Закон ома для полной цепи конспект 11 класс

Обновлено: 05.07.2024

Дидактическая : Разъяснить физический смысл закона Ома для полной цепи постоянного тока на основе закона сохранения энергии. Познакомить с правилами расчета электрических цепей с разными типами соединений источников тока.

Развивающая: Развитие мыслительной деятельности учащихся с помощью анализа и сравнения типов соединений, обобщения изучаемых фактов. Развитие устной речи студентов.

Воспитательная: показать важность знаний о соединениях источников и законах тока для повседневной жизни.

Студенты должны знать: Закон Ома для полной цепи постоянного тока, виды соединений источников электрической энергии в батареи.

Студенты должны уметь: Определять вид соединений источников энергии. Решать задачи на расчет электрических цепей постоянного тока.

Оборудование : плакат, стенд с последовательным и параллельным соединением источников, установка для демонстрации короткого замыкания.

Демонстрации: короткое замыкание

1. Организация начала урока. (2 минуты). Приветствие. Постановка цели:

Основная наша задача на сегодняшнем уроке – изучить закон Ома для полной цепи постоянного тока, определить отличия последовательного соединения источников тока от параллельного, вывести законы тока для каждого из них.

2. Актуализация. (20 минут)

Проверка домашнего задания - решить задачи: по карточкам (на месте, 4 человека);

проверка сложных домашних задач у доски - 2 человека.

Устный опрос студентов по вопросам:

Какие вещества являются проводниками? Приведите примеры.
Почему проводники проводят электрический ток?
Какие носители заряда есть в металлах?
Что такое электрический ток? Постоянный электрический ток?
Какие условия необходимы для существования тока в цепи?
Какие параметры электрического тока вы знаете?
Что такое сила тока?
Какие действия оказывает электрический ток при прохождении через проводник?
Какова причина электрического сопротивления проводника?
От каких характеристик проводника зависит его электрическое сопротивление?
Почему при нагревании металлического проводника его сопротивление увеличивается?
Как зависит сила тока от напряжения на концах участка? Прочитать закон Ома для участка цепи.
Какова общая сила тока в проводниках, соединенных последовательно? Почему?
Какова общая сила тока в проводниках, соединенных параллельно? Почему?
Для какого типа соединения справедливо соотношение U общ = U 1 = U 2 ? R общ = R 1 + R 2 ?
Металлический проводник сопротивлением R разрезали на 5 равных частей и измерили сопротивление каждой части. Будет ли сопротивление соединения этих частей равняться R? При каком типе соединения это возможно?

После опроса собрать работы по карточкам, проверить домашнюю работу у доски.

3. Новый материал. (30 минут)

Электродвижущая сила источника тока.
Закон Ома для полной цепи постоянного тока .
Анализ закона Ома.
Соединение источников тока в батареи.

Запишем тему сегодняшнего урока в тетрадь.

Чтобы ток в цепи существовал длительное время, нужно поддерживать на концах проводника постоянную разность потенциалов. Это делает источник тока (генератор). Если в цепи действуют только электрические силы, то работа их по замкнутому контуру равна нулю. На заряд должны действовать силы не только электрической, но и неэлектрической природы. Любые силы, действующие на электрически заряженные частицы, кроме электростатического происхождения, называются сторонними силами. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием электрических сил, называется потребителем или внешним участком. Здесь электрическая энергия превращается в другие виды. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием сторонних сил, называется источником тока или внутренним участком цепи. Здесь электрическая энергия получается за счет других видов энергии. Действие сторонних сил характеризуется электродвижущей силой (э.д.с.). (Провести гидродинамическую аналогию).

Определение: Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от его внутреннего устройства, называют электродвижущей силой (ЭДС). Ее измеряют работой сторонних сил, совершенной при перемещении единичного положительного заряда.

Единица ЭДС. в СИ — вольт (В).

В источнике тока под действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов, отдавая им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока. Т.о. источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним.

Составим цепь из источника тока и потребителя. ЭДС численно равна энергии, которую заряд приобрел в генераторе.

Напряжение равно той энергии, которую заряд теряет во внешней цепи. Кроме того, при движении во внутренней цепи заряд теряет энергию на преодоление сопротивления источника (I * r)

По закону сохранения энергии для заряда:

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи.

