Лабораторный практикум по теме «Электричество»

физика - 8 класс
лабораторный практикум
«Электричество»
введение
терминология
практические работы
вопросы техники безопасности
дополнительные сведения по теме
Иванова Мая Юрьевна
Учитель физики
МОУ Гимназия № 56
Перечень возможных работ
Сборка электрической цепи и измерение
силы тока на разных её участках
Регулирование силы тока реостатом
Измерение напряжения на различных
участках электрической цепи
Измерение сопротивления проводника
при помощи амперметра и вольтметра
Измерение мощности и работы
тока в электрической цепи
1(1). Сборка электрической цепи и измерение
силы тока на разных её участках

Цель работы: научиться измерять силу

Приборы и материалы: источник тока,

Указания к работе:
1.
Нарисуйте схему электрической цепи, где
предложенные для работы приборы
соединены
последовательно
2.
Соберите электрическую цепь по своей
схеме (сверьтесь с рисунком справа).
Убедитесь в работоспособности цепи.
Снимите показания амперметра.
3.
Теперь подключите амперметр с другой
стороны от лампы и убедитесь, что
показания амперметра такие же.
4.
Оформите работу и особенно выводы в
тетради, запишите
тока и убедиться, что сила тока в
различных последовательно соединённых
участках цепи одинакова.
низковольтная лампа на подставке, ключ,
соединительные провода и амперметр
домашнее задание
1(2)
Условное направление тока в проводниках
В металлических проводниках электрический ток – это
упорядоченное движение электронов; под действием электрического
поля электроны движутся противоположно условному направлению
тока.
В жидкостях и газах под действием электрического поля
движутся ионы, направленное движение положительных ионов
совпадает с условным направлением тока
Если мысленно представить
металлический проводник,
рассматриваемый под большим
увеличением, то «увидим», как
множество свободных электронов
беспорядочно движутся между
ионами в разных направлениях,
как мошкара в стайках летним
вечером, это тепловое движение.
Но стоит появиться
электрическому полю, как оно
оказывает такое же действие, как
«ветерок» на «облачко
мошкары»: продолжая двигаться
хаотично, электроны(почти
одновременно по всему
проводнику) начинают смещаться
в сторону положительного
полюса. Причём, скорость
направленного движения
электронов несколько мм/с, хотя
скорость распространения
электрического поля гораздо
больше – 300 000 км/с.
Электроны не могут
перемещаться со скоростью
поля, потому что им приходится
сталкиваться с ионами
кристаллической решётки
2 (2). Регулирование силы тока реостатом
Сопротивление реостата
зависит от положения
движка.
Будьте внимательны!
Движок реостата может
находиться в двух крайних
положениях:
1 – максимальное,
2 – минимальное
сопротивление реостата.
Если движок реостата будет
в том крайнем положении, в
котором его сопротивление
минимально, то это будет
соответствовать его
отсутствию в цепи, а значит
на других потребителях в
цепи будет большее
напряжение.
2 (1)
напряжения
3(1). ИзмерениеИзмерение
напряжения
на различных участках
электрической цепи
Цель работы:
Измерить напряжение
на участке цепи,
состоящем из двух
последовательно
соединённых
спиралей, и сравнить
его с напряжением на
концах каждого
резистора.
Источник тока
вольтметр
Приборы и
материалы: источник
тока, спирали-резисторы
– 2 штуки, низковольтная
лампа на подставке,
вольтметр, ключ,
лампа
ключ
Соединительные провода
Спираль-резистор
3(2)
4. Измерение сопротивления проводника при
помощи амперметра и вольтметра
Цель работы: научиться измерять сопротивление проводника при
помощи амперметра вольтметра. Убедиться на опыте в том, что
сопротивление резистора не зависит от силы тока в нём и
напряжения на его концах. Повторить закон Ома для участка цепи
Приборы и материалы: источник питания, исследуемый
проводник (небольшая металлическая спираль), амперметр,
вольтметр, реостат, соединительные провода, ключ.
Ход работы: 1. соберите цепь, соединив последовательно источник тока,
амперметр, спираль, реостат, ключ
2. Измерьте силу тока в цепи
3. На участке «спираль» измерьте напряжение
4. Измените сопротивление цепи с помощью реостата и снова измерьте
силу тока и напряжение
5. Используя закон Ома, вычислите сопротивление проводника по данным
каждого измерения
6. Результаты измерений оформите с помощью таблицы
7. Сделайте выводы
Образное представление движения свободных
электронов (маленькие шарики) около положительно
заряженных ионов (большие шары) в металлах
Электрон – самая
маленькая частица,
имеющая
отрицательный заряд
Протон – имеет
положительный заряд,
равный заряду
электрона
Атом – нейтрален,
в нём одинаковое
количество
протонов и
электронов
Атом, потерявший
один или несколько
электронов – это
положительный
ион
Отрицательный
ион получается,
когда атом
приобретает лишние
электроны
1(2). Сборка электрической цепи и измерение силы
тока на её различных участках
Ход работы:
5. В выводе ответьте на контрольные
вопросы:
1). Как включается амперметр
(последовательно или параллельно)
в электрическую цепь?
2). К какой клемме амперметра, «+»
или «-», следует подключать
соединительный провод, идущий от
«+» источника тока?
3). Запишите закон Ома для участка
цепи.
4) Как вы определяли цену деления
шкалы амперметра?
6. Изобразите три схемы, на которых
изобразите последовательно
соединённые две лампочки, источник
тока и ключ, подключая амперметр
1) слева от первой лампы;
2) справа от второй лампы;
3) между лампами.
1(1)
Составьте кроссворд с предлагаемыми словами так,
чтобы он имел ключевое слово по данной теме.
Сопротивление
молекула
Напряжение
Протон
Ампер
Атом
Милликен
Проводник
Электроскоп
Резерфорд
Янтарь
Диэлектрик
электрон
Нарисуйте аналогичную схему и
запишите соответствующие формулы
для этого рисунка
1(2)
Решите задачи

