Тема: «Законы постоянного тока» (6 часов)

1) Подготовка к написанию физического диктанта, выполнению практической и лабораторной работ: проработка и повторение материала по данной теме по учебнику, лекциям, ответы на контрольные вопросы – 2 часа

Цель: систематизация знаний о физических понятиях, закономерностях, законах и теориях; уверенное использование физической терминологии и символики.

Контрольные вопросы по теме: «Законы постоянного тока»:

1. Дайте определение электрического тока? Какое направление он имеет?

2. Какие условия необходимы для существования электрического тока?

3. Что называют силой тока? Какая формула выражает смысл этого понятия?

4. Назовите единицы измерения силы тока в СИ. Что означает, сила тока равна 5А?

5. Какой ток называют постоянным?

6. Выведите формулу для расчета силы тока. Какова средняя скорость упорядоченного движения электронов?

7. Нарисуйте схему эксперимента, в котором устанавливают закон Ома для участка цепи без ЭДС.

8. Запишите и сформулируйте закон Ома для участка цепи без ЭДС. Изобразите графически зависимость силы тока от напряжения и от сопротивления.

9. Дайте определение сопротивления? От чего зависит сопротивление проводника?

10. Запишите формулу зависимости сопротивления проводника от вещества и его геометрических размеров. Назовите единицу измерения сопротивления в СИ.

11. Как с точки зрения электронной теории объяснить понятие - сопротивление проводника?

12. Каков физический смысл удельного сопротивления проводника? Назовите единицы измерения удельного сопротивления в СИ?

13. Запишите законы последовательного соединения проводников. Нарисуйте схему опыта, на котором можно установить эти законы.

14. Запишите законы параллельного соединения проводников. Нарисуйте схему опыта, на котором можно установить эти законы.

15. Каким прибором измеряют силу тока и как его включают в электрическую цепь?

16. Каким прибором измеряют напряжение и как его включают в электрическую цепь?

17. Запишите формулу для определения работы постоянного тока. Какова единица измерения работы? Каким прибором можно измерить работу тока?

18. Запишите закон Джоуля – Ленца.

19. Как зависит количество теплоты, выделяемое током в проводниках, от сопротивления этих проводников при последовательном и параллельном соединениях?

20. Запишите формулу мощности постоянного тока. Какова единица измерения мощности? Каким прибором можно измерить мощность тока и как он включается в цепь?

21. Каково назначение источника тока? Что называют сторонними силами? Какова природа сторонних сил?

22. Что называют ЭДС источника тока? Какой физический смысл ЭДС? В каких единицах ее измеряют?

23. Что показывает вольтметр, присоединенный к полюсам источника тока при разомкнутой внешней цепи? При замкнутой внешней цепи?

24. Запишите и сформулируйте закон Ома для полной цепи.

25. Что понимают под внутренней и внешней частью цепи?

26. Что называют падением напряжения?

27. Чему равна ЭДС нескольких последовательно соединенных источников тока? Чему равно общее внутреннее сопротивление в этом случае?

28. Чему равна ЭДС нескольких параллельно соединенных источников тока? Чему равно общее внутреннее сопротивление в этом случае?

 Форма контроля: физический диктант по теме «Законы постоянного тока»

 

2) Решение задач по теме: «Законы постоянного тока» − 2 часа.

Цель: закрепление теоретических знаний и формирование умений применять их при решении физических задач.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Через поперечное сечение проводника каждую секунду протекает 12∙10⁹ свободных электронов. Определить силу тока в проводнике.

2. Спираль электронагревателя изготовлена из никелиновой проволоки площадью поперечного сечения 0,1 мм². Чему равна длина проволоки, если при напряжении 120 В сила тока в спирали 6 А?

3. Как надо соединить четыре проводника с сопротивлениями R₁=1 Ом, R₂=2 Ом, R₃=3 Ом, R₄=4 Ом, чтобы получить общее сопротивление R=2,5 Ом?

4. Какова ЭДС источника напряжения, если сторонние силы совершают работу 10 Дж при разделении зарядов +5 и −5 Кл?

5. ЭДС источника тока равна 1,5 В. При замыкании источника сопротивлением 2 Ом сила тока составляет 0,3 А. Определить силу тока короткого замыкания.

6. Определить мощность нагревателя электрочайника, если в нем за 10 мин можно вскипятить 2 л воды, начальная температура которой 20°С. КПД нагревателя 70%.

7. Для нагревания 4,5 л воды от 23°С до кипения нагреватель потребляет 0,5 кВт∙ч   электрической энергии. Чему равен КПД этого нагревателя?

8. Электрический чайник имеет в нагревателе две секции. Если они соединены параллельно, то вода в чайнике закипает за 8 мин, а если они включены последовательно, то за 50 мин. За какое время закипит вода в чайнике, если включена одна из секций.

