Урок на тему Сопротивление и проводимость. Закон Ома. Соединение резисторов

П л а н у р о к а № 3 Дата____________
Сопротивление и проводимость проводников. (2 часа)
Закон Ома. Соединение резисторов

П 00. Профессиональный цикл
ОПД 13. Основы электротехники

Преподаватель: А.А. Гурьянов
Учебная цель
Сформировать у учащихся представление:
- сопротивлении проводников электрическому току и проводимости;
- соотношении электрических величин между собою;
- способах соединения проводников.

Воспитательная цель
Сформировать у учащихся усидчивость, внимательность, аккуратность, ответственность; организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Развивающая цель
Сформировать у учащихся навыки:
- определения сопротивления и проводимости;
- расчета силы взаимодействия электрических зарядов;
- определение изменения силы взаимодействия электрических зарядов.

Тип учебного
занятия
изучение нового материала.

Формируемые компетенции
ПК 1.2. Взаимодействовать с о специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности.
ПК 1.3. Производить модификацию отдельных модулей информационной системы в соответствии с рабочим заданием, документировать произведенные изменеия.
ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.
ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.
ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.
ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

Вид учебного
занятия
смешанный

Межпредметные связи
математика, физика

Оснащение,
оборудование
Учебник, компьютер, проектор, экран, интерактивная доска


Структура урока.
Организационный момент.
Актуализация знаний.
Формирование новых понятий и способов действий.
Формирование умений и навыков.
Итог урока.
Домашнее задание.

Ход урока.
1. Организационный момент.
Учет отсутствующих, проверка домашнего задания, сообщение темы и постановка целей урока.

2. Актуализация знаний.
1. От чего зависит емкость конденсатора?
2. Как влияет диэлектрик на ёмкость конденсаторов?
3. В каком случае необходимо применять последовательное соединение конденсаторов?
4. В каких единицах измеряется ёмкость конденсатора?

3. Формирование новых понятий и способов действий.
Все вещества при обычной температуре обладают свойством препятствовать движению зарядов, ограничивать величину тока в цепи. Это свойство характеризуется электрическим сопротивлением вещества. Электрическое сопротивление обозначают буквой R или r. Величину обратную сопротивлению, называют проводимостью и обозначают буквой G или g:
13 EMBED Equation.3 1415
На рис. показано условное изображение сопротивлений на схемах.

Если образец из некоторого вещества имеет по всей длине l одинаковое сечение S, то его сопротивление выражается формулой:
13 EMBED Equation.3 1415
Здесь Rуд и Gуд величины, постоянные для данного вещества (при постоянной температуре), характеризующие его способность проводить электрический ток.
Величину Rуд называют удельным электрическим сопротивлением, соответственно, Gуд называют удельной электрической проводимостью. Эти величины измерены для различных веществ и приводятся в справочных таблицах.
Сопротивление вещества зависит от его температуры. Характер этой зависимости определяется механизмом проводимости в веществе. У металлов с увеличением температуры сопротивление увеличивается, так как усиливается тепловое движение молекул, препятствующих перемещению зарядов. У электролитов, наоборот, с увеличением температуры сопротивление уменьшается. Это объясняется увеличением количества свободных носителей заряда вследствие более интенсивной диссоциации молекул. Такая же зависимость сопротивления от температуры наблюдается и у некоторых твердых веществ, например у угля, кремния, у которых с увеличением температуры все большее количество электронов теряет связь с ядрами атомов и переходит в свободное состояние.
Зависимость сопротивления от температуры при температурах от –100° до +300 °С достаточно точно выражается формулой
13 EMBED Equation.3 1415
где R сопротивление при некоторой температуре; R0 сопротивление при нуле градусов;
· температурный коэффициент сопротивления; t температура.
Если температура t выше нуля, то она подставляется в формулу (1.5) со знаком «+», если температура t ниже нуля со знаком «–».
Коэффициент
· для большинства металлов составляет около 0,004. Для электролитов
· величина отрицательная, равная примерно –0,02.
Особенно резкая зависимость сопротивления от температуры наблюдается у полупроводников, которые используются для изготовления термосопротивлений.

