Тема: Работа и мощность электрического тока. 8 класс Цели и

Тема: Работа и мощность электрического тока. 8 класс
Цели и задачи:
1. Формирование начальных знаний для построения современной научной картины мира –
о видах, строении и формах движения материи.
2. Способствовать формированию теоретического мышления учащихся.
3. Связь основных физических величин в формулах, определяющих работу и мощность.
4. Показать зависимость физических величин в формулах связи друг от друга.
5. Приобретение полезных практических знаний о счетчике электрической энергии и
необходимости экономного расходования электроэнергии и путями решения этой
проблемы в настоящее время.
6. Умение сравнивать наблюдаемое с теоретическими знаниями.
7. Умение рассчитывать числовые значения физических величин
8. Умение правильно пользоваться физическими приборами.
9. Способствовать развитию устойчивого, познавательного интереса к физике как науке.
Демонстрация: амперметр, лампочка, вольтметр, источник постоянного тока.
А
+
V
−
План урока
Методы и приемы
1. Орг.момент – 2 мин.
2. Проверка дом-го задания – 10 мин.
Карточки, рассказ, беседа.
3. Объяснение нового материала – 16 мин. Рассказ, беседа, демонстрация.
4. Задание на дом – 2 мин.
5. Закрепление нового мат-ла и решение
задач по новой теме – 15 мин.
Беседа.
45 мин.
2. Ученик на месте решает задачу по карточке.
Найти сопротивление между точками А и Д, если каждое из трех сопротивлений равно 1
Ом.
R = 10 м
1
1
1
1
n
n=3
—— = —— + —— + —— = ——
RАД
R1
R2
R3
R
RАД - ?
RАД = R/n ≈ 0,33 Ом
У доски ученик решает упр. 65 (1).
R1 = 10 Ом
Rобщ = R/n = 18,3 Ом
R2 = 15 Ом
R3 = 30 Ом
Rобщ - ?
Третий ученик на доске выводит формулу расчета сопротивления для цепи с
параллельным соединением проводников.
I = I1 + I2
(1)
U = U1 = U2
(2)
По закону Ома
I1 = U1/R1
I2 = U2/R2
I = U/R учитывая (1) запишем U/R = U1/R1 + U2/R2 сократим на U и, учитывая (2),
1
1
1
—— = —— + ——
R
R1
R2
Вопросы:
1. Какое соединение называется параллельным? Изобразите его на схеме.
2. Какая из эл-х величин одинакова для всех проводников, соединенных параллельно?
(U = U1 = U2).
3. Как выражается сила тока в цепи до ее разветвления через силы токов в отдельных
ветвях разветвления? (I = I1 + I2)
4. Как рассчитать сопротивление участка цепи, состоящего из двух проводников,
соединенных параллельно? (1/R = 1/R1 + 1/R2; R = R1R2/R1 + R2; R = R1/n, где n = 2,
R1 = R2).
5. Какие напряжения используют для освещения и бытовых нужд? (127 В и 220 В).
6. Как включают эл. лампы и бытовые эл-е приборы в сеть? (параллельно).
3. В любом источнике эл-го тока происходит превращение какого-либо вида энергии (не
электрической природы) в электрическую, например, в гальваническом элементе в эл-ю
энергию превращается химическая энергия. В эл-ой же цепи эл-я энергия превращается в
другие виды энергии, например, в нагревательных приборах эл-я энергия превращается во
внутреннюю, в электродвигателе – в механическую. (предложить ученикам самим
привести примеры превращения энергии).
Во всех случаях, когда происходит
превращение одного вида энергии в другой, совершается работа. Величина работы, как
уже известно, есть мера превращения энергии из одного вида в другой. В электрической
цепи мерой превращения эл-ой энергии в другие виды энергии является работа эл-го тока.
Вопрос уч-ся: что представляет собой эл-й ток в металлах? Упорядоченное
движение заряженных частиц под действием сил эл-го поля.
