Aviatreid.ru

Прокат металла "Авиатрейд"
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Последовательное соединение проводников — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Последовательное соединение проводников — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Тип урока: урок общеметодологической направленности.

Используемые технологии: здоровьесбережения, информационно-коммуникационные, групповые, развития исследовательских навыков.

Цели: познакомить учащихся с последовательным соединением проводников; дать представление о закономерностях, существующих в последовательных цепях; познакомить с методами и приемами решения задач по теме.

Формируемые УУД: предметные: научиться выявлять последовательно соединенные участки в электрической цепи и существующие закономерности такого типа соединения; рассчитывать основные Параметры последовательного соединения; метапредметные: выявлять проблему, инициативно сотрудничать в поиске и сборе информации для ее разрешения; выделять и осознавать то, что уже усвоено и что еще подлежит усвоению, оценивать качество и уровень усвоения материала; анализировать и синтезировать знания, выводить следствия, устанавливать причинно-следственные связи, строить логическую цепь рассуждений, выдвигать и обосновывать гипотезы; личностные: осознание ценности здорового и безопасного образа жизни, усвоение правил техники безопасности при работе с электрическим током.

Приборы и материалы: источники тока, резисторы, лампочки, амперметр, вольтметр, соединительные провода, электронное приложение к учебнику.

I. Организационный момент

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие.)

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

(Учитель проводит фронтальный опрос по заданиям учебника, разбирает решение домашних задач, вызвавших затруднение, задает дополнительные вопросы.)

— О связи каких величин идет речь в законе Ома для участка цепи?

— Как можно определить сопротивление катушки, на которой намотан провод, не измеряя длины и сечения намотанной части провода?

— Необходимо вдвое увеличить силу тока в цепи. Как это можно сделать?

III. Изучение нового материала

Последовательным считают такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго — с началом третьего и т. д.

Демонстрация 1. Последовательное соединение лампочек. Включение и выключение одновременно всех лампочек при замыкании и размыкании ключа. Измерение силы тока в различных местах цепи.

Демонстрация 2. Последовательное соединение резисторов. Измерение напряжения на соседних резисторах и общего напряжения в цепи.

(Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 104 “Общее сопротивление цепи” из электронного приложения к учебнику.)

(После демонстрации опытов ученики самостоятельно делают выводы.)

1. Ток, протекающий через все резисторы при последовательном соединении резисторов один и тот же Iобщ = I1 = I2.

2. При последовательном соединении резисторов общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом резисторе Uобщ = U1 + U2.

3. Общее сопротивление последовательно соединенных проводников равно сумме их сопротивлений Rобщ = R1 + R2.

(Данные выводы ученики заносят таблицу, заполнение которой продолжат на следующем уроке.)

Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп елочной гирлянды, то погаснут и все другие. Указанный недостаток может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться.

Читайте так же:
Стробоскопической лампы от сети переменного тока

— Как это сделать? (Можно использовать предохранители.)

— Приведите примеры применения последовательного соединения проводников.

IV. Решение задач

(Ученики решают задачи. Учитель разбирает задачи, вызвавшие затруднение.)

1. Как можно использовать одинаковые лампы, рассчитанные на напряжение 36 В, если напряжение в сети равно 220 В? Нарисуйте схему цепи.

Ответ: Можно последовательно соединить 6 ламп.

2. Резисторы с сопротивлениями 2 кОм и 8 кОм соединены последовательно. На каком из них большее напряжение? во сколько раз?

Ответ: Напряжение на втором проводнике больше в 4 раза.

3. Вольтметр V1 показывает 12 В (рис. 10). Каковы показания амперметра и вольтметра V2?

4. Участок цепи состоит из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивления которых 60 Ом и 40 Ом: Напряжение на участке цепи 60 В. Найдите силу тока в цепи и напряжение на каждом из резисторов.

Ответ: 0,6 А; 36 В; 24 В.

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала, подчеркнув фразы в анкете.)

Закон Ома для участка цепи. Закон Джоуля — Ленца. Работа и мощность электрического тока. Виды соединения проводников.

В электрической цепи происходит преобразование энергии упорядоченного движения заряженных частиц в тепловую. Согласно з-ну сохранения энергии работа тока равна количеству выделившегося тепла.

Количество теплоты, выделившееся при прохождении электрического тока по проводнику, прямо пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени, в течение которого шел ток:

Работа и мощность электрического тока.

Работа электрического тока:

Мощность электрического тока (работа в единицу времени):

В электричестве иногда применяется внесистемная единица работы — кВт . ч (киловатт-час).

1 кВт . ч = 3,6 . 10 6 Дж.

Виды соединения проводников.

Последовательное соединение.

Последовательное соединение

1. Сила тока во всех последовательно соединенных участках цепи одинакова:

I1=I2=I3=. =In=.

