется на практике, к примеру: выключатели, соединение источников тока (гальванических частей); резисторов (проводников, имеющих сопротивление); электрических ламп (ёлочные гирлянды); обмотки трансформаторов; конденсаторы.

4.Закрепление материала

Задачка 1. Резисторы с сопротивлениями 5 Ом и 10 Ом соединены последовательно. Чему равно их общее сопротивление?

Так как соединение последовательное, то общее сопротивление равно сумме сопротивлений. Rобщ=R1+R2= 5 Oм+ 10 Oм= 15 Ом.

Задачка 2 .Последовательное соединение. Сила тока в первом проводнике сопротивлением 10 Ом равна 4 А. Какова будет сила тока во 2-м проводнике сопротивлением 30 Ом. (4 А)

Задачка 3. Сила тока в первом проводнике сопротивлением 10 ом равна 4А. Какова будет силы тока во 2-м проводнике сопротивлением 30 ом. проводники подключены последовательно. ,Найдите напряжение в каждом из проводников

При последовательном соединении ток один и тот же по обоим проводникам, напряжения U1=I*R1=4*10=40В, U2=4*30= 120 B

5.Результат урока.

Сейчас на уроке мы познакомились с законами последовательного соединения проводников, практическими применениями этого вида соединения, преимуществами и недочетами соединения. Также научились использовать приобретенные познания при решении задач.

Неизменный ток Главные формулы:

Сила тока: .

Плотность тока: ,j=qnV.

Закон Ома для однородного участка цепи:

Сопротивление проводника:

Зависимость удельного сопротивления от температуры:

Закон Ома для неоднородного участка цепи:

Сила тока недлинного замыкания: .

Закон Ома для замкнутой цепи: .

Работа электрического поля на участке цепи:

Закон Джоуля-Ленца:

Мощность тока: P=I . U .

Полная мощность, выделяемая в цепи: P=I .  .

1-ый закон Кирхгофа: .

2-ой закон Кирхгофа:

Примеры решения задач

Задачка 12. Амперметр, накоротко присоединенный к источнику тока с ЭДС 1,5 В и внутренним сопротивлением 0,2 Ом, указывает силу тока 5 А. Какую силу тока указывает этот амперметр, если его зашунтировать сопротивлением 0,1 Ом?

Входные данные:

Ток в цепи без шунта был равен

Отсюда .

Ток в цепи с зашунтированным амперметром равен

,

где — сопротивление наружной цепи.

Ответ: I2 = 10 A.

Задачка 13. Даны 12 частей с ЭДС  =1,5В и внутренним сопротивлением r=0,4Ом. При последовательном либо параллельном соединении этих частей в батарею ток наружной цепи, имеющей сопротивление R=0,3 Ом, будет наибольшим?

При последовательном соединении источников тока суммарная ЭДС равна p=n, а результирующее внутреннее сопротивление батареи равно rp = n . r.

Таким макаром, ток в цепи при последовательном соединении источников тока равен

При параллельном соединении одинаковых источников тока суммарная ЭДС будет равна , а результирующее внутреннее сопротивление батареи равно Таким макаром, ток в цепи при параллельном соединении источников тока равен

Ответ: I2 > I1 при параллельном соединении.

Задачка 14. Электрическая плитка мощностью 1 кВт и нихромовой спиралью создана для включения в сеть с напряжением 220 Вт. Сколько метров проволоки поперечником 0,5 мм нужно взять для производства спирали, если температура нити равна 900 о С. Удельное сопротивление нихрома при 0 о С — 1мк Ом . м, а температурный коэффициент сопротивления — 4 . 10 —4 К —1 .

Р = 1 кВт = 10 3 Вт

d = 0,5 мм = 0,5 . 10 —3

t = 900 о С

po =1мк Ом . м =10 —6 Ом . м

 = 4 . 10 —4 К —1

Мощность плитки равна где

—сопротивление нихромовой проволоки. Сопротивление проволоки также равно

—?