Начертите схему электрической
цепи и укажите знаками «+» и «-»
полярность измерительных
приборов.
Определите сопротивление
медного кабеля длиной 100 м,
одна из проволок которого
намотана на линейку
введение

Повторите терминологию темы

Условное направление тока в проводниках совпадает с движением
положительно заряженных частиц.

В металлических проводниках направленно могут двигаться отрицательно
заряженные частицы - электроны, следовательно условное направление тока
в металлах противоположно направленному движению электронов.

Цена деления шкалы какого-либо прибора определяется по единому правилу:
Выбираем любой интервал на шкале прибора между числами, из большего
числа вычитаем меньшее и делим полученную разность на количество
промежутков, образованных штрихами шкалы между выбранными числами.
Вспомните значки, обозначающие электрические приборы на схемах.
Последовательное соединение проводников
Последовательно соединили
три резистора, имеющих
сопротивления R1, R2, R3,
! обратите внимание на
поведение на данном
участке цепи таких
физических величин, как
Сила тока
напряжение
сопротивление
прибор для измерения силы тока
ВНИМАНИЕ!
Амперметр можно включать
в электрическую цепь
только с другими
потребителями тока
(например, лампами,
резисторами).
В противном случае, при
подключении амперметра к
источнику тока без какоголибо приёмника тока,
соединённого с
амперметром
последовательно, вы
испортите прибор.
Амперметры могут выглядеть поразному, но все включаются
с тем участком, на котором
последовательно
необходимо измерить силу тока.
Важно перед работой с
любым прибором
определить цену деления
его шкалы.
терминология
амперметр
положительный ион
вольтметр
последовательное соединение
источник тока
потребители тока
клемма
сила тока
напряжение
сопротивление
отрицательный ион
схема
электрическая цепь
резистор
электрическое поле
реостат
электрод
параллельное соединение
электрон
Дополнительные сведения
Действия тока
Источник тока
Электрическая цепь с источником тока
Батарейка, аккумулятор, осветительная сеть переменного тока, выпрямитель,
генератор… Назначение источника тока – создать напряжение на зажимах
электрической цепи. При наличии напряжения в цепи возникает электрическое
поле. Оно-то и вызывает направленное движение электрических зарядов –
электрический ток,
3(1)
Помни о закономерностях последовательного (слева) и
параллельного (справа) соединения проводников!!!
Условные обозначения электрических приборов на схемах
амперметр
вольтметр
источник тока
ключ
лампочка
резистор
реостат
соединительный
провод
Прибор для измерения напряжения
Вольтметр подключают
потребителям тока только
параллельно. Этот прибор
обладает очень большим
сопротивлением и если его
подключить последовательно,
то… - ответ на этот вопрос
продумайте самостоятельно.
Электрические схемы
 Любое строение (дом, мост…) или устройство (станок, самолёт,
автомобиль…) создаётся по чертежам. Электрические же цепи
собираются по схемам. Если простую цепь, состоящую из 2-3
элементов, можно изобразить рисунком, то цепь, состоящую из
десятков, тысяч и более элементов, на рисунке не покажешь. Слишком
много места потребуется, да и ничего на таком рисунке не будет
понятно.
Поэтому применяют схемы – специальные чертежи электрических
цепей, на которых для различных потребителей тока есть свои
условные обозначения
Электрическая цепь
Электрическая цепь обычно включает в себя источник тока, ключ
(выключатель) и потребители тока (лампочку, звонок, резистор и т. п.).
За направление электрического тока в цепи условно принимается
движение положительно заряженных частиц – от положительного
полюса источника тока к отрицательному полюсу.
Провода, кабели
Соединительная
цепь: соединительные
провода (в
лабораторных
условиях). В
осветительной сети –
проводка: внутренняя,
укладываемая в стенах
зданий, или наружная.
В промышленном же
масштабе
соединительная цепь –
это сложная кабельная
линия, подвешиваемая
на мачтах линий
электропередачи или
укладываемая под
землёй.
Сопротивление соединительного провода в наших
лабораторных работах пренебрежимо мало.
реостаты
Последовательное соединение двух лампочек
При отключении одной из ламп в цепи последовательного
соединения размыкается вся цепь, вторая лампа также перестаёт
работать.
Предохранители – чувствительные к предельно допустимому току
проводники, перегорают первыми и тем самым размыкают цепь; подключаются
предохранители с потребителями последовательно
Соединение потребителей тока
Сочините ребусы к предложенным
словам и разгадайте имеющиеся:
вольтметр
сопротивление
резистор
электрон
Рихман
Алессандро Вольта
Действия электрического тока:

