Мощность электрического тока.
методическая разработка по теме

           Министерство образования и науки РД

   ГБПОУ   «Сельскохозяйственный колледж им.  

 Ш.И.Шихсаидова»

Методическая разработка

открытого урока

на тему:

« Мощность тока. Действие электрического тока на организм человека.»

Буйнакск, 2017г.

РАССМОТРЕНО                                          Утверждаю

на заседании цикловой комиссии               Зам. директора по УР

общеобразовательных дисциплин              _________ Д.С. Гаджиева

Протокол №____ от __________                «____»___________2017г.

Председатель___________ Гудова З.У.

Автор: Халидова Б.А.

                                                     План урока:

Цели урока:

Образовательная:  формирование знаний о том, что представляет собой мощность и как правильно использовать и рассчитывать эту величину;

 сформировать умение решать задачи по данной теме.

Развивающая: продолжить формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами; выдвигать гипотезы, их обосновывать и проверять; способствовать развитию умения самостоятельной работы.

Воспитательная: продолжить формирование познавательного интереса к предмету «Физика»; коммуникативных умений.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оснащение: компьютер, мультимедийный комплекс, приборы и материалы к проведению экспериментов, наглядные пособия, компьютерная презентация.

Ход урока:

 Организационный момент:                                            3мин.

Проверка посещаемости. Проверка готовности к уроку.

Постановка целей урока.

1. Основная часть:                                                               3мин.

1.1. Вступительное слово преподавателя

(мотивация познавательной деятельности)                      

2. Актуализация знаний.                                                     20мин.                                   

2.1. Фронтальный опрос.

2.2 Основные характеристики электрического тока.

2.3. Основная техническая характеристика устройств вырабатывающих электрический ток и приборов потребляющих электрический ток.

3. Изложение нового материала.                                  30мин.

3.1.  Демонстрация фрагмента видеофильма  «Мощность»                                                     

3.2  Дать определения  мощности  электрического  тока                   

3.3. Рассмотреть формулы мощности.                                                               3.4.Фронтальный эксперимент.                    

3.5.  Примеры  превращения электрической  энергии в другие виды энергий.                  

3.6.  Рассмотреть действие тока  на организм человека.                                   3.7.  Защита мини-проектов «Работа и мощность»,

       «Действие тока на организм человека»          

3.8.   Приборы для измерения мощности тока             

3.9.   Обзор фактов из истории научных открытий .

      3.10. Для любознательных на  заметку.                                                             

4.Закрепление изученного материала.            24мин.                                                   

4.1. Контрольные вопросы                                        

4.2. Решение задач

4.3. Контрольное тестирование.                                                                                                                                                                              

5. Рефлексия.                                                                      2мин.  

6. Домашнее задание.                                                            2мин.                                                                                                                    

7. Подведение итогов занятия.                           6мин

     Заключительное слово преподавателя.

Организационный момент

Вступительное слово преподавателя: 

мотивация познавательной деятельности:

сегодня на уроке мы рассмотрим одну из важнейших понятий в физике- энергию электрического тока и обсудим какими физическими величинами можно ее характеризовать?  Как  можно ее использовать?  Какое действие оно оказывает на наш организм? Ответы на эти вопросы ребята вы сами дадите в конце урока.

Актуализация знаний

Для достижения цели занятия нам необходимо вспомнить изученный материал:

1.Какое движение заряженных частиц называется электрическим током?

2. Направление движения каких частиц принято за направление тока?    

3. Условия существования электрического тока в проводнике.

4.Основные характеристики тока

5. Какие виды действий тока вы знаете?

6.  Опишите тепловое действие тока

7. Опишите химическое действие тока.

8. Опишите магнитное действие тока.

9.Просмотр видеофильма «Мощность»

 В электрической цепи происходит ряд превращений энергии. Мы с вами знаем, что при упорядоченном движении заряженных частиц  в проводнике электрическое поле совершает работу. Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. В случае если на участке не совершается механическая работа и ток не производит химических действий, происходит только нагревание проводника, который происходит следующим образом: электрическое поле ускоряет электроны, которые в свою очередь  сталкиваясь с ионами кристаллической решетки, передают им свою энергию. В результате энергия хаотического движения ионов около своих положений равновесия возрастает. Температура проводника повышается, и он начинает передавать теплоту окружающим телам. Спустя небольшое время после замыкания цепи процесс устанавливается и температура перестает изменяться со временем. Проводник передает окружающим телам количество теплоты, равное работе тока.

