Сила струму та електрична напруга

Мета.

Навчальна. Ввести поняття сили струму та напруги, позначення, одиниці вимірювання, допустимі значення. Вивчити правила підключення амперметра та вольтметра;вимірювання сили струму та напруги. Вчитися розв’язувати задачі на визначення сили струму та напруги.

Розвиваюча. Розвивати логічне та практичне мислення.

Виховна. Виховувати цілеспрямованість у досягненні поставленої мети.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 8 клас, Бар'яхтар В. Г. Довгий С. О., видавництво "Ранок"  <<Читати онлайн>>

• Відео. “Складання електричного кола та вимірювання електричного струму”
• Вікіпедія. Амперметр
• Демонстрація. Вимірювання напруги на споживачах (джерело живлення, вимикач, лампочка, резистор, амперметр, вольтметр, провідники).

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Сила струму та напруга.
3. Вчимося розв’язувати задачі.
4. Запитання до уроку.
5. Домашнє завдання.
6. Перевір себе.
7. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційий момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Сила струму. Амперметр.

Сила струму. Сила струму - це фізична величина, яка характеризує електричний струм і визначається відношенням електричного заряду, що пройшов через поперечний переріз провідника, до часу його проходження.

За одиницю сили струму прийнято 1А (Ампер) на честь французького фізика Андре-Марі Ампера. На Міжнародній конференції з мір та ваг у 1948 році було вирішено в основу визначення одиниці сили струму покласти явище взаємодії двох провідників зі струмом.

Цей дослід уперше виконав А.-М. Ампер.

Один ампер (1 А) - сила струму, який, протікаючи у двох паралельних прямолінійних нескінченної довжини тонких провідниках, що розміщені у вакуумі на відстані 1 м один від одного, викликає на кожній ділянці провідника довжиною 1 м силу взаємодії 2*10-7 Н.

1Кл=1А*1с

Діапазон (межі) значень сили струму, з якими доводиться зустрічатися у фізиці: від 10-6 до 105 А.

Сила струму у різних технічних пристроях і приладах (підручник ст.48)

Для вимірювання сили струму в колі використовують прилад - амперметр.

Схематично у схемах амперметр позначають:

Амперметр вмикають у коло послідовно з тим приладом, силу струму в якому вимірюють. Клему із знаком “+” треба з’єднувати з проводом, що відходить від позитивного полюса джерела струму.

Електрична напруга. Напруга - це фізична величина, що визначається відношенням роботи електричного поля на певній ділянці кола до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці.

Напруга позначається великою латинською літерою U; згідно визначення розраховується за формулою: 

Вимірюється напруга у Дж/Кл=В (вольт). 1 В - це напруга на кінцях провідника, при якій робота з переміщення електричного заряду в 1 Кл по провіднику рівна 1 Дж.

Частинні й кратні одиниці вольта:

• 1 мВ=0,001В;
• 1кВ=1000В.

Різні джерела струму характеризуються різною робочою напругою:

• гальванічний елемент з мідним і залізним електродом - 0,78 В;
• гальванічний елемент з мідним і цинковим електродом - 1,1 В;
• гальванічний елемент з цинковим і срібним електродом - 1,56 В;
• свинцевий кислотний акумулятор - 2 В;
• залізо-нікелевий лужний акумулятор - 1,25 В;
• термоелемент із графіту та карбіду титану при нагріванні спаю до 10000С - 52 мВ;
• сонячна кремнієва батарея площею 160 см2  при освітленні сонячними променями - 2В.

Щоб отримати більші напруги, гальванічні елементи, акумулятори, термо- і фотоелементи з’єднують у батареї.

Для вимірювання напруги на споживачах електричної енергії використовують - вольтметри.

Вольтметр у схемах позначають:

Вольтметр в коло приєднують:

• паралельно до споживача електричного струму.
• “плюс” до “плюса”, “мінус” до “мінуса” до джерела струму.

Сучасними вольтметрами можна виміряти напругу до 106 В.

Вправа 39.1. Складові найпростішого електричного кола.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 39.1. 1) Визначте ціну поділки шкали амперметра, верхню та нижню межу вимірювання. Який струм тече через амперметр?