Б) при R→∞ (разрыв цепи) I→0

Напряжение на полюсах источника тока равно его ЭДС

В) при R→0 (короткое замыкание) I→ E / r (ток короткого замыкания)

Различают 2 типа соединений источников тока: последовательное и параллельное. А) последовательное

Заряд приобретает энергию в каждом источнике, поэтому E = E 1* n ; r = r 1* n

Заряд приобретает энергию в 1 источнике, поэтому E = E 1 ; r = r 1/ n

Увеличение ЭДС дает только последовательное соединение, его используют, когда внутреннее сопротивление много меньше внешнего. Параллельное соединение используют, когда внутреннее сопротивление много больше внешнего. Если внешнее и внутреннее сопротивление примерно равны, то используют смешанное соединение источников.

Под действием каких сил происходит перемещение заряда в источнике тока?
Какая величина характеризует действие этих сил?
Прочитайте закон Ома для участка цепи. Для полной цепи.
Чем опасно короткое замыкание?
При каком виде соединения источников ЭДС увеличивается? Почему?

12.89. Ответ: 0,2 Ом, 1,9 В.
12.91. Ответ: 0,25 Ом, 1,4 В
Дополнительно 12.98 Ответ: 1,36 В
Дополнительно 12.99 Ответ: 2,5 ОМ, 0,75 В

5. Итог урока. (3 минуты). На сегодняшнем уроке мы изучили закон Ома для полной цепи постоянного тока, определили отличия последовательного соединения источников тока от параллельного.

6. Домашнее задание. (2 минуты). Г лава 16 § 13 - 15, задачи 12.90, 12.92

1. Жданов Л.С., Жданов Г.Л.

Приложение (раздаточный материал для проверки домашнего задания):

Необходимо изготовить реостат, рассчитанный на 6 Ом, из никелинового провода диаметром 0,8 мм. Какой длины проводник надо взять? Каким будет падение напряжения на полностью включенном реостате при силе тока 1,5 А? (удельное сопротивление никелина 4,2 * 10 -7 Ом * м )

Сопротивление вольфрамовой нити электрической лампы при 20 0 С равно 20 Ом. Сопротивление той же нити в рабочем состоянии 188 Ом. Какова температура накала нити? ( температурный коэффициент сопротивления вольфрама 0,005 С -1 )

Найти сопротивление проводников, соединенных последовательно, если сопротивление каждого 10 Ом, 5 Ом и 3 Ом. Какая сила тока на втором проводнике, если общее напряжение 32 В.

2 проводника сопротивлением по 20 Ом соединены параллельно. Последовательно к ним подключен проводник сопротивлением 5 Ом. Общее напряжение 30 В. Найти токи на каждом проводнике.

281 дн. с момента
до конца учебного года

Сайт имеет мобильную версию. Вы будете автоматически на нее перенаправлены, если зайдете на сайт с мобильного устройства

ЭДС. Закон Ома для полной цепи.

Если свободные заряды перемещаются в электрической цепи по замкнутой траектории, то такую цепь называют полной или замкнутой.

При этом на каждом из участков такой цепи работа электростатических сил переходит в тепловую, механическую или энергию химических связей. Так как работа электростатических сил, перемещающих заряд по замкнутой траектории, всегда равна нулю, то только силы электростатического поля не могут обеспечить постоянное движение зарядов по замкнутой траектории.

Чтобы электрический ток в замкнутой цепи не прекращался, необходимо включить в неё источник тока (см. рис. а), внутри которого перемещение свободных зарядов происходило бы не под действием электростатических сил, а при участии любых других сил, называемых сторонними . Сторонние силы - силы неэлектростатического происхождения, действующих на заряды со стороны источника тока. Природа сторонних сил может быть различной (кроме неподвижных зарядов):

1) химические реакции – в гальванических элементах (батарейках), аккумуляторах (сторонние силы возникают в результате химических реакций между электродами и жидким электролитом),

2) электромагнитной – в генераторах. При этом генераторы могут использовать а) механическую энергию – ГЭС, б) ядерную – АЭС, в) тепловую – ТЭС, г) приливов и отливов – ПЭС, д) ветровую – ВЭС и т.д. (силы, действующие на свободные заряды, перемещающиеся в магнитном поле).

3) использование фотоэффекта – фото-ЭДС в калькуляторах и солнечных батареях (в фотоэлементах сторонние силы возникают при действии света на электроны атомов, входящих в состав некоторых веществ),

4) пьезоэффект – пьезо-ЭДС, например, в пьезозажигалках,

5) контактная разность потенциалов – термо-ЭДС в термопарах и т.д.

Например, в цепи на рис. а, свободные заряды, перемещаются от тела А к телу Б под действием электростатических сил, а сторонние силы источника питания заставляют их возвращаться обратно – от Б к А.