Электрический ток I, проходя по участку цепи без ЭДС с сопротивлением R, совершает работу А по перемещению электрических зарядов, которую можно рассчитать по формуле:

,

где       U – напряжение на участке цепи,

t – время пропускания тока.

При протекании тока по проводнику он нагревается и в нем выделяется количество теплоты Q, которое без учета потерь рассчитывается по закону Джоуля-Ленца:

 Современный человек постоянно сталкивается в быту и на производстве с электричеством, пользуется приборами, потребляющими электрический ток и устройствами, вырабатывающими его. При работе с ними всегда надо учитывать их возможности, заложенные в технических характеристиках. Одним из основных показателей любого электроприбора является его электрическая мощность.

Изложение нового материала.

Любой электрический прибор, лампа, электродвигатель и т.д., рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени . Поэтому наряду с работой тока очень важное значение имеет понятие мощности тока. Ею принято называть интенсивность или скорость генерации, передачи  либо преобразования электроэнергии в другие виды энергии, например,тепловую,световую, механическую.

Мощность N тока, согласно определению, равна:

Просмотр видеофильма «Как определить мощность тока»

Фронтальный эксперимент: учащиеся выполняют задания:

1. Собирается цепь состоящая из батареи, ключа, амперметра и вольтметра. Измеряются напряжение на полюсах источника тока и сила тока в цепи, затем определяется мощность тока по формуле :

                                          P=IU

2.Подключим к цепи по очереди две лампочки накаливания, сначала одну, а затем другую и измерим силу тока в каждой из них. Она будет разной.

 Сила тока в лампочке мощностью 25 ватт будет составлять 0.1 А. Лампочка мощностью 100 ватт потребляет ток в четыре раза больше — 0.4 А. Напряжение в этом эксперименте неизменно и равно 220 В. Легко можно заметить, что лампочка в 100 ватт светится гораздо ярче, чем 25-ваттовая лампочка. Это происходит от того, что ее мощность больше. Лампочка, мощность которой в 4 раза больше, потребляет в 4 раза больше тока.

 Вывод:

 это показывает, что мощность прямо пропорциональна силе тока.

   Электрическая энергия удобна тем, что легко превращается в другие виды энергии. Например, электродвигатели  превращают электрическую энергию в механическую работу.

В других приборах - электронагревателях, электроплитах, тостерах, фенах для сушки волос - электрическая энергия превращается в тепловую с помощью проволочного сопротивления, называемого нагревательным элементом. В обыкновенной электрической лампе небольшая нить накала нагревается так сильно, что начинает светиться; лишь несколько процентов энергии превращается в свет, остальная же (свыше 90%) переходит в тепло.

Сопротивление нагревательных элементов в бытовых электроприборах и нитей накала электрических ламп составляет от нескольких единиц до нескольких сотен Ом. В таких приборах преобразование электрической энергии в свет и тепло происходит за счет того, что сила тока обычно бывает довольно большой и движущиеся электроны испытывают многочисленные столкновения с атомами проводника. При каждом таком столкновении часть кинетической энергии электрона передается атому, с которым он сталкивается. В результате кинетическая энергия атомов увеличивается и температура проволочного элемента возрастает.

Избыток тепловой (внутренней) энергии может за счет теплопроводности и конвекции передаваться воздуху в электронагревателе или кастрюле на плите, за счет теплового излучения поджаривать гренки в тостере или испускаться в виде света.

Рассчитываясь за электричество, мы оплачиваем не мощность, а энергию. Поскольку мощность представляет собой скорость преобразования энергии, полная энергия, израсходованная каким-либо устройством, равна просто произведению потребляемой мощности на время, в течение которого это устройство включено.