2. Напряжение в цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме напряжений на каждом участке:

U=U1+U2+. +Un+.

3. Сопротивление цепи, состоящей из нескольких последовательно соединенных участков, равно сумме сопротивлений каждого участка:

R=R1+R2+. +Rn+.

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:

R=R1 . N

При последовательном соединении общее сопротивление увеличивается (больше большего).

Параллельное соединение.

1. Сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов во всех параллельно соединенных участках.

2. Напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково:

Читайте так же:
Проходной выключатель с двумя клавишами с одной лампой

U1=U2=U3=. =Un=.

3. При параллельном соединении проводников проводимости складываются (складываются величины, обратные сопротивлению):

Если все сопротивления в цепи одинаковы, то:

При параллельном соединении общее сопротивление уменьшается (меньше меньшего).

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:

5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2+. +Pn+.

6. Т.к. силы тока во всех участках одинаковы, то: U1:U2. Un. = R1:R2. Rn.

Для двух резисторов: — чем больше сопротивление, тем больше напряжение.

4. Работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме работ на отдельных участках:

A=A1+A2+. +An+.

5. Мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков, равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2+. +Pn+.

6. Т.к. напряжения на всех участках одинаковы, то:

Для двух резисторов: чем больше сопротивление, тем меньше сила тока— чем больше сопротивление, тем меньше сила тока.

Закон Ома для участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников. 10 класс. Физика.

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению участка.

Закон Ома оказался справедливым не только для металлов, но и для растворов электролитов. Сформулированный закон имеет место для так называемого однородного участка цепи – участка, не содержащего источников тока.

Математическая запись закона Ома проста, как и его формулировка, но экспериментально подтвердить эту зависимость очень трудно. Сила тока, протекающая по участку цепи, мала. Поэтому используют достаточно чувствительные приборы. Г. Ом изготовил чувствительный прибор для измерения силы тока, а в качестве источника тока использовал термопару. Действие амперметра и вольтметра основано на применение закона Ома для участка цепи. Угол поворота стрелки прибора пропорционален силе тока.

Из математической записи закона Ома:

можно выразить напряжение :

и сопротивление проводника:

.

Таким образом, закон Ома связывает три параметра, характеризующих постоянный электрический ток, проходящий по проводнику, и позволяет находить любой из них, если известны два других.

Закон Ома имеет границы применимости и выполняется только в том случае, когда при прохождении тока температура заметно не меняется. На вольт–амперной характеристике лампы накаливания видно, что график сильно искривляется при напряжении выше 10В, значит, закон Ома выше этого напряжения применять нельзя.

Также нельзя говорить, что сопротивление проводника зависит от напряжения и силы тока в цепи. Сопротивление участка цепи зависит от свойств проводника: длины, площади поперечного сечения и материала, из которого состоит проводник.

Читайте так же:
Проходной выключатель для трех лампочек

где l-длина проводника, s-его площадь поперечного сечения.

ρ –удельное сопротивление проводника – это физическая величина, характеризующая зависимость сопротивления проводника от материала, из которого он изготовлен.

Удельное сопротивление показывает, каким сопротивлением обладает сделанный из этого вещества проводник длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м2 .

Из формулы видно, что единицей измерения в системе СИ является Ом·м. Но так как площадь поперечного сечения проводника достаточно мала, используют единицы измерения

при вычислении площадь поперечного сечения проводника следует выражать в мм2.

В заключении хочется заметить, что Ом начал свои опыты, когда был учителем физики в гимназии. В своих экспериментах Ом брал куски проволоки одинакового диаметра, но разного материала и изменял их длину таким образом, чтобы в цепи сила тока имела одинаковое значение. Находящаяся рядом магнитная стрелка отклонялась при прохождении тока в цепи. Установив связь между напряжением и силой тока, Г. Ом вывел один из основных законов постоянного тока.

Последовательное соединение проводников

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного приёмника электрического тока, а из нескольких различных, которые могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.

На рисунке а изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп, а на рисунке б — схема такого соединения. Если выключать одну лампу, то цепь разомкнётся и другая лампа погаснет.

Последовательное включение лампочек и источников питания

Рис. Последовательное включение лампочек и источников питания

Мы уже знаем, что при последовательном соединении сила тока в любых частях цепи одна и та же, т. е.

А чему равно сопротивление последовательно соединённых проводников?

Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника.

Последовательное соединение проводников

Последовательное соединение проводников

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи):

Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома:

U1 = IR1, U2 = IR2.

Из приведённых равенств видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова.

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

Это равенство вытекает из закона сохранения энергии. Электрическое напряжение на участке цепи измеряется работой электрического тока, совершающейся при прохождении по участку цепи электрического заряда в 1 Кл. Эта работа совершается за счёт энергии электрического поля, и энергия, израсходованная на всём участке цепи, равна сумме энергий, которые расходуются на отдельных проводниках, составляющих участок этой цепи.

