ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 476
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
вивчення нового матеріалу
1. Теплова дія електричного струму
Учням уже відомо, що в провіднику під час протікання струму відбувається перетворення електричної енергії на внутрішню й провідник нагрівається. Вони неодноразово спостерігали теплову дію струму в побутових приладах. На досліді з лампою розжарення учні переконалися, що розжарення лампи зростало під час збільшення струму. Але нагрівання провідників залежить не тільки від
КирикЛ. А. · «Усі уроки фізики. 9 клас»
сили струму, але й від опору провідників. З цією метою корисно поставити дослід, що показує теплову дію струму в колі, що складається з трьох послідовно з'єднаних провідників різного опору: мідного, сталевого й нікелінового. Струм у всіх послідовно з'єднаних провідниках однаковий. Кількість же теплоти, що виділяється, в провідниках різна. З досліду можна зробити висновок: ^ при послідовному з'єднанні провідників нагрівання провідників залежить від їхнього опору. Чим більший опір провідника, тим більше він нагрівається.
-
Закон Джоуля-Ленца
Учні знають уже формулу для роботи A = UIt. Крім того, їм відомо, що в нерухомих провідниках уся робота струму йде лише на нагрівання провідників, тобто на те, щоб збільшити їхню внутрішню енергію. Отже, кількість теплоти Q = A = IUt. Із закону Ома для ділянки кола U=IR. З урахуванням цього одержуємо: Q = 12Rt.
Закон, що кількісно описує теплову дію струму, дослідним шляхом установив англійський фізик Джеймс Джоуль 1841 року і незалежно від нього російський учений Емілій Ленц 1842 року. Він називається законом Джоуля-Ленца й читається так: ^ кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом,
прямо пропорційно квадрату сили струму, опору провідника
і часу проходження по ньому струму.
Необхідно визначити, що формули Q = 12Rt, Q = IUt і
не ідентичні. Річ у тім, що перша формула завжди визначає перетворення електричної енергії на внутрішню, тобто кількість теплоти. За іншими формулами у загальному випадку визначають витрату електричної енергії, що йде як на нагрівання, так і на виконання механічної роботи. Для нерухомих провідників ці формули збігаються.
-
Застосування теплової дії електричного струму
Прилади, що використовують теплову дію струму, дуже різноманітні. Важко уявити сучасне життя без електроплиток, електро-чайників, прасок, фенів, паяльників тощо.
Зупинімося лише на кількох прикладах теплової дії струму:
а) електричні лампи розжарення;
б) електричні нагрівальні прилади;
в) коротке замикання;
г) плавкі запобіжники.
Особливу увагу на уроці варто приділити розгляду питань про коротке замикання, про призначення й будову запобіжників.
До розуміння питання про коротке замикання учні вже достатньо підготовлені. Їм уже зазначалося, що електричні кола розраховані на визначену силу струму. Якщо опір кола з якихось причин зменшиться, то сила струму зросте й може стати більше допустимої. Звичайно, при цьому будуть нагріватися проводи, можливе загоряння ізоляції проводів і навіть розплавлення проводів. Таке зменшення опору кола може виникнути при ввімкненні паралельно додаткових споживачів. При короткому замиканні струм може досягти дуже високих показників, внаслідок чого можливою є небезпека виникнення пожежі. Уникнути цього допомагають запобіжники.
Учитель повинен наполегливо роз'яснювати учням неприпустимість заміни запобіжників «дротиком» («жучком»), тому що це може призвести до загоряння проводів.
Будову й застосування різних нагрівальних приладів, на жаль, не вдається досить докладно розібрати на уроці через брак часу. Тому доцільно зазначеним питанням присвятити спеціальний по-закласний захід, на якому:
• по-перше, можна показати фрагменти відеофільмів:
-
«З історії електричного освітлення»; -
«Електрика служить людям»; -
«Працює електричний струм»;
• по-друге, заслухати доповіді учнів:
-
«Перше електричне освітлення свічами П. Н. Яблочкова»; -
«Лампи розжарення й історія їх винаходу».
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу
? Чому при проходженні електричного струму провідник нагрівається?