Появление тока сопровождается различными явлениями, которые называются
действиями тока .

1. Химическое действие – состоит в том, что при прохождении тока через растворы на
электродах осаждаются вещества, содержащиеся в растворе. Это используется для
получения чистых металлов, например, алюминия (рафинирование), для нанесения
покрытий из нержавеющих металлов (гальванопластика) и для получения копий.

2. Магнитное и механическое – в том, что вокруг проводника с током всегда
существует магнитное поле, и такой проводник двигается в поле постоянного магнита – это
используется в электромагнитах и электродвигателях.

3. Тепловое действие – проводник с током нагревается и становится источником тепла;
это используется в нагревательных приборах.

4. Световое действие – при пропускании тока некоторые проводники с большим
сопротивлением и газы начинают светиться. Это используется в осветительных приборах.
Чтобы ток производил нужное действие, его пропускают через соединённые в определённой
последовательности элементы, образующие
электрическую цепь
лампы
Источники тока
1. Химические, в которых энергия химических реакций преобразуется в электрическую; к ним
относятся: а) гальванические элементы – если в раствор соляной кислоты опустить
цинковую и медную пластины, то при взаимодействии кислоты с цинком образуются
положительные ионы Zn, которые уходят в раствор, и сам электрод (пластина) заряжается
отрицательно. Медная пластина, наоборот, теряет отрицательно заряженные ионы Cu и
заряжается положительно. Если эти пластины соединить проводником, то по нему пойдёт
электрический ток; б) аккумуляторы – бывают двух видов: кислотные и щелочные.
Соответственно в раствор серной кислоты опускаются свинцовые пластины и в раствор едкого
кали – железные и никелевые. Сами аккумуляторы ток не вырабатывают, для этого их надо
зарядить – пропустить через них постоянный ток, при этом в результате химических реакций одни
пластины накапливают положительные, а другие – отрицательные заряды. При соединении
заряженных пластин проводником, получаем ток в этом проводнике.
2. Механические – в них энергия механического движения преобразуется в электрическую; к
ним относятся: а) электрофорные машины – за счёт трения пластин при их вращении
происходит разделение зарядов; б) генераторы – при вращении проводника в магнитном поле
создаётся поток электронов.
3. Тепловые – на основе термоэлементов – если спаять проводники из разных металлов и
нагревать место спая, то возникает электрический ток.
4. Световые – на явлении фотоэффекта – если некоторые вещества (селен, кремний, оксид
меди) освещать, то из них светом выбивается поток электронов, который преобразуется в
электрический ток; устройства, в которых это происходит, называются фотоэлементами.
Придумайте задачу, в которой будут участвовать
данные из этих таблиц и решите
2 (1). Регулирование силы тока реостатом
Цель: научиться пользоваться реостатом для изменения силы тока в цепи.