где — удельное сопротивление проволоки приt=900 o C.

Таким макаром, длина нихромовой проволоки, нужной для производства спирали, равна

Ответ: =7м.

Задачка 15. Сила тока в проводнике умеренно наращивается от Io= 0 до I = 3A в течение времени t = 10с. Найти заряд q, прошедший в проводнике.

Простый заряд dq, прошедший в проводнике за время dt, равен dq=I·dt, где I в силу равномерного нарастания может быть выражено формулой I =k t ,

где — коэффициент пропорциональности.

Полный заряд, прошедший в проводнике за время t, равен

Ответ: q=15 Кл.

Задачка 16. Сила тока в проводнике умеренно наращивается от Io = 0 до некоторого наибольшего значения в течение времени t=10 с. За этот период времени в проводнике выделилось количество теплоты Q=1 кДж. Найти скорость нарастания тока в проводнике, если сопротивление R его равно 3 Ом.

Количество теплоты, выделившееся в проводнике за время t, равно ,I=k·t,

где — скорость нарастания тока в проводнике.

Отсюда

Ответ: k = 1 A / c.

Задачка 17. Три источника тока с ЭДС 1 = 11 B, 2 =4 B и 3 = 6 B и три реостата с сопротивлениями R1=5 Ом, R2=10 Ом и R3=2 Ом соединены, как показано на рисунке. Найти силы токов I в реостатах. Принужденное сопротивление источника тока пренебрежимо не достаточно.

Входные данные:

Силы токов в разветвленной цепи определяются при помощи законов Кирхгофа. Так как в задачке три неведомых, нужно составить три уравнения. Перед составлением уравнений следует, во-1-х, избрать произвольно направления токов, текущих через сопротивления, указав их стрелками на чертеже, и, во-2-х, избрать направление обхода контуров (только для составления уравнений по второму закону Кирхгофа).

При решении данной задачи направления токов выбраны, как показано на рисунке.

Одно из 3-х нужных для решения задачи уравнений составляется, исходя из первого, два других — из второго закона Кирхгофа.

По первому закону Кирхгофа для узла В имеем

При составлении уравнений по первому закону Кирхгофа нужно соблюдать правило символов: ток, подходящий к узлу, заходит в уравнение со знаком плюс; ток, отходящий от узла — со знаком минус.

При составлении уравнений по второму закону нужно соблюдать следующее правило символов: а) если ток по направлению совпадает с избранным направлением обхода контуров, то соответственное произведение IR заходит в уравнение со знаком плюс, в неприятном случае произведение IR заходит в уравнение со знаком минус; б) если ЭДС увеличивает потенциал в направлении обхода контура, другими словами, если при обходе контура приходится идти от минуса к плюсу снутри источника, то соответственная ЭДС заходит в уравнение со знаком плюс, в неприятном случае — со знаком минус.

По второму закону Кирхгофа имеем соответственно для контуров AR1 BR2 и AR2 BR3 :

Подставив в уравнения значения сопротивлений и ЭДС, получим систему уравнений:

5 I 1  10 I 2 = 7 ;

10 I 2 + 2 I 3 =  2 .

Решив эту систему уравнений, получаем что I1 = 0,8 А, I2 =  0,3 А, I3= 0,5 А.

Символ минус у значения тока I2 свидетельствует о том, что при случайном выборе направлений токов, обозначенных на рисунке, направление тока I 2 было обозначено обратно настоящему.

Ответ: I 1 = 0,8 А, I 2=  0,3 А, I 3 = 0,5А.

§ 37. Сила тока. Единицы силы тока

Деяния электрического тока, которые были описаны в § 35, могут проявляться в разной степени — посильнее либо слабее. Опыты демонстрируют, что интенсивность (степень деяния) электрического тока находится в зависимости от заряда, проходящего по цепи в 1 с.

