Меню

Электрическое напряжение вольтметр зависимость силы тока от напряжения

Зависимость силы тока от напряжения — формула, график и законы

Общие сведения

Любое физическое тело состоит из молекул и атомов. Эти частицы взаимодействуют между собой. Они могут притягиваться друг к другу или отталкиваться. В изолированной системе элементарные частицы являются носителями заряда. В спокойном состоянии, то есть когда на тело не оказывается внешнего воздействия, алгебраическая сумма энергии частиц всегда постоянная величина. Это утверждение называется законом сохранения электрического заряда.

Частицы хаотично могут перемещаться по кристаллической решётке, но их движение компенсируется. Поэтому ток не возникает. Но если к телу приложить внешнюю силу, то свободные электроны начинают двигаться в одну сторону. Это упорядоченное движение заряженных частиц и называют электрическим током. Количественно его можно описать через силу.

Упорядочено заряды заставляет двигаться электрическое поле, вдоль линий которого и происходит перемещение. Впервые этот термин ввёл Фарадей. Он сумел выяснить, что вокруг любого носителя существует особый вид материи, влияющий на поведение других частиц. За силовую характеристику электрического поля было взято отношение действующей силы к величине заряда, помещённого в данную точку: E = F / q. Назвали эту характеристику напряжённостью.

Изучение поля позволило экспериментально открыть принцип суперпозиции. То есть установить, что напряжённость поля, созданного системой зарядов, равна геометрической сумме величин, существующих у отдельных носителей: E = Σ E1 + E2 +…+ En. Напряжённость прямо пропорциональна напряжению, которое, в свою очередь, равняется разности потенциалов между двумя точками.

По сути, это работа электрического поля, совершаемая для переноса единичного заряда из одного места в другое: U = A / q = E * d, где d – расстояние между точками. Значение напряжения зависит от нескольких факторов:

  • строения тела;
  • температуры;
  • сопротивления.

Самое большее влияние оказывает последняя величина. Именно она характеризует способность материала препятствовать прохождению тока, то есть определяет проводимость. Сопротивление зависит от длины проводника и его сечения: R = (p * l) / S, где p – параметр обратный удельной проводимости (справочное значение). Он численно равняется сопротивляемости однородного проводника единичной длины и площади сечения.

Подтверждение закона Ома

Бум исследования электрических явлений пришёлся на конец XVIII – начало XIX веков. Такие учёные, как Фарадей, Ампер, Вольт, Эрстед, Кулон, Лачинов, Ом провели ряд экспериментов, которые позволили Максвеллу создать теорию электромагнитных явлений.

Огромную роль в открытии новых знаний сыграл опыт Ома исследовавшего, от чего зависит сила тока в цепи. Немецкий физик ставил опыты над проводимостью различных материалов. Для этого он использовал электрическую цепь, в разрыв которой подключал проводники разной длины и замерял силу тока.

Изначально учёный не смог установить закономерность. Всё дело в том, что для своих опытов Ом использовал химическую батарею. Друг учёного Поггендорф предложил взять термоэлектрический источник тока. В итоге физик смог проследить зависимость. Описал он её так: частное от a, разделённого на l + b, где b определяет интенсивность воздействия на проводника длиною l, причём a и b — постоянные, зависящие соответственно от действующей силы и сопротивления элементов цепи.

Обычно при изучении закона в седьмом классе средней школы учитель демонстрирует эту зависимость на практических уроках. Для этого чтобы ученики удостоверились в справедливости утверждения, преподаватель собирает электрическую цепь, в состав которой входят:

  • вольтметр – прибор для измерения напряжения, включается параллельно измеряемому проводнику;
  • амперметр – устройство для замера тока, подключается последовательно с измеряемым телом;
  • регулируемый источник электродвижущей силы (ЭДС).

Суть опыта заключается в подключении проводников с разной длиной. Измеренные результаты заносят в таблицу. Она должна иметь примерно следующий вид:

Первое тело Второе тело Третье тело
U, В I, А U, В I, А U, В I, А
1 0,5 1 0,4 1 0,2
2 1 2 0,6 2 0,3
3 1,5 3 0,8 3 0,4
4 2 4 1 4 0,5

Проведя анализ таблицы, можно сделать вывод. Если для любого тела напряжение разделить на соответствующую ему силу тока, то получится одно и то же число. Следовательно, это отношение является свойством проводника. Для первого оно равно двум, второго – пяти, а третьего – десяти. При одинаковых токах в третьем случае число больше, значит, это тело оказывает большее сопротивление току.

Полученные значения по факту и являются величинами, обратными проводимости. Обозначают их буквой R (resistance).

График зависимости

По результатам эксперимента Ом построил график зависимости силы тока от сопротивления, который напоминает собой левую часть параболы. Современная запись закона Ома имеет вид: I = U / R. Звучит она следующим образом: ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален электрическому сопротивлению.

Но при разработке приборов или исследовании участка цепи перед учёными и инженерами стоит задача, прежде всего, выяснить зависимость тока от напряжения. Поэтому ими строится график, в котором по оси абсцисс откладывают значение потенциала, а ординат — силы тока. В итоге если отложить соответствующие точки, то должна получиться прямая линия. Это говорит о том, что зависимость величин линейная. То есть во сколько раз увеличивается напряжение, во столько же возрастает сила тока.