Сторонние силы в источнике тока разделяют разноимённые электрические заряды друг от друга, совершая работу против электростатических (кулоновских сил). Контакт (полюс) источника тока, где в результате действия сторонних сил накапливается положительный заряд, называют положительным, а противоположно заряженный полюс – отрицательным, обозначая их так, как изображено на рис. б. Очевидно, что чем больший заряд накопится на полюсе источника тока, тем больше работы совершили сторонние силы по разделению зарядов, т.к. работа против кулоновских сил прямо пропорциональна величине заряда. Поэтому отношение работы, А_ст , сторонних сил, перемещающих заряд q внутри источника тока от отрицательного полюса к положительному, не зависит от величины заряда и служит характеристикой источника тока, называемой электродвижущей силой (ЭДС) источника,

Как и разность потенциалов, ЭДС в СИ измеряют в вольтах.

Сопротивление источника тока или внутреннее сопротивление тоже является его важной характеристикой. Внутренним сопротивлением гальванического элемента, например, является сопротивление электродов и электролита, находящегося между ними. Внешним участком замкнутой цепи называют её участок, подсоединённый снаружи к источнику тока (см. рис. а).

Чтобы определить, как зависит сила тока от ЭДС источника в цепи, изображённой на рис. а, нарисуем эквивалентную схему (см. рис. в), где R соответствует сопротивлению проводника между А и Б, (внешняя цепь), а r – внутреннему сопротивлению источника тока. Согласно закону Джоуля-Ленца работа А_полн тока, протекающего по замкнутой цепи, за интервал времени t равна: А_полн = I 2. R . t + I 2. r . t . Из закона сохранения энергии следует, что работа тока должна быть равна работе сторонних сил А_стор = Ɛ . q = Ɛ . It . Приравняв А_полн и А_стор , получаем следующее выражение для

1) Напряжение на зажимах источника, а соответственно и во внешней цепи

2) Если внешнее сопротивление замкнутой цепи равно нулю, то такой режим источника тока называется коротким замыканием.

Легко показать, что, если полная цепь содержит несколько последовательно соединённых источников тока, то для вычисления силы тока следует вместо Ɛ взять алгебраическую сумму ЭДС всех этих источников, выбрав какое-нибудь направление обхода цепи, например, по часовой стрелке (рис. г). Если при таком обходе мы идём от положительного полюса источника тока к отрицательному , то ЭДС данного источника следует суммировать со знаком минус .

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

План-конспект урока по физике в 11 классе

Тема урока : Закон Ома для полной цепи,состоящей из активного сопротивления ,катушки и конденсатора

Цели : рассмотреть Закон Ома для полной цепи , состоящей из активного сопротивления ,катушки и конденсатора

Тип урока : урок изучения нового материала

1.Орг момент

2.Опрос дом.задания

Переменный электрический ток

Катушка в цепи переменного тока

3.Обьяснение новой темы

Закон Ома для цепи переменного тока

Рассмотрим последовательную участок цепи переменного тока для произвольных значений R , C , L и частоты переменного тока.

Полное сопротивление Z цепи , содержащей активное, индуктивное и емкостное сопротивление, вычисляют по формуле:

Разницу называют реактивным сопротивлением.

Закон Ома для цепи переменного тока имеет вид:

Наименьшего значения сопротивления цепи (т.е. наибольшего амплитудного значения силы тока) можно достичь при условии, что XL - XC = 0. За очень малых частот Z ≈ XC (главную роль играет емкостное сопротивление), а при очень больших частот Z ≈ XL (главную роль играет индуктивное сопротивление).

Разность фаз между колебаниями напряжения и силы тока зависит от частоты.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Может ли существовать постоянный ток в цепи, содержащей конденсатор?

2. Может ли существовать постоянный ток в цепи, содержащей катушку индуктивности?

3. В чем сходство и отличие активного, емкостного и индуктивного сопротивлений в цепи переменного тока?

1. Какие энергетические превращения происходят в цепях переменного тока, содержащих только емкостное сопротивление?

2. Почему прямой провод оказывает меньшее сопротивление переменному току, чем тот же провод, свернутый в катушку?

3. Почему ЭДС самоиндукции и напряжение на катушке имеют противоположные знаки?

4. Из сопротивлений (активный, емкостной или индуктивный) становится главным при очень высокой частоты переменного тока?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Лампа накаливания и конденсатор включены последовательно в цепь переменного тока. Как изменится накал лампы, если параллельно конденсатору подключить еще один?

