Ваше имя зависимость силы тока от напряжения. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления в цепи

МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района Липецкой области

Урок физики в 8 классе по теме:

По учебнику

Пёрышкина А. В. Физика. 8 кл.

Разработчик: Трубицина М. А.

учитель физики МБОУ СОШ № 1 с. Измалково Измалковского муниципального района

Липецкой области.

Слайд№1

Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление.

Слайд№2

Цели урока:

Установить зависимости между напряжением и силой тока в цепи;

Уяснить понятие электрического сопротивления;

Установить способ определения электрического сопротивления с помощью амперметра и вольтметра;

Определить единицу измерения электрического сопротивления;

Выяснить природу эл. сопротивления;

Установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Оборудование

для демонстрационного опыта:

демонстрационные амперметр и вольтметр, ключ, соединительные провода, прибор для демонстрации электролиза, выпрямитель.

для фронтального опыта:

реостаты, амперметры, вольтметры, резисторы на 1,2,4 Ом, ключи, соединительные провода.

Ход урока

1, Вступительное слово.

В своей жизни мы широко используем действия электрического тока. Какие действия эл.тока вы знаете?

Мы уже не мыслим свое существование без электрического тока. Поэтому так важно знать все об этом явлении. Как возникает? От чего зависит? Что на него оказывает влияние?

Вы уже познакомились с электрическим напряжением. А сегодня вам предстоит рассмотреть еще одно явление, связанное с прохождением эл. тока по проводникам.

2. Актуализация знаний(повторение)

Для этого нам необходимо кратко повторить основные понятия, связанные с эл. током.

Слайд №3

Закончите, пожалуйста фразу :

1. Эл ток это…

2. Сила тока, это…

3. Сила тока измеряется…

4. Амперметр включается в цепь… с учетом…(показывают)

7. Вольтметр включается в цепь… с учетом…

10. Реостат-это прибор для…(показывают)

3. Изучение нового материала.

Прекрасно, вы готовы к знакомству с новым явлением, влияющим на силу тока в проводнике

Слайд №4

1. Соберите эл. цепь по схеме, выведенной на экране. Давайте назовем ее основные элементы и найдем их на своих столах. Вольтметр не случайно выделен другим цветом. Вы его подключите к резистору после сборки. Обратите внимание на памятку по технике безопасности.
2. Вы готовы? Давайте проанализируем результаты ваших экспериментов.

Каков характер зависимости между U и I?

Чему равен коэффициент пропорциональности между Uи I?

Слайд №5

Сверьте ваши результаты с рисунком на слайде. Менялась ли в ваших опытах сила тока? А коэффициент пропорциональности? Чему он был равен у вас? У вас были одинаковые амперметры, вольтметры, реостаты, в одно положение вы ставили рычажок реостата. А что было разным? Когда менялся коэффициент пропорциональности? (другой резистор). Так чье же свойство отражает коэффициент пропорциональности? (свойство резистора). Как только мы увеличивали силу тока на участке цепи, где был резистор, как тут же на этом участке возрастало напряжение. Что характеризует напряжение? (работу эл. поля) Чем больше сила тока на участке цепи, тем большую работу приходиться совершать при перемещении зарядов на этом участке. Как будто в проводнике (резисторе) что-то противодействует прохождению эл. тока. И противодействие это математически выражалось в коэффициенте пропорциональности между напряжением и силой тока. Так какое свойство проводника мы сегодня обнаружили? (свойство противодействовать прохождению эл. тока). Это свойство назвали электрическим сопротивлением проводника. Обозначать эл. сопротивление мы будем буквой R.

Слайд №6(а)

А теперь может быть кто-то сразу предложит формулу для расчета R?

После ответа –

Слайд №6(б)

Чтобы пользоваться этой формулой необходимо измерить силу тока и напряжение вольтметром и амперметром.

Подведем итог нашего эксперимента.

1. Какая связь на участке цепи между силой тока и напряжением?
2. Какое новое свойство проводников мы обнаружили?
3. Как можно определить R?

Слайд №7

С помощью последней формулы можно сразу ввести единицу измерения электрического сопротивления. Эта единица получила название Ом.

Слайд №8

4)Ну а теперь постараемся установить причины возникновения эл. сопротивления.

