Электрические цепи постоянного тока
методическая разработка по технологии (7 класс) по теме

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №589

КОЛПИНСКОГО РАЙОНА САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

по теме

«Электрические цепи постоянного тока»

                                                        Выполнил:

                                                        Румянцев Евгений Валентинович

Учитель технологии

Санкт-Петербург

2012 год

Аннотация

Методическая разработка на тему «Электрические цепи постоянного тока» составлена таким образом, что она помогает педагогу при обучении блока «Электротехнические работы» предмета Технология объяснять тему урока с помощью тестовых заданий и расчетных схем. В методической разработке имеются задания для актуализации опорных знаний, тесты.

Введение

Все, к чему прикасаются руки человека на работе или в быту, изготовлено при помощи электричества. На данный момент наука об электричестве — огромный объем информации, начиная от теоретических работ на передовом фронте науки и заканчивая сугубо практическими знаниями инженерно-технического плана.

Обслуживание электротехнических и электронных устройств современного производства невозможно без квалифицированных специалистов.

Предлагаемая методическая разработка урока: «Электрические цепи постоянного тока» с применением практических и тестовых заданий позволяет задействовать практически всех учащихся, что позволяет более качественно усвоить материал темы урока.

Важным компонентом при такой организации обучения школьников электротехнике является практическая направленность обучения.

План урока:

Тема программы: Электрические цепи постоянного тока.

Тема урока: Расчет электрических цепей постоянного тока при параллельном последовательном и смешанном соединении потребителей.

Цели урока: в результате урока учащиеся должны уметь определять:

1. эквивалентное сопротивление потребителей соединенных по смешанному типу.

В процессе урока необходимо с помощью примеров и тестовых заданий, а также заданий на соответствие, способствовать развитию технического мышления.

Тип урока: комбинированный.

Форма проведения: лекция, практические занятия.

Средства обучения: книги, плакаты, раздаточный материал, электротехническое оборудование.

Ход урока:

1. Организационная часть (5 мин)
2. Проверка пройденного материала (15 мин.)
3. Объяснение нового учебного материала. (60мин.)
4. Закрепление пройденной темы (10 мин.)

Организационная часть: вводный инструктаж

1. Будьте внимательны, работая с электрическими устройствами и проводкой, обдумывайте каждое действие.

2. Проверьте, достаточно ли хорошо освещено место работ.

3. Никогда не касайтесь нескольких оголенных проводов голой рукой, даже если вы уверены, что контур отключен. Может случиться так, что по ошибке контур остался включенным или включился. Воспользуйтесь тестером напряжения и убедитесь, что напряжения нет.

4. Оголенные провода располагайте так, чтобы один не мог коснуться другого даже случайно.

5. Делая скрутки, соедините провода и изолируйте скрутку. Только после этого приступайте к следующему соединению.

6. Никогда не вмешивайтесь в проводку под напряжением. Всегда отключайте электричество, прежде чем вскрыть прибор или электрическую арматуру.

7. Не полагайтесь на изолированные ручки инструмента или электроизоляционные перчатки как на защитное средство от поражения током. Они защищают, но только при случайном соприкосновении с оголенным проводом под напряжением.

8. Избегайте работ с электропроводкой и устройствами во влажных местах. Если место сырое, подложите под ноги сухую доску и стойте на ней. В качестве дополнительной защиты наденьте ботинки на резиновой подошве.

9. Перед завершением работы проанализируйте свои действия, чтобы убедиться: вы ничего не забыли сделать.

10. Всегда изолируйте концы сертифицированными элементами для соединения проводов или изоляционной лентой.

11. Если кто-то попал под высокое напряжение: немедленно, не забывая о собственной безопасности, оказать помощь, прежде всего освободив пострадавшего от воздействия электричества. Быстро обесточив пострадавшего можно отключив источник питания; скинув провода с пострадавшего любым токонепроводящим предметом; перерезав или перебив провода на разных уровнях; оттащив пострадавшего за одежду. Только после этого приступить к оказанию помощи.

Проверка пройденного материала: Выдача заданий.

Задание 1.

Выбрать правильный ответ.

Направленное движение электрических зарядов в проводнике под действием электрического поля называется:

а) током

б) напряжением

в) мощностью

г) проводимостью

Задание 2

Выбрать правильный ответ.

Разность потенциалов между двумя точками электрического поля

называется:

а) электрическим напряжением

б) электрическим сопротивлением

в) мощностью тока

г) силой тока

Задание 3

Выбрать правильный ответ

Работа электрического тока, совершаемая за единицу времени называется:

а) напряжением

б) мощностью тока        

в) электрическим сопротивлением

г) силой тока.

Задание 4

Выбрать правильный ответ

Соединение нескольких потребителей, при котором по ним протекает один и тот же ток, называется:

а) последовательным  

б) параллельным

в) сложным

г) смешанным

Задание 5.

Установить соответствие.

Объяснение нового учебного материала.

Электричество (от греч. elektron - янтарь), совокупность явлений, в которых обнаруживается существование, движение и взаимодействие (посредством электромагнитного поля) заряженных частиц.