Если мощность выражена в ваттах, а время в секундах, то значение энергии будет получено в джоулях (Дж); 1 Вт = 1 Дж/с. На практике энергию обычно измеряют в гораздо более крупных единицах - киловатт-часах (кВт/ч):

1 кВт/ч = (1000 Вт)(3600 с) = 3,6·106 Дж.  Нередко говорят о мощности электрического тока, потребляемой из сети  желая этим выразить  мысль, что при помощи электрического тока совершается работа моторов, нагреваются плитки и.т.д. В соответствии с этим на приборах нередко обозначаются их мощность, то есть мощность тока, необходимая для нормального действия этих приборов.

Так, например, 220-вольтовая электроплитка мощности 500 Вт есть плитка, для нормальной работы которой требуется ток около 2,3 А при напряжении 220 В, так как 2,3А 220 В=500 Вт.

Одним из первых, кто ощутил на себе действие тока был голландский физик Питер ван  Мушенбрук, живший в 18 веке. Получив удар током он заявил, что «не согласился бы подвергнуться  еще раз такому испытанию  даже за королевский трон Франции»

Под действием электрического тока у человека возникают судорожные спазмы мышц. Электрический ток вызывает изменения в нервной системе, выражающиеся в ее раздражении или параличе. Электрический ток оказывает тепловое действие, выражающееся в ожогах кожного покрова человека.

Но вместе с тем электрический ток оказывает положительное действие на органы человека.  Например: электрошок, который представляет собой процедуру электрического раздражения мозга, с помощью которого лечат многие психические заболевания;   приборы- дефибрилляторы  используемые в медицине для восстановления  нарушений ритма сердечной деятельности, посредством воздействия на организм кратковременными высоковольтными электрическими разрядами;

 гальванизация-пропускание через организм слабого постоянного тока, оказывающего болеутоляющий эффект и улучшающий кровообращение в организме.

 Защита проектов обучаемых.

Первый проект  « Работа и мощность»

Второй проект  «Действие тока на организм человека»

Ознакомление  учащихся с различными видами ваттметров (на интерактивной доске). Существуют специальные приборы — ваттметры, которые непосредственно измеряют мощность электрического тока в цепи. Они бывают аналоговые и цифровые. В зависимости от сферы применения у них различаются пределы измерения.

 В свое время в качестве единицы мощности Джеймс Уатт предложил такую единицу, как «лошадиная сила» .Эта единица измерения дожила до наших дней.  Но в Англии в 1882 г.  Британская ассоциация инженеров решила присвоить имя Джеймса Уатта  единице мощности. Теперь имя Джеймса Уатта можно прочесть на любой электрической лампочке.
Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.
С этого случая и началась традиция присвоения собственных имен единицам измерения

Рассказывают, что одну из паровых машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.   

Ток, протекающий в спиралях электроламп, нагревает их до очень высокой температуры
Поэтому, чтобы спирали служили дольше, их заключают в стеклянные баллоны, заполненные в лампах большой мощности инертным газом.

В баллонах ламп малой мощности (до 40 Вт) - вакуум. Чтобы лампа работала дольше, температура спирали таких ламп ниже, а свет имеет желтый оттенок.

Атмосферное электричество опасно проявлением в виде линейных разрядов (молний), 
которых возникает на нашей планете примерно 100 каждую секунду. Атмосферные электрические заряды могут иметь напряжение до 1 миллиарда вольт, а сила тока молнии достигать 200 тысяч ампер. Время существования молнии оценивается от 0,1 до 1 секунды.
Температура достигает 6-10 тысяч градусов Цельсия. 
И если предположить, что электрическая энергия одной молнии может составлять 2500 квт/час,
а одна семья из трех человек потребляет в месяц 250 квт/час электричества, 
то энергии одной молнии хватило бы, чтобы удовлетворить потребность этой семьи на 10 м

                          Закрепление пройденного материала

Контрольные вопросы:

1. Дайте определение мощности тока?

2. В каких устройствах происходит превращение электрической энергии в  механическую работу?

3. В каких приборах электрическая энергия превращается в тепловую?

4. В каких приборах происходит превращение электрической энергии в свет?

5. Чему равна полная энергия израсходованная каким-либо устройством?

6. Какая физическая величина обычно указывается на электроприборах?