Слайд №9

Посмотрите на экран. Перед вами внутреннее строение металлического проводника, его кристаллическая решетка. Какие частицы находятся в узлах кристаллической решетки? Какие частицы свободно и беспорядочно перемещаются между узлами кристаллической решетки? Что еще необходимо, чтобы возник эл. ток? Как вы думаете, при своем направленном движении электроны взаимодействуют с атом-ионами? Как? Почему?

А между собой электроны будут взаимодействовать? Как? Почему?

Повлияют ли эти взаимодействия на скорость и направление движения электронов? Как?

Скажется ли это на величине силы тока в проводнике? Как?

Так в чем же причина противодействия проводника прохождению эл. тока?

Слайд №10 (запишем)

5)Нам осталось выяснить, какие еще характеристики проводника определяют его эл. сопротивление.

Проведем небольшой эксперимент. В качестве проводника возьмем теперь жидкий проводник (электролит). Какие частицы являются носителями тока в электролитах? Будут ли они взаимодействовать друг с другом?

Взаимодействие ионов друг с другом обуславливает сопротивление электролита. Из опыта делаем заключение:

R зависит от природы проводника

R увеличивается с увеличением длины проводника

R увеличивается с уменьшением площади поперечного сечения проводника

Слайд № 11

Так какие же свойства проводника влияют на его электрическое сопротивление?

Слайд № 12

6) А является ли проводником человеческое тело?

Значит ток, проходя по телу, может поражать жизненно важные органы и даже вызывать смерть человека.

Слайд № 13

Тяжесть поражения эл. током зависит от эл. сопротивления человеческого тела, которое принимается равным 1000 Ом. но разные участки тела человека обладают разным сопротивлением. На сопротивление влияет состояние человека, наличие алкоголя в крови, потоотделение, загрязнение, порезы, которые понижают сопротивление тела эл. току. более того, на теле есть акупунктурные точки…

7)Подведем итоги урока

Слайд № 14

8)Откройте дневники, запишите домашнее задание

9) Отметки за урок

Слайд № 15

10) А теперь подумаем вместе

Слайд № 16

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Зависимость силы тока от напряжения. Электрическое сопротивление. Тема урока

Цели урока: установить зависимость между напряжением и силой тока в цепи; уяснить понятие электрического сопротивления проводника; установить способ определения сопротивления с помощью амперметра и вольтметра; определить единицу измерения электрического сопротивления; выяснить природу электрического сопротивления; установить зависимость сопротивления от свойств проводника.

Повторение: Электрический ток – это… Сила тока характеризует… Сила тока измеряется … Амперметр включается в цепь… с учетом … Напряжение - это… Напряжение измеряется… Вольтметр включается в цепь… с учетом… Напряжение измеряется в … Напряжение в сети 220 В. Это значит… Реостат – это прибор для…

Задание Соберите электрическую цепь по схеме: Передвигая рычажок реостата, каждый раз снимайте показания амперметра и вольтметра и заносите их в таблицу результатов. (Сделайте три измерения.) Постройте график зависимости между напряжением и силой тока на резисторе. Определите коэффициент пропорциональности между силой тока и напряжением. Помните! Источник питания подключается в последнюю очередь. Все изменения в цепи производят при разомкнутом ключе. Начинать работу можно только с разрешения учителя. А V + + + - - - . .

U, B I, A k=4 k=2 k=1

Формула для расчета электрического сопротивления R=U/I R – электрическое сопротивление проводника

Вывод: на участке цепи U~I ; проводники обладают электрическим сопротивлением; сопротивление можно определить с помощью амперметра и вольтметра по формуле: R=U/I .

За единицу сопротивления принимают 1 Ом – сопротивление такого проводника, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А. Георг Ом (1787-1854)

Причины электрического сопротивления: + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Причина электрического сопротивления проводника – взаимодействие электронов проводимости с атом-ионами кристаллической решетки и друг с другом.

Зависимость электрического сопротивления R от длины проводника l и площади поперечного сечения S . Чем > l , тем I Чем

Влияние свойств проводника на электрическое сопротивление. R зависит от природы проводника. R~l (длине проводника). R~1/S (площади сечения проводника).