Такого вида график называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). Но при реальных измерениях изменение ток зависит ещё от температуры. Установлено, что при нагреве сопротивление проводника увеличивается. Поэтому прямая на ВАХ будет иметь меньший угол наклона. Кроме того, ток может быть двух видов:

  • постоянный – сила не изменяется от времени;
  • переменный – изменяющийся по синусоидальному закону.

Поток носителей заряда для второго вида описывается гармоническим законом: I(t) = Im * cos (wt + f), где: w – циклическая частота, f – сдвиг фаз относительно напряжения, Im – наибольшее значение тока. Тогда изменение напряжения во времени можно записать так: U(t) = Um * cos (wt). В этом случае закон Ома примет вид: I = U / Z, где Z – полное сопротивление цепи.

График зависимости силы тока от времени, впрочем, как и напряжения, будет представлять собой синусоиду. Если отложить их на одном рисунке, то при активном сопротивлении (резистор) фазы величин будут совпадать друг с другом. В схеме, содержащей реактивные составляющие, а это ёмкость, и индуктивность, фаза тока соответственно будет опережать и отставать от напряжения. Угол изменения составит девяносто градусов.

Графики зависимости позволяют определить мощность. Сделать это можно, воспользовавшись формулой: P = U * I * cos(f). Чтобы построить график мощности, нужно аппроксимировать на ось t точки синусоиды I(t) и U(t), в которых параметры изменяют свой знак.

Характеристика P(t) будет также описываться по гармоническому закону. Причём в каждой этой точке линя изменит направление.

Простейшие задачи

Зависимость, установленную экспериментальным путём, широко используют при проектировании электронных схем различных устройств. С помощью закона Ома рассчитывают нужное сопротивление резисторов для той или иной цепи, вычисляют значение тока при определённом напряжении.

Вот некоторые из таких заданий:

  1. Пусть имеется схема, подключённая к источнику, выдающему 60 вольт. Определить, какой ток потечёт через резистор 30 Ом. Согласно правилу, связывающему три фундаментальных величины: I = U / R. Так как по условию все нужные данные известны, то необходимо их просто подставить в формулу и выполнить вычисления: I = 60 В / 30 Ом = 2 А. Задача решена. Ответ: через резистор потечёт ток равный двум амперам.
  2. Построить графики зависимости для двух проводников имеющих сопротивление пять и пятнадцать ом. В задании требуется нарисовать ВАХ. Так как напряжения не указаны, то их можно брать любыми. Используя формулу Ома, нужно определить ток для произвольных значений потенциала. График зависимости – прямая. Значит, нужно отложить две точки. Чтобы правильно разметить значения необходимо выбрать масштаб. Поэтому вначале следует посчитать максимальное значение тока. Пусть за наибольшее напряжение будет принято U = 50 В. Тогда, Im1 = 50 / 5 = 10 А, Im2 = 50 / 10 = 5 А. Теперь останется отложить полученный результат на графике и провести линию через ноль и эти точки.
  3. Определить ток, потребляемый электрочайником, если его спираль имеет сопротивление 40 Ом, а напряжение сети равно 220 вольт. Пример решается по простой формуле: I = U / R = 220 В / 40 Ом = 5, 5 А. Задача решена.
  4. В вольтметре, показывающем 120 вольт, ток составляет 15 миллиампер. Найти сопротивление прибора. Из формулы зависимости можно выразить сопротивление. Оно будет равно: R = U / I. При этом, чтобы получить правильный ответ, миллиамперы следует перевести в амперы. Решение будет иметь вид: R = 120 В / 15 * 10 -3 А = (120 * 10 3 ) / 15 = 8 * 10 3 Ом = 8 кОм. Итак, внутреннее сопротивление вольтметра составит восемь килоом.

Следует отметить, что в школьных задачах не учитываются характеристики источника тока.

По умолчанию считают, что он имеет бесконечно малое внутреннее сопротивление. Но на самом деле это не так. Электродвижущая сила генератора электрической энергии затрачивается как на внутренние, так и внешние потери. Поэтому формула закона Ома для полной цепи имеет вид: I = (U0 + U) / R + r, где: U0 – внутреннее падение напряжения, r0 – сопротивление источника.

Читайте также:  Трехфазный ток это в физике

Источник

Электрическое напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр. Измерение напряжения. 8-й класс

Разделы: Физика

Класс: 8

Цель урока: дать понятие напряжение как физической величины характеризующей электрическое поле, создающее электрический ток, вести единицу напряжения.

Оборудование: амперметры двух видов, вольтметры двух видов, портрет Алессандро Вольта.

Ход урока

I. Актуализация знаний.

Проверка домашнего задания. Слайд 2.

  1. Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается?
  2. По какой формуле находится сила тока?
  3. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается в схемах?
  4. Как называется единица силы тока? Как она обозначается?
  5. Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь?
  6. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?
  7. Индивидуальные задания:

1) Через поперечное сечение проводника в 1 с проходит 6*10 -19 электронов. Какова сила тока в проводнике? Заряд электрона 1,6*10 -19 Кл.
2) Определите силу тока в электрической лампе, если через нее за 10 мин проходит электрический заряд, равный 300 Кл.
3) Какой электрический заряд протекает за 5 мин через амперметр при силе тока в цепи 0,5 А.