Форма контроля: проверка решения задач.

 

3) Практические работы:

- «Измерение общего сопротивления тела человека» – 0,5 часа;

- «Определение КПД электрического чайника» – 0,5 часа.

Цель: формирование экспериментальных умений вести наблюдения, проводить измерения, ставить опыты.

Практическая работа: «Измерение общего сопротивления тела человека».

Цель работы: научиться экспериментально определять общее сопротивление своего тела.

Оборудование: измерительная лента

Теоретическая часть

Тело человека является проводником электрического тока. При попадании человека под напряжение, через его тело начинает течь электрический ток, величина которого зависит не только от величины приложенного напряжения, но и от сопротивления тела человека. Между тем, сопротивление тела человека — величина не постоянная, ее значение зависит от следующих факторов:

- от общего психологического и физиологического состояния (индивидуальные особенности);

- от пола; от толщины кожи (у мужчин сопротивление выше, чем у женщин);

- от возраста; от грубости кожи (у взрослых сопротивление выше, чем у детей);

- от общего состояния кожи (раны, грязь, увлажненность и т. д.);

- от внешних условий среды (температура, давление, влажность, плотность);

- от параметров электрической цепи (места приложения электродов к телу человека, значений тока и приложенного напряжения, рода и частоты тока, длительности прохождения тока).

В общем виде сопротивление проводника можно рассчитать по формуле: , где ρ – удельное сопротивление, Ом∙м, l – длина проводника, S – площадь поперечного сечения.

Для расчета сопротивления человека, его тело можно представить в виде однородного цилиндра средним диаметром d (в области бедер) и высотой h.  

Тогда формула для расчета сопротивления примет вид: , где L – длина окружности (обхват бедер), h – рост человека, а ρ – удельное сопротивление тела человека. Сухая кожа обладает удельным сопротивлением порядка 10000 Ом·м.

 

Ход работы

1. Измерьте свой рост h: h=___________________;

2. Измерьте обхват (длину окружности) бедер L: L=___________________;

3. Рассчитайте сопротивление своего тела R:

R=_______________________________= ____________.

 

4. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

 

h , м	L , м	ρ, Ом∙м	R , Ом

 

5. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе.

Вывод: ________________________________________________________________

Контрольные вопросы:

1. Что оказывает решающее действие на поражение человека: ток или напряжение?

2. Какие индивидуальные средства защиты от поражения электрическим током Вам известны?

3. Опасно ли напряжение 12 В?

4. Какое физиологическое воздействие оказывает электрофорез (физиотерапия)?

Ответы:

Форма контроля: проверка отчетов по работе, защита результатов эксперимента.

 

Практическая работа: «Определение КПД электрического чайника».

Цель работы: научиться экспериментально определять КПД электрического чайника.

Оборудование: электрический чайник, водный термометр, секундомер.

 

 

Теоретическая часть

В общем виде коэффициент полезного действия определяется формулой:

Для электрического чайника полезной работой является нагревание воды (в данном случае это количество теплоты, полученное при нагревании: , где c – удельная теплоемкость воды, m – масса воды, t₁ – её начальная температура, t₂ =100⁰С – температура кипения воды).

Затраченной работой будет работа электрического тока: A=P∙t, где Р − это электрическая мощность нагревательного прибора, а t − время нагревания воды.

Таким образом, выражение для расчёта КПД электрического чайника принимает вид , где , V – объем воды.

Ход работы

6. По паспорту определить мощность электрического чайника P: Р=___________________

7. Налейте в чайник воду объёмом 1 л, рассчитайте массу воды m: m=_________________

8. Определите термометром начальную температуру воды t ₁: t ₁=______________________

9. Включите чайник и измерьте секундомером время, в течение которого вода нагрелась до температуры кипения t: t=_____________________.

10. Рассчитайте КПД электрического чайника:

η=_______________________________= ____________.

 

11. Результаты измерений и вычислений занесите в отчетную таблицу:

 

№ оп	Р, Вт	V , л	m , кг	t 1 , 0 C	t2 , 0 C	t , с	η , %
1
2

 

12. Экспериментально исследуйте зависимость КПД электрического чайника от массы воды в нём (данные занесите в таблицу, опыт 2).

13. Обобщите результаты своей работы. Сделайте вывод по проделанной работе.

Вывод: ________________________________________________________________

Форма контроля: проверка отчетов по работе, защита результатов эксперимента.

 

4) Самостоятельное изучение темы: «Действие электрического тока на организм человека» − 1 час, форма отчетности - конспект в тетради, сообщение, презентация.

Цель: формирование у студентов умений работать с дополнительными источниками информации для получения новых физических знаний, развитие познавательных интересов.

Форма контроля: проверка конспектов, оценивание сообщений.