Действие электрического тока на человека. Сила тока, мА Характер восприятий Переменный ток (50 Гц) Постоянный ток 0,6-0,15 Начало ощущения, легкое покалывание и дрожание пальцев рук. Не ощущается. 2-3 Сильное дрожание пальцев рук. Не ощущается 5-10 Ощущение боли, судороги рук. Зуд, ощущение нагрева. 12-15 Руки трудно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах и кистях рук. Состояние терпимо 5-10 с. Усиление нагрева. 20-25 Руки сразу парализуются, и оторвать их от электродов невозможно. Затрудняется дыхание. Состояние терпимо не более 5 с. Еще большее усиление нагрева. Незначительное сокращение мышц рук. 50-80 Паралич дыхания. Нарушение сердечной деятельности. Сильное ощущение нагрева. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания. 90-110 Паралич дыхания. При длительности 3 с и более наступает паралич сердца. Смерть. Паралич дыхания.

Итоги урока: Любой проводник обладает электрическим сопротивлением. Электрическое сопротивление определяется только свойствами самого проводника и не зависит от силы тока и напряжения в цепи. Тяжесть поражения человека электрическим током зависит не только от характера тока, но и от сопротивления человеческого тела, которое может меняться.

Домашнее задание: §§ 42 – 43, упр. 17 (2), упр. 18(1,2)

Подумаем вместе! Проволоку немного растянули. Изменилось ли ее сопротивление и как? Кусок проволоки согнули пополам и скрутили. Изменилось ли ее сопротивление? Как? Во сколько раз?

Психологический настрой

Я нахожусь сейчас на уроке

физики. А обо всём

остальном я не буду думать сейчас, я подумаю об этом потом.

Эпиграф урока

«Я мыслю,

следовательно,

я существую.»

Рене Декарт

Установите соответствие 1 уровень

1. Лампочка накаливания

3.Реостат(сопротивление)

4. Амперметр

5. Вольтметр

Выбери правильное обозначение 2 уровень

1. Обозначение и единица измерения силы тока.

2. Обозначение и единица измерения сопротивления

3. Обозначение и единица измерения напряжения

4. Формула вычисления силы тока

5. Формула вычисления напряжения

• Какую работу совершит ток силой 3А за 10 минут при напряжении в цепи 15 В?

Проверяем 1 уровень

Проверяем 2 уровень

Проверяем 3 уровень

t=10 мин 600c

q=3*600=1800 Кл

A=15*1800= 27000Дж

Ответ: А=27кДж

Цель урока:

исследовать зависимость силы тока

От напряжения

От сопротивления

Устанавливается зависимость I от U R остается неизменной (R= 10 Ом)

Сделайте вывод

Зависимость прямо пропорциональная

При R= const, I ~ U

Установим зависимость I от R U остается неизменным U= 3В

Сделайте вывод

Зависимость обратно пропорциональная

При U=const,

0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0

При R= const, I ~ U

При U=const,

Закон Ома для участка цепи.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению

U

А знаешь, как, работая с формулой закона Ома, легко написать формулу для любой входящей величины? С помощью треугольника

Вопрос №3

Между какими величинами устанавливает зависимость закон Ома?

Вопрос №4

Как зависит сила тока от напряжения?

• Как зависит сила тока от сопротивления?

Вопрос №6

• Как формулируется

закон Ома?

• Оценка за урок

• 18 - 16 – «5»
• 15 - 11 – «4»
• 10 - 8 – «3»

Выучить закон Ома.

По техническому паспорту любого электрического прибора, который у вас имеется определить сопротивление.

Тема: Зависимость силы тока от напряжения

Цель: Установить зависимость силы тока от напряжения.

Задачи:

Обучающее:

1. Повторить понятия из предыдущих тем (сила тока, электрическое напряжение, электрический ток, последовательное соединение, параллельное соединение, амперметр, вольтметр).

2. Формировать у учащихся культуру общения через кроссворд.

3. Закрепить новый материал при помощи решения качественной количественной задачи на определение напряжение на концах участка цепи.

Развивающие:

1. Развивать интерес к процессу познания с помощью демонстрационного опыта с помощью приборов (амперметр, вольтметр).

2. Развивать внимание учеников с помощью демонстрации;

3. Развивать мышление с помощью решения задач.

Воспитательные:

1. Воспитать умение работать в коллективе при помощи фронтального опроса, аккуратность при составлении таблицы. Изучить новый материал «Зависимость силы тока от напряжения» демонстрационным способом установить зависимость силы тока от напряжения.