Напряжение на концах какого-нибудь участка цепи равно работе, совершаемой в
этом участке при прохождении по нему одного кулона электричества. Чтобы определить
работу эл-го тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка
цепи умножить на кол-во эл-ва, прошедшее по нему. A = Uq, где A – работа эл-го тока, U
– напряжение, q – кол-во эл-ва. (записать формулу на доске и уч-м в тетрадь). Из
формулы видно, что чем больше напряжение и кол-во электричества, тем больше работа
эл-го тока. Существует прямая зависимость. Мы знаем, что q = It, используя это
соотношение, получим A = UIt, где U – напряжение, I – сила тока, t – время прохождения
тока по цепи. (записать формулу на доске и уч-м в тетрадь). Работа эл-го тока на участке
цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время, в
течение которого совершалась работа.
1 Дж = 1 В ∙ А ∙ с
Для измерения работы используют три прибора: вольтметр, амперметр и часы, но их
можно заменить специальным пробором – счетчиком электроэнергии.
Вопрос к ученикам: а как можно экономно использовать электроэнергию?
Счетчик вкл. в цепь последовательно. (?)
Мощность электрического тока
В механике мощность определялась как N = A/t, следовательно
чтобы найти мощность, надо работу разделить на время. Обозначим N как P.
P = A/t
(1)
Работа эл-го тока, как мы уже знаем равна: A = UIt, подставим в (1), получим
UIt
P = ——
: t => P = UI
(2) –прямая зависимость
t
Мощность электрического тока равна произведению напряжения на силу тока. (вывод
формулы записать на доске, а уч-м в тетрадь).
Единица измерения: 1 Ватт = [Вт]
1 Вт = 1 Дж/с
Из (2) видно, что 1 Вт = 1В ∙ 1А ∙ t
1 гектоватт (гВт) = 100 Вт
1 киловатт (кВт) = 1000 Вт
1 мегаватт (МВт) = 1000000 Вт
В старые времена использовали такую ед-цу измерения мощности: 1 лошадиная сила =
745,7 Вт
На примере демонстрационного опыта, определим мощность лампочки. Показать
демонстрацию, схему и вычисления записать на доске и в тетради. Обратить внимание
уч-ся на правильность сборки эл-ой цепи, (вольтметр – параллельно, амперметр –
последовательно) источник + → амперметр + → лампочка → ключ. Параллельно
лампочке вольтметр. Мощность эл-го тока измеряют ваттметром. Теперь рассмотрим
примеры решения задач по новой теме:
t = 1 ч = 3600 с
A = UIt
I=5А
А = 220 В ∙ 5 А ∙ 3600 с ≈ 4000000 Дж
U = 220 В
Работа двигателя A1, равная полезной работе тока, составляет 80
КПД = 80 %
% от всей работы тока.
A1 = А ∙ КПД
A1 - ?
A1 = 4000000 Дж ∙ 80 % / 1000 % = 3200000 Дж = 3,2 ∙ 106 Дж =
3,2 ∙ 103 кДж
Упр. 67 (1)
U = 127 В
P = UI
I = 0,60 А
Р = 127 В ∙ 0,60 А = 76,2 Вт
P-?
4. Д/з § 50, 51, 52, № 54.
5. Вопросы:
1. Как зависит работа тока на участке цепи от напряжения и кол-ва эл-ва? (А = Uq)
2. Как выразить работу тока через напряжение, силу тока и время? (А = UIt)
3. Как рассчитать мощность? (P = UI)
4. Что принимают за единицу мощности? 1 Вт
Решение задач.
1)
t = 30 мин = 1800 с A = UIt
I = 0,50 А
А = 12 В ∙ 0,50 А ∙ 1800 с = 10800 Дж = 10,8 кДж
U = 12 В
A-?
2) Подсчитайте работу, совершаемую эл-м током в лампочке карманного фонаря за 5 мин,
если напряжение на лампочке 3,5 В, а сила тока 0,25 А.
t = 5 мин = 300 с
A = UIt
U = 3,5 В
А = 3,5 В ∙ 0,25 А ∙ 300 с = 262,5 Дж
I = 0,25 А
A-?
3) упр. 27 (2)
U = 220 В
P = UI
I=3А
Р = 220 В ∙ 3 А = 660 Вт
P-?
4)
P1 = 100 Вт
P2 = 25 Вт
U = 220 В
I1 - ?
I2 - ?
P1 = UI1; I1 = P1/U
P2 = UI2; I2 = P2/U
I2 = 100 Вт/220 В = 0,45 А
I2 = 25 Вт/220 В = 0,11 А
0,45 > 0,11 => I1 > I2