? З якого матеріалу необхідно виготовляти спіралі для лампочок розжарення?
? Наведіть приклади використання теплової дії струму в побуті.
? Якими властивостями має володіти метал, з якого виготовляють спіралі нагрівальних елементів?
закріплення вивченого матеріалу
1. Якісні питання
-
Два дроти однакових довжини та перерізу — залізний і мідний — з'єднані послідовно. У якому з них виділиться більша кількість теплоти? -
Два дроти однакових довжини та перерізу — залізний і мідний — з'єднані паралельно. У якому з них виділиться більша кількість теплоти? -
Спіраль електричної плитки вкоротили. Як зміниться кількість теплоти, що виділяється в ній, якщо плитку ввімкнути до мережі з тією самою напругою?
2. Учимося розв'язувати задачі
-
Яка кількість теплоти виділиться протягом години в провіднику опором 10 Ом за сили струму 2 А? -
Визначте кількість теплоти, що дає електроприлад потужністю 2 кВт за 10 хв роботи? -
З якого матеріалу виготовлена спіраль нагрівного елемента, потужність якого 480 Вт, якщо його довжина дорівнює 16 м, переріз 0,24 мм2 і напруга в мережі 120 В? -
Дві лампи потужністю 40 Вт і 60 Вт, розраховані на однакову напругу, ввімкнені в мережу з тією самою напругою послідовно. Які потужності вони споживають?
Що ми дізналися на уроці
-
Нагрівання провідників залежить від їхнього опору. Чим більший опір провідника, тим більше він нагрівається. -
Закон Джоуля-Ленца: кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, прямо пропорційно квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження по ньому струму.
Q = 12Rt.
Домашнє завдання
-
Підр.: §§ 16, 17. -
Зб.:
рів1 — № 10.7; 10.8; 10.17; 10.19; 10.20. рів2 — № 10.30; 10.32; 10.33; 10.34, 10.35. рів3 — № 10.42, 10.46; 10.47; 10.48; 10.50.
-
Д.: підготуватися до самостійної роботи № 10.
Задачі із самостійної роботи № 10
«Робота і потужність електричного струму. Закон Джоуля—Ленца»
Середній рівень
-
При проходженні через провідник 40 Кл електрики струмом була виконана робота 200 Дж. Яка напруга була прикладена до цього провідника? -
Яка кількість теплоти виділиться за 1 год у реостаті, опір якого 100 Ом, за сили струму в колі 2 А?
Достатній рівень
-
В електроприладі за 45 хв струмом 5 А виконана робота 162 кДж. Визначте опір приладу. -
Два резистори опором 6 і 10 Ом ввімкнені в коло послідовно. Яка кількість теплоти виділиться в кожному резисторі за 2 хв, якщо напруга на другому дорівнює 20 В?
Високий рівень
-
а) Наявні дві лампи потужністю 60 Вт і 100 Вт, розраховані на
напругу 220 В. Яка з них буде горіти яскравіше при ввімкненні в освітлювальну мережу? б) Дві лампи потужністю 40 Вт і 60 Вт, розраховані на однакову напругу, ввімкнені в мережу з тією же напругою послідовно. Які потужності вони споживають?
-
а) Дві однакові лампочки, розраховані на напругу 6,3 В, ввім-
кнені в електричне коло. Одна лампочка світила 1 хв, інша — 2 хв. У якій лампочці робота електричного струму була більшою? Чому?
б) Визначте, на яку напругу розрахований електрокип'ятильник, що за 5 хв нагріває 0,2 кг води від 14 °С до кипіння, за умови, що по його обмотці протікає струм 2 А. Втратами енергії знехтувати.
Урок 22/28
Тема. Узагальнюючий урок
Мета уроку: закріпити знання учнів про теплову дію струму; підготувати учнів до тематичного оцінювання знань. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
Контроль знань: самостійна робота № 10 «Робота й потужність електричного струму. Закон Джоуля-Ленца».