2. Воспитать умение работать учащихся в группе при проверке домашнего задания.

Оборудование:

Амперметр-1шт, Вольтметр-1шт, ключ-1шт, реостат-1шт, источник питания (выпрямитель)-1шт, соединительные провода-6шт.

2. ответить на вопросы на стр. 86;

3. выполнить упражнение 19 на стр. 87;

План - график урока

I. Организационный момент. (2 мин).

1. приветствие (30 сек).

2. отметка отсутствующих (1.30 мин).

II. Запись домашнего задания в дневник. ( 1 мин).

III. Проверка домашнего задания. ( 10 мин).

1. раздать карточки, пояснить задания - 1.30 мин.

2. выполнить задания - 8мин.

3. собрать карточки - 30 сек.

IV. Объяснение нового материала. ( 17 мин).

1. выяснить знания учащихся с прошлых тем. (7 мин)

А) Амперметр. Измерение силы тока.

Б) Вольтметр. Измерение напряжения.

В) Сила тока.

Г) Электрический ток.

Д) Электрическое напряжение.

2. объяснение новой темы. (10 мин).

Показать опыт, подтверждающий зависимость силы тока от

напряжения.

V . Закрепление. (8 мин)

Закрепить данную тему с решением качественной задачи.

VI. Итог. (2 мин).

1. Итог деятельности учащихся. Постановка оценок. (2 мин).

План - конспект.

I . Организационный момент. (2 мин)

Здравствуйте дети, садитесь. Отметим отсутствующих.

II . Запись домашнего задания в дневники. (1 мин)

Откройте дневники, запишите домашнее задание:

2. ответить на вопросы к параграфу 49 на стр. 86.

3. выполнить упражнение 19 на стр. 87.

закройте дневники, отложите в сторонку.

III . Проверка домашнего задания в дневники. (10 мин)

Прежде чем приступить к новой теме сначала проверим домашнее задание нестандартным образом.

Разбивайтесь на 3 группы (если учеников много, то можно на 4).

Теперь слушайте внимательно, сейчас каждая группа получит кроссворд и жетоны (жетоны должны быть по числу учеников каждой группы). Вам необходимо как можно быстрее угадывать слова в кроссворде.

Каждый, кто угадал слово в кроссворде, берет себе по одному жетону у кого больше всего жетонов окажется, тот претендует на хорошие оценки (раздать ученикам кроссворды и жетоны). На все это у вас будет 8мин.

Получить оценку: «5»= больше 7; «4»= 4-6; «3»= 2-3. (учитель раздает карточки и дает команду на выполнение).

IV . Объяснение нового материала. (17 мин)

1. Выяснить знания учащихся с прошлых тем с помощью фронтального опроса (7 мин)

Прежде чем перейти к изучению новой темы, повторим предыдущие темы.

Вопрос : Дайте определения электрического тока? (назвать конкретного учащегося).

Ответ: Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц.

Вопрос : Каковы условия существования электрического тока?

Ответ: 1. существования свободного заряда.

2. существования электрического поля.

Вопрос : Молодец. Какие действия электрического тока существует?

Ответ: Тепловое, химическое, магнитное.

Вопрос : По какой формуле выражается сила тока?

Ответ: J=q/t. где q-заряд, t-время.

Вопрос : Единица измерения заряда?

Ответ: Кулон.

Вопрос : Единица измерения времени?

Ответ: Секунд.

Вопрос : Хорошо. Каким прибором измеряют силу тока?

Ответ: Амперметр.

Вопрос : Правильно. Как соединяется амперметр?

Ответ: Последовательно.

Вопрос : Дайте определение электрического напряжения?

Ответ: Э лектрическое напряжение - это физическая величина, характеризующая электрическое поле, которое создает ток.

Вопрос : Обозначение электрического напряжения?

Ответ : U.

Вопрос : Единица измерения электрического напряжения?

Ответ : Вольт.

Вопрос : Теперь внимательно смотрим на доску. Что нарисовано на доске? (спросить конкретного ученика).

https://pandia.ru/text/78/388/images/image005.gif" height="14"> - +

Ответ: Электрическая схема.

Вопрос : Какой прибор необходим для установления зависимости силы тока от напряжения при постоянном сопротивлении (спросить конкретного ученика).

Ответ: Вольтметр.

Вопрос : Правильно. Как соединяется вольтметр?