Сопротивление и проводимость (267)
Сопротивление провода 10 Ом. Чему равна его проводимость?
10 Ом1
125


0,1 Ом1
94


0,1 Ом1
126

Длина и диаметр провода уменьшены в 2 раза. Как изменилось сопротивление провода?
Осталось неизменным
93


Уменьшилось в 2 раза
127


Увеличилось в 2 раза
92

Длина и площадь поперечного сечения провода увеличены в 2 раза. Как изменилась проводимость провода?
Осталась неизменной
128


Уменьшилась в 2 раза
91


Увеличилась в 2 раза
129

Температура снизилась. Какое из приведенных высказываний истинно?
Сопротивление медного провода увеличилось
90


Сопротивление угольного стержня уменьшилось
130


Сопротивление электролита увеличилось
89


Проводимость стального провода уменьшилась
131

Сопротивление нагревательного элемента равно 50 Ом. Температура элемента возросла на 250°. Чему стало равно его сопротивление, если
· = 0,004?
50 Ом
88


100 Ом
132


200 Ом
87


Электрическое напряжение. Закон Ома
Электрическое напряжение между точками а и б равно работе, совершаемой источником ЭДС при перемещении единичного положительного заряда из точки а в точку б.
13 EMBED Equation.3 1415
Здесь U напряжение между точками а и б; А работа, совершаемая при перемещении заряда Q из точки а в точку б; F
· сила, действующая на заряд Q; l расстояние между точками а и б.
Это соотношение позволяет найти размерность единицы измерения напряжения, названной вольтом (В):
13 EMBED Equation.3 1415
Направление перемещения положительных зарядов, а следовательно, и направление тока, протекающего в замкнутой цепи, совпадает с направлением ЭДС.
При протекании тока через участок цепи, имеющий сопротивление R, на концах этого участка возникают потенциалы
·1 и
·2, разность которых равна напряжению, падающему на этом участке (рис.1).
На каждом участке цепи (рис. 2) ток протекает от точки с большим потенциалом (
·1) к точке с меньшим потенциалом (
·2).
Падение напряжения на участке цепи, ток и сопротивление этого участка связаны простой зависимостью, которую называют законом Ома:
13 EMBED Equation.3 1415
Выражение (1.6) позволяет найти единицу измерения сопротивлений:
13 EMBED Equation.3 1415

Эта единица называется омом (Ом).
Найдем также размерность Rуд и Gуд . Из (1.4) и (1.3) получаем:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
При вычислении сопротивления металлической проволоки удобно площадь сечения S выражать в мм2, тогда
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415
Закон Ома справедлив и для всей замкнутой цепи (рис.)

Здесь Е электродвижущая сила источника электрической энергии; r собственное (внутреннее) сопротивление источника; Rп сопротивление проводов линии электропередачи; Rн сопротивление нагрузки (приемника энергии).
Электрическое напряжение. Закон Ома (270)
Верно ли, что напряжение равно работе электрического тока?
Верно
86


Нет
133


Верно при условии, что работа совершена током 1 А
85


Верно при условии, что электрическим током перенесен 1 Кл электричества
134

Сопротивление провода 1 Ом. По проводу течет ток 10 А. Чему равна разность потенциалов концов провода?
1 В
84


10 В
135


0,1 В
83



·А= –10 В;
·В = 5 В. Куда течет ток?
От точки А к точке В
136


От точки В к точке А
82

В предыдущем случае R = 5 Ом. Определите величину силы тока.
1 А
81


2 А
137


3 А
80


5 А
138

ЭДС источника Е = 12 В. Ток в цепи I = 1 А. Сопротивление приемника Rн = 11,5 Ом. Определите внутреннее сопротивление источника, если R = 0,2 Ом.
0,5 Ом
79