  1. Проверочная работа (по карточкам):

1.Сколько миллиампер в 0,25 А?

2.Выразите 0,25мА в микроамперах.

На рис. 1 изображена схема электрической цепи.

3. Где на этой схеме у амперметра знак “+”?

4. Какое направление имеет ток в амперметре?

а) от точки М к N
б) от точки N к М

1.Выразите 0,025 А в амперметрах.

2.Сколько микроампер в 0,025мА?

На рис. 2 изображена схема электрической цепи.

3. Где на этой схеме у амперметра знак “+”?

4. Какое направление имеет ток в амперметре?

а) от точки М к N
б) от точки N к М

9) Проверка теста. Слайд 3

II. Изучение нового материала.

1. Диск Виртуальная школа Кирилла и Мефодия. Уроки физики Кирилла и Мефодия, 8 класс.

1) Что такое электрический ток?

Ответ учащихся: Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.

2) Каковы условия существования электрического тока?

Ответ учащихся: 1 условие – свободные заряды,

2 условие – должен быть в цепи источник тока.

3) Объяснение учителя:

Направленное движение заряженных частиц создаётся электрическим полем, которое при этом совершает работу. Работа, которую совершает электрический ток при перемещении заряда в 1 Кл по участку цепи, называется электрическим напряжением (или просто напряжением).

где U – напряжение (В)

Напряжение измеряется в вольтах (В): 1В = 1Дж/Кл.

4) Сообщение ученика: Историческая справка об Алессандро Вольта.

ВОЛЬТА Алессандро (1745-1827), итальянский естествоиспытатель, физик, химик и физиолог. Его важнейшим вкладом в науку явилось изобретение принципиально нового источника постоянного тока, сыгравшее определяющую роль в дальнейших исследованиях электрических и магнитных явлений. В честь него названа единица разности потенциалов электрического поля – вольт.

Вольта был членом-корреспондентом Парижской академии наук, членом-корреспондентом академии наук и литературы в Падуе и членом Лондонского Королевского общества.

В 1800 г. Наполеон открыл университет в Павии, где Вольта был назначен профессором экспериментальной физики. По предложению Бонапарта ему была присуждена золотая медаль и премия первого консула. В 1802 г. Вольта избирается в академию Болоньи, через год – членом-корреспондентом Института Франции и удостаивается приглашения в Петербургскую академию наук (избран в 1819). Папа назначает ему пенсию, во Франции его награждают орденом Почетного Легиона. В 1809 Вольта становится сенатором Итальянского королевства, а в следующем году ему присваивается титул графа. В 1812 г. Наполеон из ставки в Москве назначает его президентом коллегии выборщиков.

С 1814 г, Вольта – декан философского факультета в Павии. Австрийские власти даже предоставляют ему право исполнять обязанности декана без посещения службы и подтверждают законность выплаты ему пенсий почётного профессора и экс-сенатора.

5) Дольные и кратные единицы:

1 мВ = 0,001 В;
1 мкВ = 0, 000 001 В;
1 кВ = 1 000 В.

6) Работа с учебником.

Работа с таблицей №7 в учебнике на стр.93.

7) Рабочее напряжение в осветительной сети жилых домов, социальных объектов – 127 и 220 В.

Опасность тока высокого напряжения.

Правила безопасности при работе с электричеством и электроприборами. Слайд 4.

8) Прибор для измерения напряжения называется вольтметром.

На схемах изображается знаком:

Правила включения вольтметра в цепь найдите в учебнике.

1. Зажимы вольтметра присоединяются к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (параллельно соответствующему участку цепи).

2. Клемму вольтметра со знаком “+” следует соединять с той точкой цепи, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком “ – ” с точкой, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.

Демонстрация двух типов вольтметров.

Отличие вольтметра от амперметра по внешнему виду.

Определение цены деления демонстрационного вольтметра, лабораторного вольтметра.

9) Работа с учебником: (задание по вариантам)

Найдите в учебнике (§ 41) ответы на вопросы:

А) Как с помощью вольтметра измерить напряжение на полюсах источника тока?

Б) Какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи?

III. Закрепление изученного материала.

Слайд 6.

    Выразите в вольтах напряжение, равное:

А) U =2 000 мВ =
Б) U = 100 мВ =
В) U = 55 мВ =
Г) U = 3 кВ =
Д) U = 0,5 кВ =
Е) U = 1,3 кВ =

2. Выразите в мВ напряжение, равное:

А) U = 0,5 В =
Б) U = 1,3 В =
В) U = 0,1 В =
Г) U = 1 В =
Д) U = 1 кВ =
Е) U = 0,9 кВ =

3. Решим задачки: Слайд 7. (работа у доски)

А) На участке цепи при прохождении электрическогозаряда25 Кл совершена работа 500 Дж.Чему равно напряжении на этом участке?

Б) Напряжение на концах проводника 220 В. Какая работа будет совершена при прохождении по проводнику электрического заряда, равного 10 Кл?

4. Вопросы на закрепление:

1) Что показывает напряжение в электрической цепи?
2) В каких единицах измеряется напряжение?
3) Кто такой Алессандро Вольта?
4) Как называют прибор для измерения напряжения?
5) Назовите правила включения вольтметра для измерения напряжения на участке цепи?

IV. Домашнее задание.

§ 39 – 41. Упр.16. Подготовиться к лабораторной работе №4 (с.172).