Ответ: Параллельно.

Вопрос : (Вызвать конкретного ученика на доску). Нарисуй вольтметр на схеме.

https://pandia.ru/text/78/388/images/image005.gif" height="14"> - +

0 " style="border-collapse:collapse;border:none">

Начертите горизонтальную линию, отступили от этой черты на две клетки, нарисовали еще одну горизонтальную линию еще раз отступили от этой черты на две клетки и так 5 раз провели горизонтальную линию и отступаем на две клетки. Отступили от края на 4 клетки начертили вертикальную линию и так чертим 4 раза. А теперь все внимательно смотрим на схему. Нам необходимо установить зависимость силы тока от напряжения. Для этого изменяя напряжения,(т. е увеличивая) смотрим на показания амперметра. (сопротивление у нас не изменяется, учитель сам при себе считает показания сопротивления по закону Ома и полученное число заносит в таблицу).

Вопрос: Амперметр сколько делений показывает?

Ответ: 0.6

Вопрос : Показания амперметра заносим в таблицу. Теперь напряжение увеличиваем 2 раза. Смотрим на показания амперметра. Сколько делений показывает?

Ответ: 1.2

Вопрос : Показания амперметра заносим в таблицу. Теперь напряжение увеличиваем 3 раза. Смотрим на показания амперметра. Сколько делений показывает?

Ответ: 2.4

Результат опыта:

При постоянном сопротивлении R=3, подаем напряжение U=2, при этом при этом сила тока принимает значение I=0,6. При увеличении напряжения в два раза U=4, амперметр покажет вдвое большую силу тока I=1,2. При трехкратном увеличении напряжения U=6, амперметр покажет, втрое большую силу I=2,4.

Анализ опыта: А теперь по показаниям таблицы начертим график зависимости силы тока от напряжения. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной – сила тока в амперах.

https://pandia.ru/text/78/388/images/image011.gif" width="13" height="13 src="> U.

Вопрос : А что значит прямо пропорциональна?

Ответ: При увеличении напряжения сила тока увеличивается.

Вопрос : А при уменьшении напряжения сила тока как изменяется?

Ответ: Уменьшается.

Итак, по показаниям графика мы выяснили, что при увеличении напряжения сила тока увеличивается.

V . Закрепление. (8 мин)

А теперь решим задачу.

Задача1 : (Решать устно).

Определить по графику силу тока. При напряжении на концах участка цепи, равном 3В, 5В, 7В сколько будет сила тока в проводнике? (спрашивать конкретного ученика, смотрим на график).

Конкретным ученикам оценки выставляются по выполнению карточек.

Соберем электрическую цепь (рисунок 1, а ), состоящую из аккумулятора 1 напряжением в 2 В, рычажного реостата 2 , двух измерительных приборов – вольтметра 3 и амперметра 4 и соединительных проводов 5 . Установим в цепи при помощи реостата сопротивление, равное 2 Ом. Тогда вольтметр, включенный на зажимы аккумулятора, покажет напряжение в 2 В, а амперметр, включенный последовательно в цепь, покажет ток, равный 1 А. Увеличим напряжение до 4 В путем включения другого аккумулятора (рисунок 1, б ). При том же сопротивлении в цепи – 2 Ом – амперметр покажет уже ток 2 А. Аккумулятор напряжением 6 В изменит показание амперметра до 3 А (рисунок 1, в ). Сведем наши наблюдения в таблицу 1.

Рисунок 1. Изменение тока в электрической цепи путем изменения напряжения при неизменном сопротивлении

Таблица 1

Зависимость тока в цепи от напряжения при неизменном сопротивлении

Отсюда можно сделать вывод, что ток в цепи при постоянном сопротивлении тем больше, чем больше напряжение этой цепи, причем ток будет увеличиваться во столько раз, во сколько раз увеличивается напряжение.

Теперь в такой же цепи поставим аккумулятор с напряжением 2 В и установим при помощи реостата сопротивление в цепи, равное 1 Ом (рисунок 2, а ). Тогда амперметр покажет 2 А. Увеличим реостатом сопротивление до 2 Ом (рисунок 2, б ). Показание амперметра (при том же напряжении цепи) будет уже 1 А.