0,3 Ом
139


0,2 Ом
78


4. Формирование умений и навыков.
1. От чего зависит сопротивление проводника?
2. Заполните таблицу.
10 МОм
470 Ом
0,33 МОм
47кОм
4700 Ом
1,5 кОм

... Ом
... кОм
... кОм
... МОм
... МОм
... Ом

3. Определите сопротивление стальной проволоки длиной 200 м и площадью сечения 5 мм2.
4. Для радиоприемника необходимо намотать сопротивление 30 Ом из никелиновой проволоки площадью сечения 0,21 мм2. Определите необходимую длину проволоки.
5. Определите площадь сечения нихромовой проволоки длиной 20 м, если сопротивление её равно 25 Ом.
6. Проволока площадью сечения 0,5 мм2 и длиной 40 м имеет сопротивление 16 Ом. Определите материал, из которого она изготовлена.
7. В каких единицах системы СИ измеряется электрическая проводимость?
8. Определите проводимости проводников, если их сопротивления равны 5 Ом, 1 кОм, 125 кОм, 1 МОм.
9. Медный и стальной провода имеют одинаковые диаметр и длину. Какой из них сильнее нагревается при одной и той же силе тока? (Выберите правильный ответ.)
а) медный;
б) стальной;
в) оба провода нагреваются одинаково.
10. Зависит ли сопротивление катушки, изготовленной из медного провода, от величины приложенного к ней напряжения?
11. Во сколько раз увеличится сопротивление линии, если медный провод заменить стальным таких же длины и поперечного сечения?
12. Длину и диаметр проводника увеличили в два раза. Как изменилась его проводимость?
13. Как определить длину мотка медной проволоки, не разматывая его?
14. Что представляют собой сверхпроводники?
15. Как зависит от длины кабеля электрическое сопротивление его жилы и сопротивление изоляции?

16. Провод состоит из одной стальной (
· = 0,2410 Ом
·м) и шести алюминиевых (
· = 0,291 Ом
·м) проволок диаметром 4,8 мм каждая (см рис.). Определите сопротивление 1 км провода при температуре 20 °С.
17. Обмотка трансформатора, изготовленная из медного провода, в нерабочем состоянии при температуре 15 °С имела сопротивление R1 = 2 Ом. В ходе работы сопротивление её стало R2 = 2,48 Ом. Определите температуру обмотки в рабочем состоянии, зная, что температурный коэффициент меди
· = 0,004.
18. Напишите формулы закона Ома для участка и полной цепи.
19. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для участка цепи?
20. Заполните таблицу.
0,15А
25мкА
140 мкА
0,02 А
1,7А
420 мкА

... мА
... мА
...А
... мА
... мкА
... мА

21. Заполните таблицу.
0,2 В
15кВ
0,03 мВ
25 мВ
1200 мкВ
220

...мВ
...В
...кВ
... мкВ
...В
...кВ

22. Как изменится ток в цепи, если напряжение увеличится в два раза?
23. Электрическая лампочка включена в сеть напряжением 220 В. Какой ток будет проходить через лампочку, если сопротивление её нити 240 Ом?
24. Электропаяльник, включенный в сеть напряжением 220 В, потребляет ток 0,3 А. Определите сопротивление электропаяльника.
25. Зависимость между какими величинами устанавливает закон Ома для полной цепи?
26. К кислотному аккумулятору, имеющему ЭДС 2,5 В и внутреннее сопротивление 0,2 Ом, подключен потребитель сопротивлением 2,6 Ом. Определите ток в цепи.
27. Аккумулятор внутренним сопротивлением 0,4 Ом работает на лампочку сопротивлением 12,5 Ом. При этом ток в цепи равен 0,26 А. Определите ЭДС аккумулятора и напряжение на зажимах лампочки.
28. Определите внутреннее сопротивление аккумуляторной батареи, если ее ЭДС 6 В, напряжение 5,6 В, а ток в цепи 0,2 А.

5. Итог урока.
Проверка выполнения задач, выставление оценок, сообщение домашнего задания.
6. Домашнее задание.
Выполнить упражнения, которые остались не выполненнными.
Root Entry