Открытый урок Сборка электрической цепи и измерение тока
план-конспект урока на тему

Департамент  образования города  Москвы

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования города Москвы

Технологический колледж № 28

П.Е.Евдокимов, И.А.Плотникова

План конспект открытого урока

(лабораторной работы).

Урок проведен17 сентября 2013 года со студентами группы 11Т по физике.

Москва

2013

Сборка электрической цепи и измерение силы тока.

____________________________________________________________________

План конспект открытого урока (лабораторной работы).

Урок проведен 17 сентября 2013 года со студентами группы 11Т по физике.

Методическая разработка урока по физике  на тему: «Сборка электрической цепи и измерение силы тока»/П.Е.Евдокимов, И.А.Плотникова. – М.: ГАОУ СПО ТК № 28. 2013. –  с.

Данная методическая разработка представляет собой конспект проведенного урока – лабораторной работы  по физике –и может быть интересна не только преподавателям физики, но и других дисциплин, в программах которых также есть лабораторные работы.

Автор ГАОУ СПО ТК № 28

2013-11-18

Тема урока – лабораторной работы:

«Электрический ток в электрической цепи»

Цели урока:

1. Образовательная: Изучить со студентами процесс прохождения тока в проводнике.
2. Развивающая: формировать умение анализировать предложенный материал,   сопоставлять и обобщать полученные данные, выделять главное, делать выводы.
3. Воспитательная: воспитывать интерес к изучаемой проблемы, воспитывать познавательные потребности.

 Вид урока: Лекция – беседа – самостоятельная работа.

 Оборудование урока: Учебно-методическое сопровождение урока

1.   Учебник «Электротехника с основами электроники» авторы Данилов И.А. и ИвановП.М.

2. Конспект урока.
3. Плакат «прохождения тока в проводнике»        

4. Макет структуры кристаллического вещества.
5. Описание лабораторной работы.

План урока:

1. Организационный момент- подготовка студентов к уроку, проверка присутствующих.

II.Работа по теме урока:

1.Фронтальная беседа по изучаемому материалу.

2.Объявление преподавателем  темы лабораторной работы

III. Закрепление изучаемого материала.

1.Самостоятельная работа студентов.

2. Фронтальная беседа по пройденному материалу

IV.Домашнее задание:

Преподаватель даёт задание студентам на дом: подготовить краткое сообщение о применении в технике измерительных приборов.

Ход урока

         Содержание темы:

При изучении  данной   темы,  много внимания было уделено понятию что же такое электрический ток. Эти понятия  дают чёткое для представления о прохождении электрического тока по провода и использования этого явления в технике. Однако если внимательно рассмотреть  всё  то, что происходит с проводником, по которому протекает электрический ток, то становится ясно, что начинать надо с самого начала.

Итак:

Электри́ческий ток — упорядоченное нескомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля.

Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях — электроны, в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).

Электрический ток широко используется в энергетике для передачи энергии на расстоянии, а в телекоммуникациях — для передачи информации на расстоянии.

В медицине электрический ток используют в реанимации, электростимуляции определённых областей головного мозга. Электрические разряды применяются для лечения таких заболеваний, как болезнь Паркинсона и эпилепсия, также для электрофореза. Водитель ритма, стимулирующий сердечную мышцу импульсным током, используют при брадикардии и иных сердечных аритмиях.

Характеристики

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения электронов.

Скорость направленного движения частиц в проводниках зависит от материала проводника, массы и заряда частиц, окружающей температуры, приложенной разности потенциалов и составляет величину, намного меньшую скорости света. За 1 с электроны в проводнике перемещаются за счет упорядоченного движения меньше чем на 0,1 мм. Несмотря на это, скорость распространения собственно электрического тока равна скорости света, то есть скорости распространения фронта электромагнитной волны.

Различают переменный (англ. alternatingcurrent, AC) и постоянный (англ. directcurrent, DC) токи.

• Постоянный ток—ток, направление и величина которого слабо меняется во времени.