Рисунок 2. Изменение тока в электрической цепи путем изменения сопротивления при неизменном напряжении

При сопротивлении в цепи 3 Ом (рисунок 2, в ) показание амперметра будет 2/3 А.

Результат опыта сведем в таблицу 2.

Таблица 2

Зависимость тока в цепи от сопротивления при неизменном напряжении

Отсюда следует вывод, что при постоянном напряжении ток в цепи будет тем больше, чем меньше сопротивление этой цепи, причем ток в цепи увеличивается во столько раз, во сколько раз уменьшается сопротивление цепи.

Как показывают опыты, ток на участке цепи прямо пропорционален напряжению на этом участке и обратно пропорционален сопротивлению того же участка. Эта зависимость известна под названием закон Ома.

Если обозначим: I – ток в амперах; U – напряжение в вольтах; r – сопротивление в омах, то закон Ома можно представить формулой:

то есть ток на данном участке цепи равен напряжению на этом участке, деленному на сопротивление того же участка.

Видео 1. Закон Ома для участка цепи

Пример 1. Определить ток, который будет проходить по нити лампы накаливания, если нить имеет неизменное сопротивление 240 Ом, а лампа включена в сеть с напряжением 120 В.

Пользуясь формулой закона Ома, можно определить также напряжение и сопротивление цепи.

U = I × r ,

то есть напряжение цепи равно произведению тока на сопротивление этой цепи и

то есть сопротивление цепи равно напряжению, деленному на ток цепи.

Пример 2. Какое нужно напряжение, чтобы в цепи с сопротивлением 6 Ом протекал ток 20 А?

U = I × r = 20 × 6 = 120 В.

Пример 3. По спирали электрической плитки протекает ток в 5 А. Плитка включена в сеть с напряжением 220 В. Определить сопротивление спирали электрической плитки.

Если в формуле U = I × r ток равен 1 А, а сопротивление 1 Ом, то напряжение будет равно 1 В:

1 В = 1 А × 1 Ом.

Отсюда заключаем: напряжение в 1 В действует в цепи с сопротивлением 1 Ом при токе в 1 А.

Потеря напряжения

На рисунке 3 приведена электрическая цепь, состоящая из аккумулятора, сопротивления r и длинных соединительных проводов, имеющих свое определенное сопротивление.

Как видно из рисунка 3, вольтметр, присоединенный к зажимам аккумулятора, показывает 2 В. Уже в середине линии вольтметр показывает только 1,9 В, а около сопротивления r напряжение равно всего 1,8 В. Такое уменьшение напряжения вдоль цепи между отдельными точками этой цепи называется потерей (падением) напряжения.

Потеря напряжения вдоль электрической цепи происходит потому, что часть приложенного напряжения расходуется на преодоление сопротивления цепи. При этом потеря напряжения на участке цепи будет тем больше, чем больше ток и чем больше сопротивление этого участка цепи. Из закона Ома для участка цепи следует, что потеря напряжения в вольтах на участке цепи равно току в амперах, протекающему по этому участку, умноженному на сопротивление в омах того же участка:

U = I × r .

Пример 4. От генератора, напряжение на зажимах которого 115 В, электроэнергия передается электродвигателю по проводам, сопротивление которых 0,1 Ом. Определить напряжение на зажимах двигателя, если он потребляет ток в 50 А.

Очевидно, что на зажимах двигателя напряжение будет меньше, чем на зажимах генератора, так как в линии будет потеря напряжения. По формуле определяем, что потеря напряжения равна:

U = I × r = 50 × 0,1 = 5 В.

Если в линии потеря напряжения равна 5 В, то напряжение у электродвигателя будет 115 – 5 = 110 В.

Пример 5. Генератор дает напряжение 240 В. Электроэнергия по линии из двух медных проводов длиной по 350 м, сечением 10 мм² передается к электродвигателю, потребляющему ток в 15 А. Требуется узнать напряжение на зажимах двигателя.

Напряжение на зажимах двигателя будет меньше напряжения генератора на величину потери напряжения в линии. Потеря напряжения в линии U = I × r .

Так как сопротивление r проводов неизвестно, определяем его по формуле:

"); длина l равна 700 м, так как току приходится идти от генератора к двигателю и оттуда обратно к генератору.