7. Кто первым ощутил на себе действие электрического тока?

8. Какие последствия могут быть при неосторожном обращении с током?

9. Какое полезные действия оказывает ток организму человека?

Решение качественных и количественных задач №№ 58.1, 58.2, 58.3, 58.4, 58.5,  58.6,  58.7, 58.8, 58.9, 58.10,  58.11. (Г.С. Ландсберг «Элементарный учебник физики» том 2).

Контрольное тестирование

(на интерактивной доске)

1.  Переведи данную мощность в единицы СИ.

28 кВт

а) 280 Вт

б) 2800Вт

в)28000Вт

2. Чему точнее всего соответствует электрическая мощность 109 Вт?

• компьютер
• электрический обогреватель
• электролокомотив
• электронный микрокалькулятор

3. Какой силы  ток должен протекать через электрический утюг, сопротивление нагревательного элемента которого равно 150 Ом, чтобы мощность нагревательного элемента была бы равна 726 Вт.

Через нагревательный элемент утюга должен протекать ток силой  ? A.

4. Заполни таблицу

Ответы округляй до целых!

5. Заполни таблицу

Ответы округляй до целых!

6. Электрическая лампа имеет сопротивление 489 Ом. Вычисли мощность тока в лампе, если она рассчитана на напряжение 220 В.

Мощность тока в лампе равна  ? Вт. Ответ округли до целых!

7. Как изменится мощность тока в цепи, если при неизменном напряжении 52 В и времени включения цепи, равным 9 мин., сила тока уменьшится ?

Мощность тока

• увеличится
• уменьшится
• не изменитсяВход на портал

8.  Электрический кипятильник рассчитан на силу тока 8 А. Его номинальная мощность составляет 1155 Вт. Чему равно сопротивление нагревательного элемента кипятильника?

Сопротивление нагревательного элемента  равно  ? Ом. Ответ округли до целых!

9.  Любой электроприбор имеет паспорт, в котором указываются его электротехнические характеристики, например, номинальная мощность и номинальное напряжение. 
Ученик 8 класса на уроке труда изготовил электроплитку, сопротивление спирали которой 9 Ом. Помоги получить данные для такого паспорта, если номинальная мощность этой электроплитки равна 460 Вт.

Номинальная мощность электроплитки равна  ? Вт. 

Номинальное напряжение электроплитки равно  ? В. Ответ округли до целых!

Рефлексия

- Что заинтересовало вас сегодня на занятии более всего?

- Как вы усвоили материал занятий?

- Какие были трудности? Удалось ли их преодолеть?

- Пригодятся ли вам знания, полученные на этом занятии? Где конкретно?

Итоги урока. Оценки.

Информация о домашнем задании.

Конспект занятия.

В.А. Касьянов «Физика. Базовый уровень»,  параграф 12, стр.31.

 Заключительное слово преподавателя: Физик видит то, что видят все: предметы и явления. Он, также как все восхищается красотой и величием мира, но за этой, всем доступной красотой, ему открывается еще одна: красота строгой закономерности в бесконечном, на первый взгляд, хаосе вещей и событий. Физику доступна редкая радость – понимать Природу и даже беседовать с ней.

Вспомним Ф.И. Тютчева:

Не то, что мните вы, природа:

Не слепок, не бездушный лик.

В ней есть душа, в ней есть свобода,

В ней есть любовь, в ней есть язык…

Язык Природы – это язык  физических явлений  поддающихся математическому описанию  и «беседовать» с Природой можно только на этом языке.

Литература

1.Громов С.В. «Физика 10 кл.», Просвещение, 2002г.

3. Касьянов В.А. «Физика. Базовый уровень»,  Дрофа,  2008г.

4. Дмитриева В. Ф. «Физика.  Для профессий и специальностей технического профиля», М., Академия, 2012г.

5. Г.С. Ландсберг «Элементарный учебник физики ».

6.Л. Ф. Жданов, Г.Л. Жданов «Физика для средних специальных учебных заведений», М., «Наука»,1984г.

https://youtu.be/waSPR2oGOI4https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/C.webm.jpg

https://youtu.be/WpdJ62pDL3k