методичні рекомендації
Глибокому засвоєнню й закріпленню знань про роботу й потужність електричного струму, про закон Джоуля-Ленца допомагає підбір якісних і розрахункових задач. Залежно від підготовки та здібностей учнів учитель здійснює диференційований підхід до кожного з них, для того, щоб школярам було цікаво працювати на уроці. Наводимо орієнтовний набір задач, з яких учитель може вибрати необхідні для даного уроку.
Якісні задачі
-
Сила струму в мережному шнурі й спіралі електроплитки одно-кова. Чому ж спіраль розжарюється, а шнур залишається холодним? -
Чому в плавких запобіжниках зазвичай використовують дротик зі свинцю? -
На одній лампі написано «220 В, 100 Вт», на іншій — «220 В, 40 Вт». У якій з них опір нитки розжарення в робочому стані більший? -
На частину розпеченої спіралі електроплитки потрапила вода. Як змінилося розжарення тих ділянок спирали, на які вода не потрапила? Під час розв'язання врахуйте залежність опору металу від температури. -
Перегорілу нагрівальну спіраль замінили іншою, котра відрізняється тільки меншим діаметром дроту. Як змінилася потужність нагрівача?
Розрахункові задачі
1. У якому з резисторів, зображених на рисунку, виділиться за той самий час найбільша кількість теплоти, якщо R1 = 6 Ом, R2 = 3 Ом, R3 = 5 Ом, R4 = 24 Ом.
2. У скільки разів зміниться потужність струму в лампах 1 і 2 (див. рисунок) і загальна споживана потужність, якщо лампа 3 перегорить? Усі лампи однакові. Напругу в колі вважайте постійною.
-
Визначте, на скільки градусів нагріються 100 г води, якщо на нагрівання води витрачена вся кількість теплоти, що виділяється при протіканні струму 5 А через провідник опором 10 Ом протягом 2 хв. -
Транспортер піднімає за 1 хв вантаж масою 300 кг на висоту 8 м. ККД транспортера 60 %. Визначте силу струму в електродвигуні транспортера, якщо напруга в мережі 380 В. -
Електричний нагрівач за 20 хв доводить до кипіння 3 кг води, початкова температура якої 10 °С. Сила струму в нагрівачі 7 А, напруга в мережі 220 В. Яка частина споживаної нагрівачем енергії передається навколишньому середовищу?
Домашнє завдання
-
Підр.: §§ 16, 17. -
Підготуватися до тематичного оцінювання знань за темою «Електричний струм».
Урок 23/29
Тема. Тематичне оцінювання знань за темою: «Електричний струм» Мета уроку: контроль та оцінювання знань, умінь і навичок учнів
з вивченої теми. Тип уроку: урок контролю й оцінювання знань.
методичні рекомендації
Підсумкове тематичне оцінювання можна провести у вигляді тестування або звичайної контрольної роботи. Тестування учнів можна виконати на уроці в класі, а контрольну роботу задати додому. Можна запропонувати учням виконати й контрольну роботу, і тестування на двох уроках (якщо у вчителя є така можливість).
Можна запропонувати учням на урок 24 тестових завдання. У кожному із завдань потрібно вибрати одну правильну відповідь з чотирьох запропонованих. За кожне правильно виконане завдання дається 0,5 бала (якщо сума набраних балів виявиться не цілою, оцінка округляється у бік збільшення до найближчого цілого числа).
Як приклад наводимо кілька варіантів тестових завдань. 1. При замиканні ключа в колі буде протікати електричний струм.
А ...позитивних іонів.
Б ...негативних іонів.
В ...електронів.
Г ...позитивних і негативних іонів.
Електричний струм обумовлений рухом...
2. На рисунку показано...
А ...теплову дію струму. Б ...магнітну дію струму. В ...хімічну дію струму. Г ...механічну дію струму. 3. На рисунку показана шкала вольтметра, за допомогою якого вимірюють напругу на лампі.
А Ціна поділки шкали дорівнює 40 В. Б Вольтметр показує напругу 220 В.
В Вольтметр має бути підключений до лампи послідовно. Г Опір вольтметра повинен бути дуже маленьким. 4. На рисунку наведена схема електричного кола й показання вольтметра.
А Вольтметр і резистор ввімкнені послідовно.