Подставляя r в формулу, получим:

U = I × r = 15 × 1,22 = 18,3 В

Следовательно, напряжение на зажимах двигателя будет 240 – 18,3 = 221,7 В

Пример 6. Определить поперечное сечение алюминиевых проводов, которое необходимо применить, чтобы подвести электрическую энергию к двигателю, работающему при напряжении в 120 В и токе в 20 А. Энергия к двигателю будет подаваться от генератора напряжением 127 В по линии длиной 150 м.

Находим допустимую потерю напряжения:

127 – 120 = 7 В.

Сопротивление проводов линии должно быть равно:

Из формулы

определим сечение провода:

где ρ – удельное сопротивление алюминия (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").

По справочнику выбираем имеющееся сечение 25 мм².
Если ту же линию выполнить медным проводом, то сечение его будет равно:

где ρ – удельное сопротивление меди (таблица 1, в статье "Электрическое сопротивление и проводимость ").

Выбираем сечение 16 мм².

Отметим еще, что иногда приходится умышленно добиваться потери напряжения, чтобы уменьшить величину приложенного напряжения.

Пример 7. Для устойчивого горения электрической дуги требуется ток 10 А при напряжении 40 В. Определить величину добавочного сопротивления, которое нужно включить последовательно с дуговой установкой, чтобы питать ее от сети с напряжением 120 В.

Потеря напряжения в добавочном сопротивлении составит:

120 – 40 = 80 В.

Зная потерю напряжения в добавочном сопротивлении и ток, протекающий через него, можно по закону Ома для участка цепи определить величину этого сопротивления:

При рассмотрении электрической цепи мы до сих пор не принимали в расчет того, что путь тока проходит не только по внешней части цепи, но также и по внутренней части цепи, внутри самого элемента, аккумулятора или другого источника напряжения.

Электрический ток, проходя по внутренней части цепи, преодолевает ее внутреннее сопротивление и потому внутри источника напряжения также происходит падение напряжения.

Следовательно, электродвижущая сила (э. д. с.) источника электрической энергии идет на покрытие внутренних и внешних потерь напряжения в цепи.

Если обозначить E – электродвижущую силу в вольтах, I – ток в амперах, r – сопротивление внешней цепи в омах, r 0 – сопротивление внутренней цепи в омах, U 0 – внутреннее падение напряжения и U – внешнее падение напряжения цепи, то получим, что

E = U 0 + U = I × r 0 + I × r = I × (r 0 + r ),

Это и есть формула закона Ома для всей (полной) цепи. Словами она читается так: ток в электрической цепи равен электродвижущей силе, деленной на сопротивление всей цепи (сумму внутреннего и внешнего сопротивлений).

Видео 2. Закон Ома для полной цепи

Пример 8. Электродвижущая сила E элемента равна 1,5 В, его внутреннее сопротивление r 0 = 0,3 Ом. Элемент замкнут на сопротивление r = 2,7 Ом. Определить ток в цепи.

Пример 9. Определить э. д. с. элемента E , замкнутого на сопротивление r = 2 Ом, если ток в цепи I = 0,6 А. Внутреннее сопротивление элемента r 0 = 0,5 Ом.

Вольтметр, включенный на зажимы элемента, покажет напряжение на них, равное напряжению сети или падению напряжения во внешней цепи.

U = I × r = 0,6 × 2 = 1,2 В.

Следовательно, часть э. д. с. элемента идет на покрытие внутренних потерь, а остальная часть – 1,2 В отдается в сеть.

Внутреннее падение напряжения

U 0 = I × r 0 = 0,6 × 0,5 = 0,3 В.

Так как E = U 0 + U , то

E = 0,3 + 1,2 =1,5 В

Тот же ответ можно получить, если воспользоваться формулой закона Ома для полной цепи:

E = I × (r 0 + r ) = 0,6 × (0,5 +2) = 1,5 В.

Вольтметр, включенный на зажимы любого источника э. д. с. во время его работы, показывает напряжение на них или напряжение сети. При размыкании электрической цепи ток по ней проходить не будет. Ток не будет проходить также и внутри источника э. д. с., а следовательно, не будет и внутреннего падения напряжения. Поэтому вольтметр при разомкнутой цепи покажет э. д. с. источника электрической энергии.

Таким образом, вольтметр, включенный на зажимы источника э. д. с. показывает:
а) при замкнутой электрической цепи – напряжение сети;
б) при разомкнутой электрической цепи – э. д. с. источника электрической энергии.

