Мета:
навчальна: формування уявлення
про опір провідника як здатність провідника протидіяти струму; ознайомлення з
одиницями вимірювання опру та чинниками, що впливають на його значення.
розвиваюча: розвивати образне та
логічне мислення, пам’ять.
виховна: виховувати спостережливість,
зосередженість; формувати науковий світогляд.
Обладнання:
амперметр, вольтметр, мультиметр, джерело струму, споживачі різних розмірів
та виготовлені з різних матеріалів, вимикач, з'єднувальні провідники.
Тип уроку: повідомлення нового матеріалу.
Структура уроку
I.
Організаційний етап.
II.
Актуалізація опорних знань.
III.
Мотивація навчальної діяльності. Оголошення теми, мети уроку.
IV.
Вивчення нового матеріалу
1.
Електричний опір
2.
Одиниця електричного опору
3.
Залежність опору провідника від форми та розмірів провідника
4.
Питомий опір провідника
5.
Реостати
V. Закріплення нового матеріалу.
VI. Підбиття підсумків уроку. Рефлексія.
VІI. Завдання додому.
Хід
уроку
І. Організаційний етап
Вітання.
II. Актуалізація
опорних знань
1.
Задачі
(До дошки
викликаються два учня і кожний отримує одну задачу)
1. Струм в електричному паяльнику 500 мА. Яка
кількість електрики пройде по спіралі паяльника за 2 хвилини?
2. Під час переміщення заряду 12 Кл по обмотці
кип’ятильника виконано роботу 720 Дж. Якою була напруга на спіралі
кип’ятильника?
2.
Фронтальне опитування
(Поки двоє учнів
працюють біля дошки інші учні відповідають на питання)
1.
Від яких величини залежить значення сили
струму?
2.
Які величини впливають на значення напруги?
3.
Яким приладом вимірюють силу струму? Напругу?
4.
Які частинки являються носіями струму в металах?
5.
Фізична величина, яка є джерелом і об’єктом
електричного поля?
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності
(Учням демонструється
два досліди)
1 дослід. В електричне коло почергово приєднуються дві
дротини (мідна і стальна). Вони мають однакові розміри і форму, але амперметр
та вольтметр показують різні покази. (Учні
не знають про різні матеріали). Чому? (Учні
дають відповідь)
2 дослід. В електричне коло почергово приєднуються дві
дротини (з одного матеріалу (мідь). Тепер вони мають різні розміри, але
амперметр та вольтметр знову показують різні покази. Чому? (Учні дають відповідь)
Сьогодні ми з вами з’ясуємо причину саме таких показів наших приладів.
IV. Повідомлення нового матеріалу
1. Електричний опір
Оскільки дія
електричного струму характеризується напругою та силою струму, постає питання:
чи залежить сила струму в провіднику від напруги на його кінцях?
Виявляється, що сила
струму прямо пропорційна напрузі на кінцях провідника. Але проведені
нами досліди проказують, що сила струму і напруга змінюються, коли ми в коло
приєднуємо споживачі з різних матеріалів. Це дає право говорити: сила
струму в колі залежить не тільки від напруги, а й від властивостей провідника,
увімкненого в коло.
Залежність сили струму
від властивостей провідника пояснюється тим, що напрямленому руху вільних
електронів у металевому провіднику протидіють їхні хаотичні зіткнення з іонами
кристалічних ґраток, що перебувають у стані теплового руху (теплових коливань).
Ця протидія призводить до зменшення швидкості напрямленого руху заряджених частинок,
тобто до зменшення сили струму в колі.
Величина, яка
характеризує властивість провідника протидіяти напрямленому переміщенню вільних
зарядів всередині нього, називається електричним опором провідника.
Тепер ми можемо
пояснити наші досліди. Провідники, що мають однакові геометричні розміри
(довжину і площу поперечного перерізу), але їх виготовлено з різних металів,
мають різні значення електричного опору, що пояснюється відмінностями в будові
їхніх кристалічних ґраток.
Електричний опір
позначається R.
2. Одиниця електричного опору
Одиницею електричного опору, і СІ є один ом (1 Ом). Її
названо на честь німецького фізика Георга Ома, досліджував закони
протікання струму в колі.
Значення електричного опору один ом (14 Ом)
має такий провідник, у якому протікає струм силою один ампер (1 А) при напрузі
один вольт (1 В) на його кінцях.
Під час вимірювання застосовують частинні або кратні одиниці опору:
1мОм = 0,001 Ом
(міліОм);
1 кОм = 1000 Ом
(кілоОм);
1 МОм = 1000000 Ом
(мегаОм).