1.
2.
3.
Оборудование: реостат, источник питания, амперметр, низковольтная лампочка на
подставке, соединительные провода, ключ.
Указания к работе:
Рассмотрите внимательно устройство реостата и установите, при каком положении
ползунка сопротивление реостата наибольшее.
Составьте цепь, включив в неё последовательно амперметр, реостат с положением движка
на максимальное сопротивление, источник тока и ключ.
Замкните цепь и отметьте показание амперметра.
4. Уменьшайте сопротивление реостата, плавно и медленно
передвигая его
ползунок (не до конца!)
?
Наблюдайте за показаниями амперметра! – сделайте
правильный вывод.
обращайте внимание на
какое сопротивление и
какой ток рассчитан
реостат !
2(2)
Вопросы техники безопасности
Амперметр в цепь включается только последовательно с другими
потребителями электрического тока, так как амперметр – это
измерительный прибор с очень маленьким сопротивлением. Нарушая
правило, вы испортите прибор и не сможете его восстановить.
Электрическую цепь собирайте строго по заранее продуманной схеме.
Замыкание цепи выполняйте после проверки подключения
амперметра и других приборов.
Чтобы стрелки приборов не отклонялись в противоположную
сторону, соблюдайте полярность. Провод и вся последовательная
«дорога» от «минуса» источника тока соединяется с «минусом»
прибора (амперметра или вольтметра), аналогично «плюс» с
«плюсом».
При выведении реостата на минимум сопротивления,
необходимо включать последовательно к нему ещё какой-либо
потребитель, чтобы амперметр обязательно в этой ситуации был
подключен к источнику тока последовательно с этим
потребителем.
Домашнее задание к работе «Регулирование
силы тока в цепи реостатом»:
1.
Как определить максимальное
сопротивление реостата
изображённого на рисунке?
2.
3.
Перечислите типы реостатов.
Что показывал бы вольтметр, при
подключении к реостату в цепь
этой работы. Проверьте
практически.
4.
Составьте тест из 7 вопросов по
данной теме.
Почему для изготовления
реостатов чаще используют
никелин и нихром? Рассмотрите
таблицу.
В каких единицах измеряется
удельное сопротивление
проводника?
5.
6.
3(2). Измерение напряжения на различных
участках электрической цепи
Указания к работе:
Дополнительное задание:
1. Нарисуйте схему соединения
данных приборов (без
вольтметра) последовательно
и соберите по этой схеме цепь.
Замкните её.
2. Измерьте напряжение на
каждой спирали отдельно и на
участке цепи, состоящем из
двух спиралей.
3. Вычислите сумму напряжений
на каждой спирали и сравните
её с общим для двух спиралей
напряжением.
4. Сделайте вывод
5. Нарисуйте схемы
изображённых электрических
цепей и расставьте «+» и «-» на
зажимах приборов
3(1)
Проволочная нить рассказывает…



На ладони – маленькая бумажная полоска с двумя
торчащими тоненькими медными «усиками». От усиков
внутрь бумажного пакета тянется тончайшая (в несколько
сотых долей миллиметра) проволочная нить из сплав с
большим удельным сопротивлением, уложенная
спиралью. Эту нить инженеры называют проволочным
датчиком. Он помогает «выведать2 у детали машин
многие тайны, очень важные для их конструктора.
Датчик наклеивают специальным клеем на деталь и он
начинает «жить» одной жизнью с нею. Если деталь
изгибают, сжимают или растягивают, эти же
«превращения» происходят и с датчиком. При этом
соответственно меняется и электрическое сопротивление
датчика. Действительно, когда датчик, например,
растягивается, его проволочка становится длиннее и
тоньше, сопротивление возрастает, а сила тока в цепи
уменьшается. Именно для того, чтобы удлинение
проволоки и соответственно изменение силы тока было
бы больше, проволоку изгибают в виде нескольких петель.
С помощью датчиков можно очень точно взвешивать
детали машин или даже сами машины. При взвешивании
небольших деталей датчик наклеивают на стальные
пластины, которые под действием силы тяжести детали
прогибаются. Когда взвешивают, например, самолёт или
железнодорожный вагон, датчики наклеивают на стальной
столбик, который сжимается под действием силы тяжести
груза. Железнодорожные вагоны можно взвешивать на
ходу, не расцепляя состав…(Физика - юным, М.
«Просвещение»,1980, составитель М.Н. Алексеева)
Цель работы:
научиться измерять сопротивление проводника при
помощи амперметра и вольтметра. Убедиться на
опыте, что R проводника не зависит от
на его концах.

I в нём и U
оборудование: источник питания,
исследуемый проводник, амперметр, вольтметр,
реостат, ключ, соединительные провода.
Ход работы:
1.
Определите длину медного провода в бухте.