Пример 10. Электродвижущая сила элемента 1,8 В. Он замкнут на сопротивление r =2,7 Ом. Ток в цепи равен 0,5 А. Определить внутреннее сопротивление r 0 элемента и внутреннее падение напряжения U 0 .

Так как r = 2,7 Ом, то

r 0 = 3,6 – 2,7 = 0,9 Ом;

U 0 = I × r 0 = 0,5 × 0,9 = 0,45 В.

Из решенных примеров видно, что показание вольтметра, включенного на зажимы источника э. д. с., не остается постоянным при различных условиях работы электрической цепи. При увеличении тока в цепи увеличивается также внутреннее падение напряжения. Поэтому при неизменной э. д. с. на долю внешней сети будет приходиться все меньшее и меньшее напряжение.

В таблице 3 показано, как меняется напряжение электрической цепи (U ) в зависимости от изменения внешнего сопротивления (r ) при неизменных э. д. с. (E ) и внутреннем сопротивлении (r 0) источника энергии.

Таблица 3

Зависимость напряжения цепи от сопротивления r при неизменных э. д. с. и внутреннем сопротивлении r 0

E	r 0	r		U 0 = I × r 0	U = I × r
2 2 2	0,5 0,5 0,5	2 1 0,5	0,8 1,33 2	0,4 0,67 1	1,6 1,33 1

Опишем схему проведения экспериментов Георга Ома. В электрическую цепь он подключал проводник, на котором с помощью вольтметра и амперметра измерялись напряжение и сила тока соответственно, ключ и источник тока (рис. 2). Обратим внимание на то, что в цепи подключено несколько источников тока, и изменение их количества позволяет пронаблюдать за изменением силы тока в цепи в зависимости от напряжения.

Рис. 2. Схема экспериментов Г. Ома

В результате измерений прослеживается зависимость , где напряжение измеряется на зажимах AB, т. е. на проводнике.

Для того чтобы пронаблюдать зависимость силы тока от сопротивления, в той же цепи теперь следует не менять количество источников тока, а менять проводники, т. е. сопротивление цепи. Георг Ом поступил следующим образом: вместо одного проводника он подключил другой с вдвое большей длиной, т. е. с вдвое большим сопротивлением (почему это так, вы узнаете на следующем уроке). Аналогично он подключал и проводники с другими длинами и получил зависимость такого вида: . Т. е. при увеличении сопротивления проводника сила тока в нем уменьшается.

На графике зависимость силы тока в проводнике от сопротивления выглядит следующим образом (рис. 3).

Рис. 3. Зависимость силы тока в проводнике от сопротивления

Такая зависимость называется обратно пропорциональной. Эту зависимость Ому пришлось достаточно долго получать, но именно это и привело его к выводу важнейшего закона электродинамики - закону Ома для участка цепи. Собрав вместе те две зависимости, которые мы показали выше, Ом и пришел к своему закону.

Закон Ома для участка цепи : сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению:

Замечание . Этот закон лежит в основе науки под названием электротехника.

Т. к. напряжение в законе рассматривается на концах проводника и учитывается сопротивление самого проводника, то закон применим именно к участку цепи, т. е. к какой-либо его части.

Обозначения:

Напряжение, В;

Сила тока, А;

Сопротивление, Ом.

При работе с законом Ома следует понимать, что он выполним отдельно для каждого рассматриваемого участка цепи с различными значениями входящих в него параметров.

На следующем уроке речь пойдет о том, от каких параметров зависит сопротивление проводника.

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. - М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

1. School.xvatit.com ().
2. Fiz.1september.ru ().
3. Youtube.com ().

Домашнее задание

1. Стр. 102: вопросы № 1-7, упражнение № 19. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.

2. Вычислите силу тока в резисторе, сопротивление которого - 1200 Ом, а напряжение - 36 В.

3. Каким образом изменится сила тока в цепи, если количество последовательно соединенных источников тока в ней увеличить втрое, а подключенный к ней проводник укоротить вдвое? Кроме проводника и источников тока в цепи элементов нет.

4. * Соберите с помощью родителей или учителя схему, аналогичную той, с помощью которой Георг Ом получил свой известный закон. Проведите серию экспериментов, доказывающую справедливость закона Ома для участка цепи. Оцените погрешности измерений и результаты обсудите с учителем.