Читайте также:  Почему ток стекает в землю

V. Итог урока.

Литература:

  1. Пёрышкин А.В. Физика. 8кл.: учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. – М.:Дрофа, 2007.
  2. Шевцов В.А. Физика. 8кл.: поурочные планы по учебнику А.В.Пёрышкина.-Волгоград: Учитель, 2007. – 136с.
  3. Марон А.Е. Физика. 8кл.: учебно-методическое пособие /А.Е.Марон, Е.А.Марон.-6-е изд., стереотип. – М.:Дрофа, 2008.-125с.:ил.-(Дидактические материалы)
  4. Учебный диск “Кирилла и Мефодия”. Физика.8 класс.

Источник



Электрическое напряжение. Единицы напряжения. Вольтметр. Измерение напряжения

Победитель конкурса

Данный открытый урок снят на видео 21 января 2016 года на базе МБОУ СОШ №21 г. Нижнекамск Нижнекамского района Республики Татарстан в рамках муниципального конкурса профессионального мастерства «Учитель года — 2016».

В классе в момент съемки присутствовали 20 учащихся 8 класса МБОУ СОШ №21, 16 членов жюри – методисты управления образования г. Нижнекамск, а также учителя и конкурсанты , съемочная группа операторов.

Учащиеся с которым велась работа , были мне не знакомы, следовательно при построении урока мною были учтены и рассмотрены по мере возможности различные ситуации.

Данный видеоролик содержит материал, где я делюсь собственным опытом использования и апробирования моей методической темы «Применение информационно – коммуникационных технологий в педагогической деятельности». Современных детей, которые с рождения приучены гаджетам, увлечь и удивить стоит большого труда. Особенно если кабинет физики с момента открытия школы не обновляется. Интерактивной доски в кабинете не имеется, не смотря на это, с помощью ноутбука и проектора преодолеваю это «препятствие» и нахожу решение как более доступно и интересно преподать урок.

Предметная: Сформировать понятие «напряжение». Ввести единицы измерения напряжения. Познакомить учащихся с правилами измерения вольтметром. Совершенствовать практические навыки по сборке электрической цепи, чтению и изображению схем, измерения напряжения.

а) формирование представлений о напряжении, организация усвоения основных понятий по данной теме, формирование научного мировоззрения учащихся (предметный результат).

б) развитие умения генерировать идеи, выявлять причинно-следственные связи, работать в группе, пользоваться альтернативными источниками информации, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника (метапредметный результат).

в) формирование умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к физике при анализе физических явлений, формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления (личностный результат).

репродуктивный, проблемный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся:

коллективная, индивидуальная, групповая.

учебник, лабораторное оборудование, карточки рефлексии, разноуровневый дидактический материал, ноутбук, проектор, интернет.

Изучение нового материала

Работа электрического тока. Напряжение, единица напряжения – 1 Вольт. Вольтметр. Измерение напряжения.

Вольтметр, источник тока, лампочка, соединительные провода, ключ, раздаточный материал.

Выставка рисунков по теме «Электричество»

Физическая газета – дополнение рубрики «Это должен знать каждый», «Исторические сведения», «Факты»…

Измерение напряжения на различных участках в цепи

План урока

Ход урока

Запасной вариант положения

1) Организационная часть:

— Добрый день, ребята! Меня зовут Ахметова Айзаря Занифовна. Всем хорошего настроения и удачной работы. Присаживайтесь.

1 слайд

Девиз урока: «Я слышу – я забываю, я вижу – я запоминаю, я делаю – я понимаю» (Китайская пословица)

2) Проверка знаний:

2 слайд

— Посмотрите внимательно на экран. Что мы видим на картине? (поле). В жизни это поле мы видим, а с точки зрения электричества поле существует? (да, электрическое)

3-4 слайд;

3 анимация «Эл.Ток»

А теперь что наблюдаем? (течение воды в трубе). А в электричестве что может протекать? (эл. ток)

(работа в парах, дается 3 ученикам)

1 уч. работает у доски,

2 – работа в парах. (одновременно)

«Как вычисляется сила тока?» – стихотворение

Я не зря себя хвалю,
Всем и всюду говорю,
Что я физику люблю,
Что я физику учу.
Как-то раз придумал я
Решить задачу.
Без сомненья,
Мне известно было тут
Время, ровно 5 минут.
Но одно я не пойму,
Что ж такое q ?
Силу тока мне найти
Совсем не трудно:
Нужно заряд на время разделить,
И это будет чудно!

5 слайд

Одновременно игра «верю не верю» с остальным классом.

Чему равна сила тока в цепи, если заряд равен 2,4 кКл?

Ребята у вас на парте лежат сигнальные карточки зеленого и красного цветов. Я зачитываю предложения, а вы в течении 3 секунд должны поднять красную карточку ,если вы не согласны с утверждением, зеленую – если согласны.

Проверка у доски задачи.

6 слайд Самооценка.

А сейчас проверим. Кто на все вопросы правильно ответил. Ставит себе 3 балла, если ошиблись 1-2 раза — ставим 2 б, если 3 и более – ставим 1 балл. Отметьте на полях в тетрадях или на листочках у себя.

Демонстрация движения груза с динамометром

7 слайд

Из курса 7 класса вы знакомы с термином механическая работа.

– Создадим аналогичную ситуацию с электричеством ?

Т.е. если в механике существует механическая работа, то в электричестве …? (Сущ-ет работа тока)

– И эту работу совершает…. (ЭП)

К какому выводу из сказанного мы можем прийти?

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

В процессе такой работы энергия электрического поля превращается в другой вид энергии – КАКУЮ? (механическую, внутреннюю и др.)

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ РАБОТА ТОКА?

(от силы тока, т. е. электрического заряда, протекающего по цепи в 1 с) – в этом вы убедились на предыдущих уроках и при выполнении Л/Р.

Исследование

Разделившись на 2 группы , ученики замыкают собранные цепи.

Сравнить показания амперметра на рис. 63 и 64

А теперь, ребята, у каждого из вас н парте имеется листочки с надписью «Исследование». На оборотной стороне написано слово. (На листочках написаны Диэлектрики: дистиллированная вода, стекла, пластмассы, бензол, масла, слюда, фарфор, воздух, резина, смолы различные, дерево;

Проводники: растворы солей, растворы кислот, серебро, медь, алюминий, золото, вода, графит, медь, ) На 2 партах надписи ДИЭЛЕКТРИК и ПРОВОДНИК. На слайде прописано группа диэлектриков и проводников. Каждый находит свой слово в группе и идет к тому столу , где стоит карточка с этим названием. Ребята делятся т.о. на 2 группы и проводят исследование: замыкают собранную цепь..

— Ребята, посмотрите на показания амперметра. Озвучьте каждая группа.(Называет каждая группа).

— если в цепи с осветительной лампой амперметр показывает меньшую силу тока , а через цепь с лампой от карманного фонаря проходит больший ток, то почему же яркость лампочек различна? (ответы ребят)

— Идеализированный, частный случай, когда показания амперметров одинаковы.

Значит, работа тока зависит не только от силы тока, но и

от другой величины…. (которую называют электрическим напряжением или просто напряжением)

3) Изучение нового материала:

Так вот, сегодня мы узнаем, что такое напряжение, научимся его измерять, познакомимся с его основными характеристиками.

Записать число и тему урока в тетради

Тема нашего урока: «Электрическое напряжение. Единицы напряжения»

План на доске и 1 один на парту

При знакомстве с новой величиной будем пользоваться уже известным нам планом.

Ребята, найдите в учебнике определение, кто нашел — прочтите классу.(стр.91)

Определение

Электрическое напряжение – это физическая величина, характеризующая электрическое поле

Определение

Вывод: напряжение показывает, какую работу совершает эл. поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Читайте также:  Для заряда регулятор тока или напряжения

Обозначение

Прописываю на доске, одновременно со слайдом

Обозначается напряжение U;

работа А;

заряд буквой q;

Исходя из определения напряжения : зная работу тока на данном участке цепи и весь эл. заряд, прошедший по этому участку, мы можем составить уравнение, т. е. работу тока при перемещении единичного эл. заряда:

Карточка с заданием.

Формула для вычисления

U = A/q → A= Uq; q = A/U

Заранее дать одному ребенку

Этот портрет вам знаком? (Да, Алессандро Вольта) Как вы думаете единица электрического напряжения как называется? (Вольт).Обозначение напряжения В.

Обратимся к формуле напряжения и попробуем вывести единицу измерения.

U = A/q; 1 В = 1Дж/Кл

Единицы измерения

За единицу напряжения принимают , такое эл. напряжение на концах проводника , при котором работа по перемещению эл.заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж: 1 В = 1Дж/Кл

— На следующем уроке вы познакомитесь с прибором для измерения напряжения – вольтметр. Подключается он в цепь параллельно, попробуете собрать цепь с использованием вольтметра.

Слайд 12

Прибор для измерения

Обозначение на схеме

— Как понять смысл напряжения?

Электрический ток подобен течению воды в реках и водопадах, т.е. подобен течению воды с более высокого уровня на более низкий. Заряд q соответствует массе воды, а напряжение – разности уровней, напору воды в реке.

Слайд 13

Работа, совершаемая падающей водой, зависит от её массы и высоты падения, следовательно, зависит от потенциальной энергии. Чем больше разность уровней воды, тем большую работу совершает вода.

Работа силы тока зависит от электрического заряда и напряжения на этом проводнике. Чем больше напряжение на участке цепи, тем больше работа тока при той же величине заряда. В 10 классе мы будем работу электрического поля выражать через разность потенциальной энергии.

Если в цепи нет напряжения, то в ней нет и электрического тока (как нет течения в озере или пруде при отсутствии разности уровней в рельефе).

4) Домашнее задание:

записано на доске заранее

§39-40, пройти тестирование с использованием телефона по теме «Электрическое напряжение».

Слайд 14

Класс работает над творческим проектом.

Попробуем написать свою картину? Ее нужно будет пояснять с точки зрения электричества.

Если не успеваю, тогда

Рефлексия (на рисунок лампочки прикрепляют зеленые и красные кружочки при помощи магнитиков). (1 мин)

На доске прикреплен ватман, на котором нарисована лампочка. Перед уходом.

ПЛАН (на доске)

  1. Определение
  2. Обозначение
  3. Единицы измерения
  4. Формула для вычисления
  5. Каким прибором измеряется
  6. Обозначение на схеме
  7. Правила подключения в цепи

Рисунок

Мини – сообщение

ВОЛЬТА Алессандро — итальянский естествоиспытатель, физик, химик и физиолог. Его важнейшим вкладом в науку явилось изобретение источника постоянного тока, сыгравшее определяющую роль в дальнейших исследованиях электрических и магнитных явлений.

Источник

Вольтметр. Зависимость силы тока от напряжения. Измерение напряжения на различных участках электрической цепи

Нажмите, чтобы узнать подробности

Поурочные разработки по Физике 8 класс к УМК А.В. Перышкина — 2017 год

Вольтметр. Зависимость силы тока от напряжения. Измерение напряжения на различных участках электрической цепи — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Тип урока: урок развивающего контроля и рефлексии.

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

Цель: закрепить и углубить теоретические и практические навыки учащихся по теме “Измерение напряжения на различных участках электрической цепи”.

Формируемые УУД: предметные: научиться использовать приобретенные умения экспериментатора на практике; метапредметные: строить продуктивное взаимодействие со сверстниками; контролировать, корректировать и оценивать действия партнера; с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации; составлять план и последовательность действий; сравнивать результат и способ действий с эталоном с целью обнаружения отклонений и отличий; контролировать и оценивать процесс и результаты деятельности; формулировать выводы, адекватные полученным результатам; личностные: формирование самостоятельности в приобретении практических умений; усвоение правил поведения в школе; формирование бережного отношения к школьному оборудованию.

Приборы и материалы: источник питания, лампочки, резисторы, ключи, амперметры, вольтметры, соединительные провода, электронное приложение к учебнику.

I. Организационный момент

(Учитель и ученики приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие. Учитель проводит инструктаж по работе с электрическими приборами.)

II. Актуализация знаний. Проверка домашнего задания

(Учитель проводит фронтальный опрос по вопросам и заданиям учебника, задает дополнительные вопросы. Три ученика записывают на доске решение домашних задач.)

III. Изучение нового материала. Выполнение лабораторной работы

Для измерения напряжения служит прибор, называемый вольтметром. В отличие от амперметра, который включается в разрыв электрической цепи, вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором измеряется напряжение.

(Учитель демонстрирует учащимся анимационный ролик 91 “Включение вольтметра в цепь” из электронного приложения к учебнику.)

Существует определенная зависимость силы тока в цепи от напряжения на источнике.

Демонстрация. При увеличении количества источников питания (т. е. при увеличении напряжения) в электрической цепи, состоящей из резистора, ключа, амперметра и вольтметра, сила тока будет возрастать прямо пропорционально напряжению.

(Учитель снимает несколько показаний с амперметра и вольтметра, и вместе с учащимися строит график зависимости силы тока от напряжения.)

Вывод. Сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах.

(Ученики выполняют тренировочное задание № 92 из электронного приложения к учебнику. Учитель напоминает последовательность действий при измерении напряжения.)

Последовательность действий при измерении напряжения

1. Установить, для измерения какой величины используется данный прибор (если на шкале есть буква V — прибор используется для измерения напряжения).

2. Установить, на какое максимальное напряжение рассчитан прибор.

3. Установить, для какого тока (постоянного или переменного) можно использовать прибор.

4. Определить цену деления прибора.

5. Определить, какое значение напряжения показывает прибор.

Во всех лабораторных опытах, где используется вольтметр, нужно сначала собрать цепь без него, а затем подключить вольтметр к тому участку, на котором измеряют напряжение. Вольтметр можно переключать от одного участка к другому, не разбирая остальные участки цепи.

(Лабораторная работа выполняется согласно инструкции учебника. В ходе выполнения лабораторной работы ученики должны собрать последовательную электрическую цепь, состоящую из источника питания, ключа, двух реостатов, зарисовать ее в тетрадях, указав расположение вольтметра для трех случаев, и измерить напряжение сначала на каждом из реостатов в отдельности, а затем на двух сразу. Сравнить полученные значения напряжения.) (Ученики выполняют дополнительные задания.)

1. Две лампы включены в электрические цепи, в которых сила тока равна, но, несмотря на это, одна из ламп горит менее ярко, чем другая. О чем свидетельствует этот факт? Какой вывод о напряжении на лампах можно сделать?

2. При напряжении 100 В сила тока в резисторе равна 5 А. Какая сила тока будет в резисторе, если напряжение, поданное на него, уменьшить в два раза?

IV. Подведение итогов

(После выполнения лабораторной работы ученики самостоятельно делают вывод.)

Вывод. При последовательном соединении проводников напряжение на них суммируется.

(Ученики оценивают свою работу на уроке и качество усвоения материала, заполнив анкету.)

1. Вспомни и запиши тему урока.

2. Какие термины, факты, закономерности ты усвоил(а) на уроке?

3. Считаешь ли ты полезными, интересными полученные знания?

4. Какую оценку за урок ты бы себе поставил(а)?

1. § 41,42 учебника, вопросы к параграфам.

2. Выполнить упр. 26, 27 на с. 119, 121 учебника.

Источник

Электрическое напряжение вольтметр зависимость силы тока от напряжения

Урок физики в 8-м классе по теме «Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи»

Тема урока: Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома для участка цепи.

Цель урока: Установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка.

  • Выяснить, что сила тока в участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным
  • выяснить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление не меняется.
  • научиться применять закон Ома для участка цепи при решении задач.
  • научиться определять силу тока, напряжение по графику зависимости между этими величинами, а также сопротивление.

Оборудование: Экран, демонстрационные амперметр и вольтметр, источник тока, ключ, соединительные провода, демонстрационный магазин сопротивлений, ТСО, портреты ученых.

  1. Организационный момент.
  2. целью подготовки к восприятию нового материала.
  3. Изучение нового материала.
  4. Закрепление знаний, умений и навыков.
  5. Домашнее задание.
  6. Подведение итогов урока.

1. Организационный момент

Учитель: По словам русского поэта ХIХ века Якова Петровича Полонского,

Царство науки не знает предела –
Всюду следы ее вечных побед,
Разума слово и дело,
Сила и свет.

Эти слова по праву можно отнести к теме, которую мы сейчас изучаем — электрические явления. Они подарили нам много открытий, осветивших нашу жизнь в прямом и переносном смысле. А сколько еще неопознанного вокруг! Какое поле деятельности для пытливого ума, умелых рук и любознательной натуры. Так что запускайте свой «вечный двигатель», и вперед!
Вспомним, что изучая тему «Электрические явления», вы узнали основные величины, характеризующие электрические цепи.

2. Актуализация знаний учащихся

Учитель: В начале, пожалуйста, перечислим основные величины, характеризующие электрические цепи.

Ученики: Сила тока, напряжение и сопротивление.

Учитель: А теперь, дайте небольшую характеристику каждой из этих величин, по следующему плану:

  1. Название величины.
  2. Что характеризует данная величина?
  3. По какой формуле находится?
  4. В каких единицах измеряется?
  5. Каким прибором измеряется или изменяется?

Ученики:
Сила тока – характеризует электрический ток в проводнике.
– формула для нахождения силы тока, где q-заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, t-время прохождения заряда. Единица измерения – ампер. Измеряется сила тока – амперметром.
Напряжение-величина, которая характеризует электрическое поле.
– формула для нахождения напряжения, где А- работа по переносу заряда через поперечное сечение проводника, q-заряд. Единица измерения – вольт. Напряжение измеряется вольтметром.
Сопротивление характеризует сам проводник, обозначается – R, единица измерения 1Ом.

Учитель: на доске заполняем таблицу 1:

Источник



Тема. Электрическое напряжение. Вольтметр

Урок 35 (8 класс)

Читайте также:  Что означает работа тока

Тема. Электрическое напряжение. Вольтметр

1. Электрическое напряжение, единица измерения, формула вычисления

На прошлых уроках мы узнали о том, что такое сила тока, и о том, что эта величина характеризует действие электрического тока. Мы уже рассмотрели несколько факторов, от которых она зависит, теперь рассмотрим другие параметры, которые на нее влияют. Для этого достаточно провести простой эксперимент: подключить к электрической цепи сначала один источник тока, потом последовательно два одинаковых, а затем и три одинаковых источника, при этом каждый раз измеряя силу тока в цепи. В результате измерений будет видна простая зависимость: сила тока растет пропорционально количеству подключаемых источников. Почему же так получается? Функция источника тока – создавать электрическое поле в цепи, соответственно, чем больше включено последовательно в цепь источников, тем более сильное электрическое поле они создают. Из этого можно сделать вывод, что электрическое поле влияет на силу тока в цепи. При этом при перемещении зарядов по проводнику совершается работа электрического тока, что говорит о том, что работа электрического поля определяет силу тока в цепи.

С другой стороны, можно вспомнить аналогию между протеканием электрического тока в проводнике и воды в трубе. Когда речь идее о массе воды, протекающей через сечение трубы, то это можно сравнивать с величиной заряда, который прошел через проводник. А перепад высоты в трубе, который и формирует напор и течение воды, можно сравнить с таким понятием, как электрическое напряжение.

Для характеристики работы электрического поля по перемещению заряда введена такая величина, как электрическое напряжение.

Электрическое напряжение – физическая величина, которая равна работе электрического поля по перемещению единичного заряда из одной точки в другую.

Обозначение . напряжение

Единица измерения. вольт

Названа единица измерения напряжения в честь итальянского ученого Алессанро Вольта (1745–1827) (рис. 1).

Если привести стандартный пример о смысле всем известной надписи на любых домашних бытовых приборах «220 В», то она означает, что на участке цепи совершается работа 220 Дж по перемещению заряда 1 Кл.

Рис. 1. Алессанро Вольта

Формула для расчета напряжения:

Где:

работа электрического поля по перенесению заряда, Дж;

заряд, Кл.

Следовательно, единицу измерения напряжения можно представить так:

Между формулами для вычисления напряжения и силы тока существует взаимосвязь, на которую следует обратить внимание: и . В обеих формулах присутствует величина электрического заряда , что может оказаться полезным при решении некоторых задач.

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр (рис. 2).

Рис. 2. Вольтметр

Существуют различные вольтметры по особенностям их применения, но в основе принципа их работы лежит электромагнитное действие тока. Обозначаются все вольтметры латинской буквой , которая наносится на циферблат приборов и используется в схематическом изображении прибора.

Читайте также:  Пусковой ток мойки высокого давления

В школьных условиях используются, например, вольтметры, изображенные на рисунке 3. С их помощью проводятся измерения напряжения в электрических цепях при проведении лабораторных работ.

Основными элементами демонстрационного вольтметра являются корпус, шкала, стрелка и клеммы. Клеммы обычно подписаны плюсом или минусом и для наглядности выделены разными цветами: красный – плюс, черный (синий) – минус. Сделано это с целью того, чтобы заведомо правильно подключать клеммы прибора к соответствующим проводам, подключенным к источнику. В отличие от амперметра, который включается в разрыв цепи последовательно, вольтметр включается в цепь параллельно.

Безусловно, любой электрический измерительный прибор должен минимально влиять на исследуемую цепь, поэтому вольтметр имеет такие конструктивные особенности, что его через него идет минимальный ток. Обеспечивается такой эффект подбором специальных материалов, которые способствуют минимальному протеканию заряда через прибор.

3. Вольтметр в электрических схемах

Схематическое изображение вольтметра (рис. 4):

Рис. 4.

В цепи почти минимальный набор элементов: источник тока, лампа накаливания, ключ, амперметр, подключенный последовательно, и вольтметр, подключенный параллельно к лампочке.

Изобразим для примера электрическую схему (рис. 5), в которой подключен вольтметр.

Замечание. Лучше начинать сборку электрической цепи со всех элементов, кроме вольтметра, а его уже подключать в конце.

При включении вольтметра в цепь необходимо соблюдать следующие правила:
1) зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение (параллельно соответствующему участку цепи);
2) клемму вольтметра со знаком «+ » следует соединять с той точкой участка цепи, которая соединена с положительным полюсом источника тока, а клемму со знаком «-» — с точкой, которая соединена с отрицательным полюсом источника тока.
Если требуется измерить напряжение на источнике тока, то вольтметр присоединяют непосредственно к его зажимам (рис. 31).

В других случаях, например при измерении напряжения на лампе, это делают так, как показано на рисунке 32.

4. Виды вольтметров

Существует множество различных видов вольтметров с различающимися шкалами. Поэтому вопрос о вычислении цены прибора в данном случае очень актуален. Очень распространены микроамперметры, миллиамперметры, просто амперметры и т. д. По их названиям понятно, с какой кратностью производятся измерения.

Кроме того, вольтметры делят на приборы постоянного тока и переменного тока. Хотя в городской сети и переменный ток, но на данном этапе изучения физики мы занимаемся постоянным током, который подают все гальванические элементы, поэтому нас и будут интересовать соответствующие вольтметры. То, что прибор предназначен для цепей переменного тока, принято изображать на циферблате в виде волнистой линии (рис. 6).

Читайте также:  Генератор тока бензиновый инверторный

Рис. 6. Вольтметр переменного тока

Замечание. Если говорить о значениях напряжений, то, например, напряжение 1 В является небольшой величиной. В промышленности используются гораздо большие значения напряжений, измеряемые сотнями вольт, киловольтами и даже мегавольтами. В быту же используется напряжение 220 В и меньшее.

Закрепление. Решение типовых задач:
Задача 1

Плитка включена в осветительную сеть. Какое количество электричества протекает через нее за 10 минут, если сила тока в подводящем шнуре равна 5А?

Время в системе СИ 10 минут = 600с,
По определению сила тока равна отношению заряда ко времени.
I=q/t
Отсюда,заряд равен произведению силы тока на время.
q = I•t = 5А•600 с = 3000Кл

Сколько электронов проходит через спираль лампы накаливания за 1с при силе тока в лампе1,6А?

Заряд электрона равен e = 1,6 •10 -19 Кл,
Весь заряд можно вычислить по формуле:
q = I•t – заряд равен произведению силы тока на время .
Количество электронов равно отношению полного заряда к заряду одного электрона:
N=q/ e
Отсюда следует N = I•t / e = 1,6А•1с/1,6 •10 -19 Кл = 10 19

Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда

в 15 Кл током была совершенна работа в 6 кДж.

U = A/q = 6000 Дж/15 Кл = 400 В.

При переносе 60 Кл электричества из одной точки электрической цепи в

другую за 12 мин совершенна работа 900 Дж. Определите напряжение и силу тока

U = A/q = 900 Дж/60 Кл = 15 В

I = q/t = 60 Кл/720 с = 0,08 А.

1. В.В.Белага, И.А.Ломаченков, Ю.А.Панебратцев. Физика. 8 класс, Москва, «Просвещение», 2016. Читать § 34 (с.82-83).

2. Ответить на вопросы (устно).

2.1. Ученик утверждает, что амперметр, включённый в цепь перед лампочкой, покажет большую силу тока, чем включённый после неё. Прав ли ученик?

2.2. Как определить максимальную силу тока, которую можно измерить с помощью данного амперметра?

3. Решить задачи:

3.1. При какой силе тока за 4 с сквозь поперечное сечение проводника проходит 32 Кл?

3.2. Вычислите силу тока в проводнике, по которому прошел заряд 24 Кл за 96 с.

3.3. При протекании электрического тока через водный раствор кислоты выделяется водород. Какой электрический заряд проходит через раствор кислоты, если при силе тока 2 А процесс получения необходимого количества водорода длится 5 часов?

4. Решить задачи:

4.1. Вычислите, какой заряд прошел через проводник, если при напряжении 36 В электрическое поле выполнило работу 72 Дж.

4.2. Определите цену деления прибора:

Источник