2) За допомогою вольтметрів вимірюється напруга на різних ділянках електричного кола. Визначте ціну поділки шкали кожного вольтметра, верхню та нижню межу вимірювання. Запишіть показання приладів.

Задача 39.2. Під час протікання 10 Кл електрики через нитку розжарення лампи електричне поле виконало роботу 360 Дж. Під якою напругою працює лампа?

Задача 39.3. Автомобільний акумулятор був поставлений на зарядку. Який заряд пройшов через аккумулятор за 8 год за сили струму 5 А?

Задача 39.4. Накреслити електричну схему, що складається з батареї акумуляторів, лампочки, вимикача, амперметра і вольтметра, якими відповідно вимірюють силу струму та напругу на лампочці.

Задача 39.5. Скільки електронів щосекунди проходить через переріз провідника, у якому тече струм 0,32 А?

4. Запитання до уроку.

Запитання 39.1. Що таке сила струму? Поясніть, чому сила струму є скалярною величиною?

Запитання 39.2. Яке явище використовується для визначення одиниці сили струму? Яким приладом вимірюють силу струму?

Запитання 39.3. Як вмикають амперметр у електричне коло? Визначте ціну поділки шкали амперметра,  верхню та нижню межу вимірювань.

Запитання 39.4. Що таке електрична напруга? Яким приладом вимірюють електричну напругу?

Запитання 39.5. Як можна визначити напругу, знаючи роботу струму і електричний заряд?

Запитання 39.6. В яких одиницях градуюють шкалу вольтметра? Поясніть як вмикають вольтметр в електричне коло?

Запитання 39.7. Укажіть, до яких точок у схемі електричного кола, зображеній на рисунку, можна підключити вольтметр для того, щоб виміряти напругу на джерелі струму.

Запитання 39.8. У якому випадку на рисунку амперметр правильно підключено для вимірювання сили струму через лампочку?

5. Домашнє завдання.

Підручник: параграф 27.

Задача 39.6. Якою є напруга на обмотці електродзвоника, якщо під час протікання через неї заряду у 2 Кл, електричне поле виконує роботу 10 Дж? (В. 5 В)

Задача 39.7. Який заряд щосекунди проходить через переріз провідника, якщо сила струму в ньому становить 3 А? (В. 3 Кл)

Задача 39.8. Через амперметр проходить струм 0,4 мкА. Скільки електронів проходить щохвилини через вимірювальний прилад? (В. 15*1013 електронів)

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

Вправа 39.2. Знайдіть пару: електричний прилад та його схематичне позначення в електричній схемі.

Вправа 39.3. Сила струму та електрична напруга.

Задачі середнього рівня складності:

Задача 39.1С. Через переріз провідника за 4 с проходить електричний заряд 16 Кл. Якої сили струм проходить через провідник?

Задача 39.2С. За 12 с через контакти ключа, який вмикає лампочку, пройшов заряд 6 Кл. Струм якої сили протікав через замкнений ключ?

Задача 39.3.С. Якою є напруга на обмотці електродзвоника, якщо під час протікання через неї заряду у 2 Кл, електричне поле виконує роботу 10 Дж?

Задача 39.4.С. Визначте ціну поділки шкали амперметра, верхню та нижню межу вимірювання.

Задачі достатнього рівня складності:

Задача 39.1.Д. У скільки разів напруга 12 кВ більша від напруги 3 мВ?

Задача 39.2.Д. Який заряд пройшов через переріз провідника в колі живлення лампи розжарення, якщо лампа працює за напруги 220 В, а електричне поле за час проходження заряду виконало роботу 13,2 кДж?

Задача 39.3.Д. Сила струму, який живить лампу розжарення, становить 0,8 А. Який заряд проходить через нитку розжарення лампи за 2 с?

7. Для допитливих.

Живі організми, які виробляють електричний струм. В деяких риб є органи, які виробляють електричний струм:

• електричний сом дає розряди напругою до 360В;
• електричний скат -  до 220 В;
• електричний вугор - до 560 В і силою струму 2А.