Читайте так же:
Подключить люстру 6 ламп выключатель одна клавиша

Все приведённые закономерности справедливы для любого числа последовательно соединённых проводников.

Пример 1. Два проводника сопротивлением R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи I = 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.

Запишем условие задачи и решим её.


ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ

Расчет параметров электрической цепи
при параллельном соединении сопротивлений:

1. сила тока в неразветвленном участке цепи равна сумме сил токов
во всех параллельно соединенных участках

2. напряжение на всех параллельно соединенных участках цепи одинаково


3. при параллельном соединении сопротивлений складываются величины, обратные сопротивлению :

( R — сопротивление проводника,
1/R — электрическая проводимость проводника)

Если в цепь включены параллельно только два сопротивления, то:

( при параллельном соединении общее сопротивление цепи меньше меньшего из включенных сопротивлений )

4. работа электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков,
равна сумме работ на отдельных участках:

A=A1+A2

5. мощность электрического тока в цепи, состоящей из параллельно соединенных участков,
равна сумме мощностей на отдельных участках:

P=P1+P2

Для двух сопротивлений:

т.е. чем больше сопротивление, тем меньше в нём сила тока.

Задача

Домашняя работа.

Задание 1. Ответить на вопросы.

  1. Какое соединение проводников называют последовательным? Изобразите его на схеме.
  2. Какая электрическая величина одинакова для всех проводников, соединённых последовательно?
  3. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников, при последовательном соединении?
  4. Как найти напряжение участка цепи, состоящего из последовательно соединённых проводников, зная напряжение на каждом?
  5. Какое соединение проводников называют параллельным? Изобразите его на схеме.
  6. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединённых параллельно?
  7. Как выражается сила тока в цепи до её разветвления через силы токов в отдельных ветвях разветвления?
  8. Как изменяется общее сопротивление разветвления после увеличения числа проводников в разветвлении?
  9. Какое соединение проводников применяется в жилых помещениях? Какие напряжения используются для бытовых нужд?

Задание 2.Решите задачи.

1. Две лампочки соединены последовательно. Сила тока на первой лампочке 2А. Найдите общее напряжение и напряжение на каждой из ламп, если сопротивление на первой лампе 3Ом, а на второй 4Ом.

2. Две лампочки соединены параллельно. Напряжение на второй лампочке10В. Найдите силу тока в цепи и на каждой из ламп, если сопротивление на первой лампе 1Ом, а на второй 2Ом.

К занятию прикреплен файл «Это интересно». Вы можете скачать файл в любое удобное для вас время.

Последовательное соединение проводников

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного проводника (или приемника электрического тока), а из нескольких различных проводников, которые могут быть соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого из проводников и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.

Читайте так же:
Схема подключения лампы накаливания через выключатель

На рисунке 266, а изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп, а на рисунке 266, б — схема такого соединения. Если выключить одну лампу, то день разомкнется и другая лампа погаснет.

posledovatelnoe-soedinenie-provodnikov

С последовательным соединением мы встречались в предыдущих параграфах. Так, последовательно соединены аккумулятор, лампа, два амперметра и ключ в цепи, изображенной на рисунке 249. Мы уже знаем, что при последовательном соединении проводников сила тока в любых частях цепи одна и та же.

А чему равно сопротивление последовательно соединенных проводников?

Соединяя проводники последовательно, мы как бы увеличиваем длину проводника. Поэтому сопротивление цепи становится больше сопротивления одного проводника. Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи):

Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома:

U1 = IR1, U2 = IR2

Отсюда видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так как сила тока везде одинакова. Полное напряжение в цепи при последовательном соединении, или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи:

Пример. Два проводника сопротивлением R1 = 2 Ом, R2 = 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение всего участка цепи.

soprotivlenie-provodnikov

Вопросы. 1. Какое соединение проводников называют последовательным? Изобразите его на схеме. 2. Какая из электрических величин одинакова для всех проводников, соединенных последовательно? 3. Как найти общее сопротивление цепи, зная сопротивление отдельных проводников при последовательном их соединении? 4. Как найти напряжение участка цепи, состоявшего из двух последовательно соединенных проводников, зная напряжение на каждом из них?

Упражнения. 1. Цепь состоит из двух последовательно соединенных проводников, 02 сопротивление которых 4 и 6 Ом. Сила тока в цепи 0,2 А. Найдите напряжение на каждом из проводников и общее напряжение. 2. Для электропоездов применяют напряжение 1200 В. Как можно использовать для освещения вагонов лампы, рассчитанные на напряжение 220 В каждая? Начертите схему включения ламп. 3. Две одинаковые лампы, рассчитанные на 127 В каждая, соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 127 В. Под каким напряжением будет находиться каждая лампа?

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector