урок "Закон Ома . Сопротивление. Удельное сопротивление"
материал по физике (11 класс) по теме

Тема: «Сопротивление. Удельное сопротивление проводников. Закон Ома для участка электрической цепи»

Цель

образовательная: познакомить учащихся с электрическим сопротивлением как физической величиной; дать объяснение природе электрического сопротивления на основании электронной теории; установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка.

развивающая делать самостоятельно вывод; использовать формулу для расчета сопротивления проводника и закон Ома в решении задач; использовать табличные справочные материалы; развивать общий кругозор обучающихся; Продолжить работу по развитию внимания и умения логически и творчески мыслить. Продолжить формировать умение решать задачи

воспитательная воспитывать самостоятельность; осуществление политехнического воспитания; подчеркнуть взаимосвязь сопротивления от длины и площади поперечного сечения как проявления одного из признаков метода диалектического познания явлений. Продолжить работу по развитию самостоятельности, аккуратности и внимания учащихся.

Тип урока: комбинированный

Ход урока

I.Актуализация знаний

1.Что называют электрическим током?

2.Каково направление движения электрического тока?

3.По каким действиям или явлениям можно определить наличие тока в цепи?

4. Какая физическая величина является основной характеристикой электрического тока?

II.Изучение нового материала

Электрический ток в цепи – это направленное движение заряженных частиц в электрическом поле. Чем сильнее действие электрического поля на эти частицы, тем больше сила тока в цепи. Но действие электрического поля характеризуется напряжением.

Рассмотрим на опыте зависимость силы тока от напряжения. Если собрать цепь, состоящую из источника тока, амперметра, проводника – спирали из никелиновой проволоки, ключа и параллельно подключенного к проводнику вольтметра, то при замыкании ключа отмечаем показания напряжения на вольтметре и силы тока на амперметре. Если увеличить напряжение в данной цепи в два раза можно заметить увеличение силы тока в два раза. Если мы увеличиваем напряжение втрое, то и сила тока увеличится также. Таким образом, мы сняли зависимость силы тока от напряжения. То есть сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению на концах проводника. .

Но чтобы ответить на вопрос, как зависит сила тока в цепи от сопротивления нужно собрать цепь, состоящую из источника тока, амперметра, сопротивления, ключа и параллельно подключенного к сопротивлению вольтметра. В эту же цепь поочередно включаются проводники с различными сопротивлениями. При неизменном напряжении измеряем силу тока в различных проводниках. Как показывает опыт она оказывается обратно пропорциональной сопротивлению проводника. То есть сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.

Результаты этих двух опытов - зависимость силы тока от напряжения на концах участка цепи и сопротивления этого участка обобщает и формулирует закон Ома для участка цепи по имени немецкого ученого Георга Ома, открывшего этот закон в 1827 году.

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

, I – сила тока  в цепи, U – напряжение на этом участке; R – сопротивление участка.

Получаем из закона Ома производные формулы ; U = R ∙ I.

Итак, закон Ома связывает три известные нам величины – сопротивление, силу тока и напряжение.     

 Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи называют его сопротивлением.  

Сопротивление проводника обусловлено строением проводника. Ток  в металлах  создается свободными электронами, поэтому  происходит взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решетки.

Электрическое поле положительно заряженных ионов кристаллической решетки действует с силой на электроны, уменьшая их скорость направленного движения, а, следовательно, и силу тока. Воздействие электрического поля электронов на соседние электроны  так же приводит к уменьшению скорости их направленного движения.

 Сопротивление проводников зависит от его размеров и формы, а также от материала, из которого проводник изготовлен. Для однородного линейного проводника сопротивление R прямо пропорционально его длине l  и обратно пропорционально площади его поперечного сечения S:

R= p∙l/S,                                   (2)

где р- коэффициент пропорциональности, характеризующий материал проводника и называемый удельным электрическим сопротивлением.

 Единица удельного электрического сопротивления – ом – метр (Ом∙м). Наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро (1.6∙10-8 Ом∙м).

III.Закрепление изученного.

Решение задач.

1. Кусок медной проволоки разрезали пополам. Изменилось ли сопротивление проволоки? Во сколько раз?
2. Размеры медного и железного проводов одинаковы. Сопротивление какого провода больше?

  3.Имеются две проволоки одинакового сечения и длины. Одна проволока – из меди, другая – из никелина. Какая из них имеет большее сопротивление? Почему? Во сколько раз?

4.При напряжении 220В сила тока в спирали лампы равна 0,3 А. Какой будет сила тока, если напряжение уменьшится на 10 В?

Дано: U1 = 220В; U2 = 220В – 10 В; I1 = 0,3А.  Найти: I2=? R=?

Решение: R = ; I2 = ; I1 – I2 = 0,3А – 0,28А = 0,02А Ответ: на 0,02А

4.На цоколе электрической лампы написано 3,5В; о,28 А. Что это значит? Найдите сопротивление спирали лампы. R =

5.Какое напряжение надо создать на концах проводника сопротивлением 20Ом, чтобы в нем возникла сила тока 0,5 А? U = IR = 20Ом ∙ 0,5А = 10В.

6.Какое напряжение нужно приложить к свинцовой проволоке длиной 2 м, чтобы сила тока в проволоке равнялась 2А? Площадь поперечного сечения проволоки 0,3мм2.

Дано: l = 2 м; I = 2A; S = 0,3 мм2; ρ = 0,21 Найти – U -?

Решение: U = RI. R = ρ ; R = 0,21 ∙;  U = 1,4Ом 2А = 2,8А

Ответ: 2,8А.

Домашнее задание выучить записи  и выполнить задачи в тетрадях; подготовить доклад по теме Георг Ом