Электрический ток — это упорядоченное движение заряженных частиц в проводнике. Чтобы он возник, следует предварительно создать электрическое поле, под действием которого вышеупомянутые заряженные частицы придут в движение.

Электрическая цепь - совокупность устройств и объектов, образующих путь для электрического тока, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью понятий об электрическом токе, ЭДС (электродвижущая сила) и электрическом напряжении.

Для расчета и анализа реальная электрическая цепь представляется графически в виде расчетной электрической схемы. В этой схеме реальные элементы цепи изображаются условными обозначениями, причем вспомогательные элементы цепи обычно не изображаются, а если сопротивление соединительных проводов намного меньше сопротивления других элементов цепи, его не учитывают. Источник питания показывается как источник ЭДС E с внутренним сопротивлением r0, реальные потребители электрической энергии постоянного тока заменяются их электрическими параметрами: активными сопротивлениями R1, R2,…,Rn. С помощью сопротивления R учитывают способность реального элемента цепи необратимо преобразовывать электроэнергию в другие виды, например, тепловую или лучистую.

Источник ЭДС на электрической схеме может быть заменен источником напряжения U, причем условное положительное направление напряжения U источника задается противоположным направлению ЭДС.

Основные законы цепей постоянного тока

Расчет и анализ электрических цепей производится с использованием закона Ома, первого и второго законов Кирхгофа. На основе этих законов устанавливается взаимосвязь между значениями токов, напряжений, ЭДС всей электрической цепи и отдельных ее участков и параметрами элементов, входящих в состав этой цепи.

Закон Ома для участка цепи

Соотношение между током I, напряжением UR и сопротивлением R участка аb электрической цепи выражается законом Ома

  или UR=RI.

Способы соединения сопротивлений и расчет эквивалентного сопротивления электрической цепи

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно, параллельно, по смешанной схеме.

Электрическая цепь с последовательным соединением элементов

Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I. На основании второго закона Кирхгофа общее напряжение U всей цепи равно сумме напряжений на отдельных участках:

U=U1+U2+U3 или IRэкв=IR1+IR2+IR3,

откуда следует Rэкв=R1+R2+R3.

Таким образом, при последовательном соединении элементов цепи общее эквивалентное сопротивление цепи равно арифметической сумме сопротивлений отдельных участков. Следовательно, цепь с любым числом последовательно включенных сопротивлений можно заменить простой цепью с одним эквивалентным сопротивлением Rэкв. После этого расчет цепи сводится к определению тока всей цепи по закону Ома:

Электрическая цепь с параллельным соединением элементов

Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением.

В этом случае они присоединены к двум узлам цепи а и b, и на основании первого закона Кирхгофа можно записать, что общий ток всей цепи равен алгебраической сумме токов отдельных ветвей:

I=I1+I2+I3, т.е.

,

откуда следует, что

.

В том случае, когда параллельно включены два сопротивления R1 и R2, они заменяются одним эквивалентным сопротивлением

.

Электрическая цепь со смешанным соединением элементов

Смешанным называется такое соединение, при котором в цепи имеются группы параллельно и последовательно включенных сопротивлений.

Для цепи расчет эквивалентного сопротивления начинается с конца схемы. Для упрощения расчетов примем, что все сопротивления в этой схеме являются одинаковыми: R1=R2=R3=R4=R5

Пример 1

R2

R1

R3

R5

R4

Дано:

R1=R2=R3=R4=R5=15 Ом

Рассчитать:

Rэкв

Решение:

R2.5=(15+15)Ом=30 Ом

Rэкв=R1+R2.3.5+R4=(15+10+15)Ом=40 Ом

Ответ: Rэкв.=40 Ом

Пример 2:

R4

R1

R2

R3

R5

Дано:

R1=R2=R3=R4=R5=12 Ом

Рассчитать:

Rэкв

Решение:

Определим R1.2=12+12=24 Ом

R1.2.3.4=R1.2.3+R4=8+12=20 Ом

Ответ: Rэкв.=7,5 Ом

Проверка рассчитанных значений

2. Собрать на монтажной плате схемы параллельного, последовательного и смешанного соединений.
3. Замерить омметром Rэкв.
4. Сравнить расчетные и измеренные значения.
5. Сделать выводы.

Закрепление пройденной темы

1.Каковы особенности электрической цепи при последовательном соединении приемников.

2. Каковы особенности электрической цепи при параллельном соединении приемников.

3.Расчет электрических цепей при смешанном соединении приемников.

Заключение

Методическая разработка урока: расчет электрических цепей постоянного тока при параллельном, последовательном и смешанном соединении потребителей, позволяет с помощью примеров и тестовых заданий способствовать более глубокому и самостоятельному осмыслению материала изучаемого на уроке, по данной теме урока.

Список литературы

1. Электротехника: учебник для вузов/А.С. Касаткин, М.В. Немцов. – 10-е изд., стер.– М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 544 с.

2. Электротехника и электроника: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений/М.А. Жаворонков, А.В. Кузин. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 400 с.