2. Зачем в сетях переменного тока, содержащих большое количество электроприборов значительной индуктивности (например, дросселей), параллельно к этим приборам подключают конденсаторы?

3. В соленоид вставили железный сердечник. Как изменился сопротивление соленоида постоянному току? переменному току?

2). Учимся решать задачи

1. Емкостное сопротивление конденсатора в цепи переменного тока с частотой 50 Гц равно 800 Ом. Какова емкость конденсатора?

2. Напряжение на конденсаторе емкостью 0,5 мкФ меняется по закону u = 10 sin 100 t (В). Найдите, как меняется со временем сила тока через конденсатор.

3. К катушке приложено напряжение, изменяется со временем по закону u = 311 cos 100 t (В). Найдите индуктивность катушки если действующее значение силы тока, протекающего через нее, равна 7 А.

4. Действующие значения напряжения и силы тока в катушке индуктивности равны соответственно 150 В и 0,25 А. Какова индуктивность катушки, если частота переменного тока равна 50 Гц?

5. Колебательный контур включен в сеть переменного тока. Действующее значение напряжения на конденсаторе 100 В, на катушке индуктивности 60 В, на резисторе 30 В. Найдите действующее значение напряжения сети.

.6 .К цепи переменного тока с частотой 10 кГц подсоединена катушка с индуктивностью 5 Гн. Чему равно индуктивное сопротивление цепи?

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Закон Ома.pptx

Описание презентации по отдельным слайдам:

Закон Ома для полной цепи Георг Симон Ом (1787-1854) — немецкий физик. Установил основной закон электрической цепи (закон Ома). Труды по акустике, кристаллооптике, член Баварской АН (1845), член-корреспондент Берлинской АН, иностранный почетный член Лондонского Королевского общества (1842). Георг Ом родился 16 марта 1787, Эрланген. Скончался 6 июля 1854, в Мюнхене.

Цель: Ввести понятия электродвижущей силы; сформулировать закон Ома для полной цепи. Сформировать у учащихся представление о различии между ЭДС, напряжением и разностью потенциалов. Воспитать работу в коллективе, умение следовать основным нормам поведения, Т.Б. на уроке, развить логическое мышление, умение проводить связь с жизнью.

Давайте обсудим Что такое сторонние силы?

Какова природа сторонних сил?

Исследовательские задания в группах Как и почему меняется напряжение на полюсах источника и внутри него при увеличении сопротивления? Любой ли вольтметр измеряет ЭДС? Как и почему меняется напряжение на полюсах источника и внутри него при изменении внутреннего сопротивления источника? Насколько опасно короткое замыкание?

Уменьшает-ся Постоянно Уменьшает-ся Возрас-тает Возрас-тает Уменьш-ается Напряжение пере-распределяется меж-ду внешним и внут-ренним участками Увеличивает-ся Постоянно Увеличивается Уменьшается Уменьшается Возрастает Напряжение пере-распределяется меж-ду внешним и внут-ренним участками Постоянно ∞ Пос-тоянно R ∞ 0 0 ε Цепь разомкнута, измеряется ЭДС Уменьшает-ся Уменьшается Возрастает Уменьшается Возрастает Напряжение пере-распределяется меж-ду внешним и внут-ренним участками Постоянно r ε/r ε 0 Короткое замыкание Iк.з.=ε/r R 0 R r R+r I= ε/(R+r) Uвнутр= Ir Uвнеш= ε-Uвнутр Выводы

Вычислите токи короткого замыкания 1,5 600 100 000 Источник тока ε,В r, Ом Iк.з.,А Гальваническийэлемент 1,5 1 Аккумулятор 6 0,01 Осветительные сети 100 0,001

Виды предохранителей Плавкие Автоматические Сетевые фильтры Щитки автоматические Щиток автоматический

Какой из графиков соответствует гальваническому элементу, аккумулятору, осветительным сетям?

Как изменились показания амперметра и вольтметра при движении ползуна реостата вверх?

Решите задачу При подключении лампочки к батарее элементов с ЭДС 4,5 В вольтметр показал напряжение на лампочке 4 В, а амперметр – силу тока 0,25 А. Каково внутреннее сопротивление батареи?

Домашнее задание: § 11, вопросы и задания с 1 по 10 на стр.79, подготовка к лабораторной работе.