• Переменный ток — это ток, направление и величина которого меняется во времени.  

Среди переменных токов основным является ток, величина которого изменяется по синусоидальному закону. В этом случае потенциал каждого конца проводника изменяется по отношению к потенциалу другого конца проводника попеременно с положительного на отрицательный и наоборот, проходя при этом через все промежуточные потенциалы (включая и нулевой потенциал).В результате возникает ток, непрерывно изменяющий направление: при движении в одном направлении он возрастает, достигая максимума, именуемого амплитудным значением, затем спадает, на какой-то момент становится равным нулю, потом вновь возрастает, но уже в другом направлении и также достигает максимального значения, спадает, чтобы затем вновь пройти через ноль, после чего цикл всех изменений возобновляется.
Время, за которое происходит один такой цикл (время, включающее изменение тока в обе стороны), называется периодом переменного тока. Количество периодов, совершаемое током за единицу времени, носит название частота. Частота измеряется в герцах, один герц соответствует одному периоду в секунду.

Переменный ток высокой частоты вытесняется на поверхность проводника, этот эффект называется скин-эффектом.

Сила и плотность тока

Сила тока

Силой тока называется физическая величина, равная отношению количества заряда, прошедшего за некоторое время через поперечное сечение проводника, к величине этого промежутка времени.

Сила тока в системе СИ измеряется в Амперах.

По закону Ома сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлениюпроводника этого участка цепи:

Плотностью тока называется вектор, модуль которого равен отношению силы тока, протекающего через некоторую площадку, перпендикулярную направлению тока, к величине этой площадки, а направление вектора совпадает с направлением движения положительного заряда в токе.

Согласно закону Ома плотность тока в среде   пропорциональна напряжённости электрического поля   и проводимости среды:

Плотность тока в системе  СИ  измеряется в амперах на квадратный метр.

Мощность

Закон Джоуля — Ленца

При наличии тока в проводнике совершается работа против сил сопротивления. Эта работа выделяется в виде тепла. Мощностью тепловых потерь называется величина, равная количеству выделившегося тепла в единицу времени. Согласно закону Джоуля — Ленца мощность тепловых потерь в проводнике пропорциональна силе протекающего тока и приложенному напряжению:

Мощность измеряется в ваттах

В сплошной средеобъёмная мощность потерь определяется скалярным произведением вектора плотности тока и вектора напряжённости электрического поляв данной точке:

Объёмная мощность измеряется в ваттах на кубический метр.

Ток смещения (электродинамика)

Иногда для удобства вводят понятие тока смещения. По определению, плотность тока смещения  — это векторная величина, равная быстроте изменения электрического поля во времени:

Дело в том, что при изменении электрического поля, также как и при протекании тока, происходит генерация магнитного поля, что делает эти два процесса похожими друг на друга. Кроме того, изменение электрического поля обычно сопровождается переносом энергии. Например, при зарядке и разрядке конденсатора, несмотря на то, что между его обкладками не происходит движения заряженных частиц, говорят о протекании через него тока смещения, переносящего некоторую энергию и своеобразным образом замыкающего электрическую цепь. Ток смещения в конденсаторе определяется по формуле:

,

где  — заряд на обкладках конденсатора,  — разность потенциалов между обкладками,  — ёмкость конденсатора.

Ток смещения не является электрическим током, поскольку не связан с перемещением электрического заряда.

Электробезопасность

Тело человека является проводником электрического тока. Сопротивление человека при сухой и неповрежденной коже колеблется от 3 до 100 кОм.