Когда свободная заряженная частичка — электрон в металле либо ион в растворе кислот, солей либо щелочей — движется по электрической цепи, то совместно с ней происходит и перемещение заряда. Чем больше частиц переместится от 1-го полюса источника тока к другому либо просто от 1-го конца участка цепи к другому, тем больше общий заряд q, перенесённый частичками.

Электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1 с, определяет силу тока в цепи.

Означает, сила тока равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t, т. е.

где I — сила тока.

На Интернациональной конференции по мерам и весам в 1948 г. было решено в базу определения единицы силы тока положить явление взаимодействия 2-ух проводников с током. Ознакомимся поначалу с этим явлением на опыте.

На рисунке 60 изображены два гибких прямых проводника, расположенных параллельно друг дружке. Оба проводника подсоединены к источнику тока. При замыкании цепи по проводникам протекает ток, вследствие чего они ведут взаимодействие — притягиваются либо отталкиваются, зависимо от направления токов в них.

Силу взаимодействия проводников с током можно измерить. Эта сила, как демонстрируют расчёты и опыты, зависит от длины проводников, расстояния между ними, среды, в какой находятся проводники, и, что самое принципиальное для нас, от силы тока в проводниках. Если одинаковы все условия, не считая силы токов, то, чем больше сила тока в каждом проводнике, тем с большей силой они ведут взаимодействие между собой.

Представим сейчас для себя, что взяты очень тонкие и очень длинноватые параллельные проводники. Расстояние между ними 1 м, и находятся они в вакууме. Сила тока в них одинакова.

За единицу силы тока принимают силу тока, при которой отрезки таких параллельных проводников длиной 1 м ведут взаимодействие с силой 2 • 10 -7 Н (0,0000002 Н).

Эту единицу силы тока именуют ампером (А). Так она названа в честь французского учёного Андре Ампера.

Используют также дольные и кратные единицы силы тока: миллиампер (мА), микроампер (мкА), килоампер (кА).

1 мА = 0,001 А;
1 мкА = 0,000001 А;
1 кА= 1000 А.

Дабы представить для себя, что такое ампер, приведём примеры: сила тока в спирали лампы карманного фонаря 0,25 А = 250 мА. В осветительных лампах, применяемых в наших квартирах, сила тока составляет от 7 до 400 мА (зависимо от мощности лампы).

Через единицу силы тока — 1 А определяется единица электрического заряда — 1 Кл, о которой было сказано в § 28.

Так как , то q = It. Полагая I — 1 А, t = 1с, получим единицу электрического заряда — 1 Кл.

1 кулон = 1 ампер х 1 секунду,

1 Кл = 1А • 1с = 1А • c.

За единицу электрического заряда принимают электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.

Из формулы q = It следует, что электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, находится в зависимости от силы тока и времени его прохождения. К примеру, в осветительной лампе, в какой сила тока равна 400 мА, через поперечное сечение спирали за 1 мин проходит электрический заряд, равный 24 Кл.

Электрический заряд имеет также другое название — количество электричества.

Вопросы

1. От чего зависит интенсивность действий электрического тока?
2. Какой величиной определяется сила тока в электрической цепи?
3. Как выражается сила тока через электрический заряд и время?
4. Что принимают за единицу силы тока? Как именуется эта единица?
5. Какие дольные и кратные амперу единицы силы тока вы понимаете?
6. Как выражается электрический заряд (количество электричества) через силу тока в проводнике и время его прохождения?

Упражнение 24

1. Выразите в амперах силу тока, равную 2000 мА; 100 мА; 55 мА; 3 кА.
2. Сила тока в цепи электрической плитки равна 1,4 А. Какой электрический заряд проходит через поперечное сечение её спирали за 10 мин?
3. Сила тока в цепи электрической лампы равна 0,3 А. Сколько электронов проходит через поперечное сечение спирали за 5 мин?