Схеми електричних приладів складаються із
сукупності електричних кл, сила струму і напруга в яких залежить від значень
електричного опору спеціальних деталей – резисторів різних конструкцій.
Значення опору резисторів становить від десятків часток ома до десяти тисяч
мегомів.
3. Залежність опору провідника від форми та розмірів провідника
Чим довший провідник, тим більший його електричний опір. (Демонстрація почергового вмикання в коло провідників з одного
матеріалу, але різної довжини. Сила струму і напругі – різні.) Це
пояснюється тим, що чим довший провідник, тим більшої протидії зазнають на
своєму шляху частинки, які рухаються напрямлено.
Чим товщий провідник, тим менший його електричний опір. (Демонстрація почергового вмикання в коло провідників з одного
матеріалу, але різної товщини. Сила струму і напругі – різні.) збільшення
товщини провідника рівнозначне «розширенню», яким рухаються заряди, тому й опір
провідника зменшується.
Електричний опір провідника залежить від того, з якої речовини він
виготовлений. (Демонстрація почергового
вмикання в коло провідників з однакового розміру, але з різних матеріалів. Сила
струму і напругі – різні.) це пояснюється тим, що провідники з різних
металів мають різні кристалічні структури, отже, гальмівна дія зіткнень іонів і
вільних електронів виявляється різною.
Такі висновки вперше встановив і обґрунтував Георг Ом: опір провідника прямо
пропорційний його довжині, обернено пропорційний площі його поперечного
перерізу і залежить від речовини, з якої виготовлено провідник.
Також опір провідника залежить від температури. Зі збільшенням температури
опір металевих провідників змінюється: при підвищенні температури –
збільшується, при знижені температури – зменшується.
де R
– опір провідника при певній температурі, R0
– опір провідника при 0оС, t –
температура провідника оС, α – температурний коефіцієнт опору.
Температурний коефіцієнт опору характеризує
залежність опору речовини від температури і визначається відносною зміною
провідника при нагріванні на 1 оС.
4. Питомий опір провідника
Залежність опору
провідника від речовини, з якої він виготовлений, характеризують спеціальним
параметром: питомим опором речовини.
Питомий опір речовини
– це фізична величина, що показує, який опір має виготовлений із цієї речовини
провідник довжиною 1 м
і площею поперечного перерізу 1
м2 .
Формула залежності
електричного опру від розмірів, форми та матеріалу:
де l – довжина провідника, S – площа поперечного перерізу провідника, ρ – питомий опір матеріалу, з якого
виготовлено провідник.
Питомий опір:
Одиницею питомого опру є:
або
Для різних речовин значення питомого опору змінюється в дуже широких межах.
Це пояснюється тим, що вони мають різну внутрішню будову.
5. Реостати
Для регулювання сили струму в електричному колі застосовують спеціальні
прилади – реостати. (Демонстрація).
В реостатах використано ефект зміни опору провідників внаслідок зміни
довжини провідника, в наслідок чого змінюється і сила струму в колі.
V. Закріплення
нового матеріалу.
Задача
(винахідницького характеру)
(Учні діляться на дві
рівні групи і виконують завдання)
Дано провідник (дротина) виготовлений з певного матеріалу. З’ясуйте опір
даного провідника.
Задачі
1. Довжина одного проводу 20 см , іншого – 1,6 м . площа поперечного
перерізу й матеріал проводу однакові. У якого проводу опір більший і в скільки
разів.
2. Знайдіть довжину проводу для нагрівання
електроплитки. Діаметр проводу 0,5
мм , а його опір за кімнатної температури має складати 48
Ом.
VI. Підбиття
підсумків уроку.
1.
Вам сподобався сьогоднішній урок?
2.
Що нового ви сьогодні дізналися?
3.
Що ви ще хотілося дізнатися з даної теми?
VІI. Завдання додому
1.
Опрацювати § 13, 15, 16.
2.
Задачі
1) Наявні два дроти однакових перерізу й
довжини. Один дріт – з міді, інший – з нікеліну. Який з них має менший опір?
Чому? У скільки разів?
2) Потрібно виготовити провід завдовжки 100 м й опором 1 Ом. У якому
випадку провід буде легшим: якщо його зробити з алюмінію чи з міді? У скільки
разів? (Задача винахідницького характеру)
(Треба з’ясувати
питомий опір цих матеріалів та їх густину (за таблицями). Потім уже обчислити
значення поперечного перерізу цих двох проводів. І під кінець з’ясувати об’єм і
масу цих двох виробів. Зробити висновок про більшу масу того чи іншого виробу).
Немає коментарів:
Дописати коментар