Ток, пропущенный через организм человека или животного, производит следующие действия:

• термическое (ожоги, нагрев и повреждение кровеносных сосудов);
• электролитическое (разложение крови, нарушение физико-химического состава);
• биологическое (раздражение и возбуждение тканей организма, судороги)

Основным фактором, обуславливающим исход поражения током, является величина тока, проходящего через тело человека.                                                                                              По технике безопасности электрический ток классифицируется следующим образом:

• безопасным считается ток, длительное прохождение которого через организм человека не причиняет ему вреда и не вызывает никаких ощущений, его величина не превышает 50 мкА;
• минимально ощутимый человеком переменный ток составляет около 1 мА;
• неотпускающим называется ток такой силы, при которой человек уже неспособен усилием воли оторвать руки от токоведущей части. Для переменного тока это около 10-15 мА, для постоянного — 50 мА;
• фибрилляционным порогом называется сила переменного тока около 100 мА, воздействие которого дольше 0.5 секунд с большой вероятностью вызывает фибрилляцию сердечных мышц. Этот порог одновременно считается условно смертельным для человека.

Рефлексия.

1.Каким прибором определяется сила тока?

2.   Что такое электрическое сопротивление проводника?

3.Каковы меры безопасности

Ход работы

1..        Рассмотрите источник электропитания и определите полярность его выходных гнезд.

2.        Рассмотрите панель с выключателем и определите:
- гнезда для подключения проводов;
- какому положению подвижной пластины ключа соответствует его условное обозначение на схемах.

3.        Рассмотрите панель с лампой и                                                Puс. 1

укажите на ней гнезда для подключения проводов.

4.        Рассмотрите соединительный провод и определите:
-для чего задняя часть штекера имеет отверстие;
-для чего металлический стержень штекера имеет прорезь.

5.        Рассмотрите амперметр и определите:

• какая из клемм прибора соединяется с положительным полюсом источника электропитания;
• какую максимальную силу тока можно им измерить;
• какова цена деления его шкалы.

6. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 1.
7. Соберите эту электрическую цепь.

Начинают сборку с того, что все детали электрической цепи располагают на металлическом планшете в том порядке, как это показано на рисунке 1. Затем соединяют проводом положительный полюс источника электропитания с гнездом амперметра, помеченным знаком "+". Потом амперметр соединяют с лампочкой. Далее лампочку с ключом и, наконец, ключ соединяют с отрицательным полюсом источника.

8. Проверьте, насколько собранная цепь соответствует ее условной схеме, нарисованной в тетради.
9. Проверьте, разомкнут ли контакт ключа.
10. Подключите вилку источника электропитания к розетке электросети кабинета, закрепленной на рабочем столе.
11. Замкните ключ. По отклонению стрелки амперметра и свечению лампочки убедитесь в том, что собранная цепь работает.

12. По показанию амперметра определите величину силы тока в цепи. Измеренное значение силы тока запишите в тетрадь рядом с нарисованной схемой.
13. Разомкните ключи,  разберите электрическую цепь. Для этого вначале отключите вилку источника питания от розетки, затем отсоедините провода от гнезд источника электропитания и только после этого завершите разборку остальной части цепи.
14.  Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рис. 2. Укажите, в чем отличие этой схемы от предыдущей.

15. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 3. Укажите, в чем отличие этой схемы от предыдущей.
16. Соберите эту электрическую цепь и еще раз выполните действия, указанные в пунктах с 8 по 13.
17. Сравните значения силы тока, полученные в трех опытах, и сделайте вывод о величине силы тока в различных участках последовательной цепи.
18. Соберите эту электрическую цепь. Сборку по-прежнему начинают от положительного полюса источника питания.
19. Выполните действия, указанные в пунктах с 8 по 13.

Методическая разработка урока по физике  на тему: «Сборка электрической цепи и измерение силы тока».

_____________________________________________________________

Евдокимов Павел Евгеньевич – преподаватель физики и электротехники,

Плотникова Ирина Анатольевна, преподаватель физики и математики

Сдано в печать 21.11.2013 г.

Формат бумаги 60х90/16

Тираж 13 экз.

Государственное автономное образовательное учреждение

среднего профессионального образования города Москвы

Технологический колледж № 28

109382, Москва, ул. Верхние поля, 27

Тел./факс 8(495)359-65-29

E-mail: 28-2@prof.educom.ru