Выбранный для просмотра документ Разработка урока по теме 11кл.doc

Класс: 11 класс

Предмет: Физика

Цель урока: Ввести понятия электродвижущей силы; сформулировать закон Ома для полной цепи; сформировать у учащихся представление о различии между ЭДС, напряжением и разностью потенциалов, воспитать работу в коллективе, умение следовать основным нормам поведения, Т.Б. на уроке, развить логическое мышление, умение проводить связь с жизнью.

Тип урока: Комбинированный урок

Используемое оборудование: Источник питания, вольтметр, амперметр, реостат, резистор, провода, ключ, карточки с заданием компьютер, мультимедийный проектор.

План урока

Организационный момент (1 мин);

Повторение изученного материала (5 мин);

Изучение нового материала (20 мин);

Закрепление нового материала (12 мин);

Подведение итогов (1 мин);

Домашнее задание, комментарии (1 мин).

Ход урока

Организационный момент (готовность класса к уроку, внешний вид, порядок в классе).

1.1 Фронтальный опрос учащихся

Дайте формулировку закона Ома для участка цепи.

Каким образом рассчитываются цепи при последовательном соединении проводников? При параллельном соединении проводников?

Каким образом происходит включение в цепь измерительных приборов – амперметра и вольтметра?

Дайте формулировку закона Джоуля – Ленца.

Фронтальный опрос сопровождается демонстрацией иллюстрирующих слайдов с помощью проектора.

1.2 Вопросы и задания на карточках:

Произвести расчет электрической цепи, если U =10В, R ₁=4Ом, R ₂=6Ом

Определить силу тока через резистор сопротивлением 40 Ом, если за 10с на нём выделилось 40кДж теплоты.

Произвести расчет электрической цепи, если U =10В, R ₁=4Ом, R ₂=6Ом

Определить сопротивление резистора, если за 10с на нём выделилось 40кДж теплоты при силе тока 10А.

Объяснение нового материала .

Рассматривается вопрос , что такое сторонние силы и какова природа сторонних сил. Изучение вопроса сопровождается демонстрацией иллюстрирующих слайдов с помощью проектора.

Вводится понятие ЭДС:

Определяется понятие полной цепи, понятие внешнего и внутреннего сопротивлений

На основе закона сохранения энергии и закона Джоуля – Ленца определяются различные формы записи закона Ома для полной цепи:

На следующем этапе объяснения материала рассматривается практическая направленность использования закона Ома для полной цепи и его следствия: определяется напряжение на источнике тока, замкнутом разомкнутом на внешнюю цепь, рассматривается явление короткого замыкания цепи, вводится понятие тока короткого замыкания. Объясняется, в чём состоит опасность короткого замыкания, и какие меры принимаются для предотвращения его последствий. Предлагается заполнить таблицу иллюстрирующую последствия короткого замыкания:

Источник тока

Закрепление нового материала

С целью закрепления нового материала учащимся предлагается решить несколько качественных и простых количественных задач направленных на выяснение физической сущности закона Ома для полной цепи, а также одну экспериментальную задачу.

Предлагается заполнить таблицу:

Следующим этапом закрепления материала является решение задач:

а). Рассчитайте силу тока в цепи, содержащей источник тока с ЭДС, равной 4,5В, и внутренним сопротивлением 1ОМ при подключении во внешней цепи резистора с сопротивлением 3,5Ом.

А. 1А. Б. 2А. В. 0,5А.

б). Найдите ЭДС источника (см.рис), если сопротивление резисторов равно 1Ом и 4Ома, а сила тока в цепи 1А. Внутренним сопротивлением источника тока можно пренебречь.

Последним этапом является решение экспериментальной задачи:

1. Используя предложенную электрическую цепь измерьте вольтметром ЭДС источника тока при разомкнутом ключе.

2. Замкните ключ. При помощи реостата установите некоторое значение силы тока.

3. С помощью закона Ома определите внутреннее сопротивление источника тока.

V , VI Подведение итогов, домашнее задание, комментарии

Подводятся итоги урока, комментируются оценки, домашнее задание: § 11, вопросы и задания с 1 по 10 на стр.79, подготовка к лабораторной работе.

Повторение изученного материала, изучение нового материала, закрепление нового материала сопровождается демонстрацией иллюстрирующих слайдов с помощью проектора.

Краткое описание документа:

В архиве, содержится конспект урока, презентация в формате (*.pptx) и папка, содержащая видеоролик в формате (*. avi ). Презентация содержит гиперссылку на сторонний ресурс (Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов), как следствие – для полноценного использования презентации требуется подключение к сети Internet .

Читайте также: