Меню

Постоянный электрический ток закон ома для участка цепи конспект

Физика. 10 класс

Конспект урока

Физика, 10 класс

Урок 29. Закон Ома для участка цепи. Соединения проводников

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

  1. условия, необходимые для существования электрического тока;
  2. постоянный электрический ток;
  3. закон Ома для участка цепи;
  4. формула расчета сопротивления проводника с учетом свойств материала проводника и его геометрических размеров;
  5. типы соединений проводников и формулы расчета параметров электрической цепи для каждого типа.

Глоссарий по теме.

Сила тока I — скалярная величина, равная отношению заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t, в течение которого шёл ток.

Постоянный ток — электрический ток, не изменяющийся со временем.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом.

Параллельное соединение проводников. При параллельном соединении концы проводников присоединены к одной и той же паре точек.

Смешанное соединение проводников это такое соединение, когда в цепи присутствует и последовательное, и параллельное соединение.

Узел – это точка электрической цепи, где сходится не менее трех ветвей.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи, то есть противодействовать электрическому току, называют электрическим сопротивлением проводника.

Резистор или проводник — элемент электрических цепей, обладающий определённым или переменным значением электрического сопротивления.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика.10 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 335 – 340.

2. Рымкевич А.П. Сборник задач по физике. 10-11 класс. — М.: Дрофа, 2009. – С. 105 – 109.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 томах под редакцией академика Ландсберга Г.С.: Т.2. Электричество и магнетизм. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 110 – 115.

4. Тульчинский М.Е. Качественные задачи по физике в средней школе. Пособие для учителей. Изд. 4-е, переработ. и доп. М. «Просвещение», 1972. С. 83 – 87.

5. Савельев И.В. Курс общей физики, том II. Электричество. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 108.

Открытые электронные ресурсы:

Теоретический материал для дополнительного изучения

Сложно представить нашу жизнь без электрического тока. Каждый день, не задумываясь, мы используем различные электрические приборы, в основе работы которых лежат простые и сложные электрические цепи. Какому закону подчиняются основные параметры электрических цепей? Как рассчитать эти цепи, чтобы приборы работали исправно?

Вы уже знаете, электрическим током называют упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.

Для возникновения и существования электрического тока в проводнике необходимо:

  1. наличие свободных заряженных частиц;
  2. сила, действующая на них в определённом направлении, то есть наличие электрического поля в проводнике.

Различают следующие действия электрического тока:

  1. тепловое ;
  2. химическое ;
  3. магнитное .

Постоянный ток — электрический ток, у которого сила тока и направление не изменяются со временем.

Сила тока I равна отношению электрического заряда q, прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения t:

За направление электрического тока условно выбрано направление движения положительно заряженных частиц, то есть в сторону, противоположную направлению движения электронов.

Для каждого проводника – твердого, жидкого и газообразного – существует определённая зависимость силы тока от приложенной разности потенциалов (напряжения) на концах проводника. Эту зависимость выражает, так называемая, вольт-амперная характеристика проводника.

Для широкого класса проводников (в т. ч. металлов ) при неизменной температуре справедлив закон Ома для участка цепи:

Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка цепи:

Закон имеет простую форму, но доказать экспериментально его справедливость довольно трудно.

Закон Ома является основой всей электротехники постоянных токов. Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно.

Основная электрическая характеристика проводника – сопротивление. От этой величины зависит сила тока в проводнике при заданном напряжении. Причиной электрического сопротивления является взаимодействие электронов при их движении по проводнику с ионами кристаллической решетки. Сопротивление проводника зависит от свойств материала проводника и его геометрических размеров.

Электрическое сопротивление металлов прямо пропорционально длине проводника и обратно пропорционально площади его поперечного сечения:

где величина ρ – удельное сопротивление проводника — величина, зависящая от рода вещества и его состояния (от температуры в первую очередь). Удельное сопротивление веществ приводятся в справочных таблицах.

Омметр – прибор для измерения сопротивления.

От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию. Для этого составляют электрические цепи различной сложности. Различают последовательное, параллельное, смешанное соединения проводников.

Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Все проводники включают в цепь поочередно друг за другом. Главная особенность последовательного соединения заключается в том, что через все проводники протекает одинаковый ток. Если через один проводник протекает ток определенной величины, то такой же ток протекает и через все остальные. Если хотя бы в одном проводнике отсутствует ток, то он обязательно отсутствует и во всех остальных. Напряжение на концах последовательно соединенных проводников складывается. Полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений всех проводников.

Читайте также:  Катодной плотностью тока это

Последовательное соединение

Источник

Закон Ома для участка цепи
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Мугтасимов Амир Муслимович

Цель урока установить зависимость между тремя физическими величинами: силой тока, сопротивлением, напряжением.

Скачать:

Вложение Размер
zakon_oma_dlya_uchastka_tsepi_8_klass.rar 578.45 КБ

Предварительный просмотр:

Урок физики в 8 классе по теме «Закон Ома для участка цепи »

Образовательная : установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка. Развивающая: развить умения выделять главное, сравнивать, анализировать, обобщать, делать выводы .

Воспитательная : содействовать в ходе урока формированию причинно- следственных связей, умению выслушивать мнение других.

Тип урока : Урок изучения нового материала и первичного закрепления новых знаний.

  1. Проверка домашнего задания.
  2. Изучение нового материала.
  3. Закрепление.
  4. Итог урока.
  5. Домашнее задание.

I. Проверка домашнего задания.

— Для характеристики явлений, происходящих в электрических цепях нами введены следующие понятия: сила тока, напряжение и сопротивление.

— Что такое сила тока? Какой буквой она обозначается?

— По какой формуле находится сила тока?

— Как называется единица силы тока? Как она обозначается?

— Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается на схемах?

— Какими правилами следует руководствоваться при включении амперметра в цепь?

_Что принято за направление тока?

— Что такое электрическое напряжение? Какой буквой оно обозначается?

— По какой формуле находится напряжение?

— Как называется единица напряжения?

— Как называется прибор для измерения напряжения? Как он обозначается на схемах?

— Какими правилами следует руководствоваться при включении вольтметра в цепь?

— Что характеризует и как обозначается электрическое сопротивление? Какой буквой обозначается?

— Как называется единица измерения сопротивления? -Как называется прибор для измерения сопротивления?

II. Изучение нового материала.

— Сегодня цель нашего урока установить зависимость между тремя физическими величинами силой тока, напряжением и сопротивлением.

Впервые явления, происходящие в электрических цепях, глубоко и тщательно изучал Г. Ом в 1826 году. Ему-то и удалось экспериментально установить эту зависимость. Она оказалась очень важной и получила название Закона Ома.

Тема урока записана на доске.

Закон Ома для участка цепи .

Итак, нам надо установить зависимость между силой тока, например, от напряжения.

Установить зависимость I от U. Установить эту зависимость поможет опыт.

Эксперимент 1. Соберем электрическую цепь, состоящую из источника тока, амперметра, спирали из никелиновой проволоки, ключа и вольтметра, электрической лампочки.

Замыкаем цепь и отмечаем показания приборов. Увеличиваем напряжение в 2 раза, в 3 раза.

Результаты записываем в таблицу: I(A) 0,2 ; 0,4; 0,6

( Опыт показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к одному и тому же проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нем.)

I U Т. е. сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника.

Нарисуем график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между концами этого проводника.

На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложим напряжение в вольтах, а по вертикальной отложим силу тока в амперах. (Выполняет ученик у доски).

Обратите внимание! Сопротивление проводника при проведении опыта не менялось, так как одна и та же спираль служила участком цепи , на котором измеряли напряжение и силу тока.

При проведении опытов в которых определяют зависимость одной величины от другой,

Все остальные величины должны быть постоянными, если они будут изменяться, то установить зависимость будет сложнее.

— Установим зависимость I от R при U=const.

Установить эту зависимость поможет также опыт.

Эксперимент 2 . Опыт с демонстрационным магазином сопротивлений, источник тока, амперметр, вольтметр, ключ.

Результаты опыта заносим в таблицу.

— Что мы видим? (Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника)

— Зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка называется законом Ома по имени немецкого ученого Ома, открывшего этот закон в 1826 году.

Закон Ома: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Закон Ома один из основных физических законов.

Историческая справка (сообщение учащегося).

Георг Ом, немецкий школьный учитель приступил к поискам этого соотношения (зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением) в 1820 году. Он стремился к известности, которая открыла бы ему университетские двери, и выбрал область исследований, сулившую особые преимущества. Ом был сыном слесаря, так что знал, как вытягивать металлическую проволоку разной толщины для своих опытов. В то время нельзя было купить проволоку самых разных типов, как это можно сделать в наше время.

Открытия Ома имели огромное значение, как для развития учения об электричестве, так и для развития прикладной электротехники.

Книга Ома, насчитывавшая примерно 250 страниц, которую он опубликовал в 1826 году изложив свои теоретические выводы и экспериментальные результаты, была встречена насмешками.

Министр просвещения высказал мнение, что физик проповедует ересь и должен уйти с занимаемой должности.

Ом потерял должность и 6 лет жил в нищете. Постепенно его труды поучили известность за пределами Германии. Ома стали чтить за границей и соотечественники были вынуждены нехотя признать его у себя на родине.

Наконец, в 1849 году, 22 года спустя после публикации его книги, Ом получил должность профессора Мюнхенского университета. Это принесло ему большое удовлетворение и эту должность Ом занимал 5 лет, до своей смерти в 1854 году.

Он открыл простой закон, устанавливающий связь между силой тока и напряжения для отрезка проволоки (для части цепи, всей цепи).

Кроме того, Ом, открыл правила, которые позволяют определить, что изменится, если взять проволоку другого размера. Закону присвоено имя знаменитого исследователя.

— Рассмотрим зависимость силы тока от сопротивления проводника при одном и том же напряжении на его концах графически.

На этом графике по горизонтальной оси в условно выбранном масштабе отложены сопротивления проводников в Омах, по вертикальной – сила тока в амперах.

— Выясним в данной зависимости, что является аргументом, что функцией?

Выведем U и R из закона Ома. U=I·R R=U/I.

Правильность чтения! Обратите внимание.

Сопротивление данного участка цепи равно частному от деления напряжения на его концах на силу тока в проводнике.

а) U=20 В, R=10 Ом, I — ?

б) I=10 А, R=5 Ом, U — ?

  1. № 1281
  1. Экспериментальное задание: (лампочка на каждой парте). Найдите сопротивление лампочки для карманного фонаря, используя данные, написанные на ее цоколе.

— Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

— Как выразить напряжение на участке цепи, зная силу тока в нем и его сопротивление?

— Как выразить сопротивление участка цепи, зная напряжение на его концах и силу тока в нем?

  1. Домашнее задание.§ 14, индивидуальные задания-карточки.

Источник



Лекция № 6 — Закон Ома

Закон Ома, основанный на опытах, представляет собой в электротехнике основной закон, который устанавливает связь силы электрического тока с сопротивлением и напряжением.

Закон Ома – полученный экспериментальным путём (эмпирический) закон, который устанавливает связь силы тока в проводнике с напряжением на концах проводника и его сопротивлением, был открыт в 1826 году немецким физиком-экспериментатором Георгом Омом.

Закон Ома для участка цепи

Строгая формулировка закона Ома может быть записана так:

сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на его концах (разности потенциалов) и обратно пропорциональна сопротивлению этого проводника.

Закон Ома для участка цепи

Формула закона Ома записывается в следующем виде:

Формула закона Ома

I – сила тока в проводнике, единица измерения силы тока — ампер [А] ;

U – электрическое напряжение (разность потенциалов), единица измерения напряжения- вольт [В];

R – электрическое сопротивление проводника, единица измерения электрического сопротивления — ом [Ом] .

Формула закона Ома

Согласно закону Ома, увеличение напряжения, например, в два раза при фиксированном сопротивлении проводника, приведёт к увеличению силы тока также в два раза

Пример закона Ома

И напротив, уменьшение тока в два раза при фиксированном напряжении будет означать, что сопротивление увеличилось в два раза.

Пример второго закона Ома

Рассмотрим простейший случай применения закона Ома.

Пусть дан некоторый проводник сопротивлением 3 Ом под напряжением 12 В. Тогда, по определению закона Ома, по данному проводнику течет ток равный:

Пример второго закона Ома

Существует мнемоническое правило для запоминания этого закона , которое можно назвать треугольник Ома . Изобразим все три характеристики (напряжение, сила тока и сопротивление) в виде треугольника. В вершине которого находится напряжение, в нижней левой части – сила тока, а в правой – сопротивление.

Треугольник Ома

Правило работы такое: закрываем пальцем величину в треугольнике, которую нужно найти, тогда две оставшиеся дадут верную формулу для поиска закрытой.

использование треугольника Ома

Где и когда можно применять закон Ома ?

Закон Ома в упомянутой форме справедлив в достаточно широких пределах для металлов. Он выполняется до тех пор, пока металл не начнет плавиться. Менее широкий диапазон применения у растворов (расплавов) электролитов и в сильно ионизированных газах (плазме).

Работая с электрическими схемами, иногда требуется определять падение напряжения на определенном элементе. Если это будет резистор с известной величиной сопротивления (она проставляется на корпусе), а также известен проходящий через него ток, узнать напряжение можно с помощью формулы Ома, не подключая вольтметр.

Значение Закона Ома

Закон Ома определяет силу тока в электрической цепи при заданном напряжении и известном сопротивлении. Он позволяет рассчитать тепловые, химические и магнитные действия тока, так как они зависят от силы тока.

Закон Ома является чрезвычайно полезным в технике(электронной/электрической), поскольку он касается трех основных электрических величин: тока, напряжения и сопротивления. Он показывает, как эти три величины являются взаимозависимыми на макроскопическом уровне.

Если бы было можно охарактеризовать закон Ома простыми словами, то наглядно это выглядело бы так:

Закон ома простыми словами

Из закона Ома вытекает, что замыкать обычную осветительную сеть проводником малого сопротивления опасно. Сила тока окажется настолько большой, что это может иметь тяжелые последствия.

Задача 1.1

Рассчитать силу тока, проходящую по медному проводу длиной 100 м, площадью поперечного сечения 0,5 мм 2 , если к концам провода приложено напряжение 12 B.

Задачка простая, заключается в нахождении сопротивления медной проволоки с последующим расчетом силы тока по формуле закона Ома для участка цепи. Приступим.

Задача на закон Ома для участка цепи

Закон Ома для полной цепи

Формулировка закона Ома для полной цеписила тока прямо пропорциональна сумме ЭДС цепи, и обратно пропорциональна сумме сопротивлений источника и цепи , где E – ЭДС, R- сопротивление цепи, r – внутреннее сопротивление источника.

Закон Ома для полной цепи

Здесь могут возникнуть вопросы. Например, что такое ЭДС?

Электродвижущая сила — это физическая величина, которая характеризует работу внешних сил в источнике ЭДС. К примеру, в обычной пальчиковой батарейке, ЭДС является химическая реакция, которая заставляет перемещаться заряды от одного полюса к другому. Само слово электродвижущая говорит о том, что эта сила двигает заряд.

В каждом источнике присутствует внутреннее сопротивление r, оно зависит от параметров самого источника. В цепи также существует сопротивление R, оно зависит от параметров самой цепи.

Формулу закона Ома для полной цепи можно представить в другом виде. А именно: ЭДС источника цепи равна сумме падений напряжения на источнике и на внешней цепи.

Для закрепления материала, решим две задачи на формулу закона Ома для полной цепи .

Задача 2.1

Найти силу тока в цепи, если известно что сопротивление цепи 11 Ом, а источник подключенный к ней имеет ЭДС 12 В и внутреннее сопротивление 1 Ом.

Задача на закон Ома для полной цепи

Теперь решим задачу посложнее.

Задача 2.2

Источник ЭДС подключен к резистору сопротивлением 10 Ом с помощью медного провода длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 . Найти силу тока, зная что ЭДС источника равно 12 В, а внутреннее сопротивление 1,9825 Ом.

Источник

Краткий конспект подготовки к ЗНО по физике №24 «Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи.»

Конспект 24. Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи.

Тема: Законы постоянного тока

1. Введение в электродинамику. Закон Ома для участка цепи

Определение. Электрический ток – упорядоченный поток заряженных частиц.
Условия существования постоянного электрического тока:
1) Наличие внешнего электрического поля (его создает и поддерживает источник тока);
2) Наличие свободных заряженных частиц;
3) Замкнутая цепь.
Замечание. Направление тока выбрано от «+» полюса источника к «-».
Действие тока:
1) Тепловое;
2) Магнитное;
3) Химическое.
Определение. Сила тока – величина, показывающая величину заряда, проходящего в единицу времени через сечение проводника.
– сила тока, А
Определение. Напряжение – величина, показывающая работу тока по перемещению заряда (см. конспект №22).
– напряжение, В
Замечание. Наличие напряжения в цепи, является причиной возникновения тока в замкнутой цепи при выполнении остальных условий возникновения электрического тока. Например, на конденсаторе U≠0, а I=0, т.к. не выполнено условие замкнутости цепи.
Определение. Сопротивление проводника ( ) – количественная характеристика проводника, описывающая его способность противодействовать протеканию тока.
– сопротивление проводника цилиндрической формы (провода), Ом
Где l – длина проводника, м
S – площадь поперечного сечения проводника, м 2
ρ – удельное сопротивление проводника (табл.), Ом•м
– закон Ома для участка цепи
Определение. Участок цепи – любое соединение элементов цепи без наличия источника ЭДС (источника тока), см. конспект №25.

2. Соединения проводников

Замечание. Правилам соединений проводников подчиняются все элементы цепи, которые являются носителями сопротивления (резисторы, лампы накаливания и т.п.).
Обозначение резистора в электрической схеме:

1) Последовательное – соединение, в котором нет разветвлений, и ток перетекает из одного элемента в другой.

con-24-15

2) Параллельное – соединение, при котором ток разветвляется в узле перед участком параллельных элементов и соединяется в узле после них.

con-24-19

– общее сопротивление для двух параллельно соединенных проводников, Ом

3. Обозначения элементов в электрических цепях

для участка цепи; и для полной цепи (см. конспект №25)

Источник