Урок физики по теме «Работа и мощность тока»

Урок физики по теме «Работа и мощность тока» I курс.

Цели: 

Выяснить от чего зависит работа и мощность тока, выявить закон Джоуля-Ленца исходя из классической электронной теории.

Развить интеллект учащихся при наблюдении опытов и решении задач, умение устанавливать причинно-следственную связь.

Тип: Урок комплексного использования знаний.

Оборудование: доска, учебник, источник тока (4В), лампа на подставке, амперметр, ключ, реостат, часы с секундной стрелкой.

Ход урока:

Организация начала урока.

Вступительное слово учителя:

Сегодня на уроке мы познакомимся с понятиями работы электрического тока и выведем формулу для расчета работы тока. Определим мощность, работу тока, выделенное количество теплоты в лампе используя амперметр, вольтметр и часы.

Открываем тетрадь и записываем число и тему урока «Работа и мощность тока». 

Проверка выполнения домашнего задания – фронтальный опрос.

Вопросы:

Что называют электрическим током? (упорядоченное движение частиц)

Что такое сила тока? (заряд перенесенный в единицу времени)

Перечислите какие действия оказывает электрический ток? (проводник, по которому течет ток нагревается, электрический ток может изменять химический состав продукта, ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагничивает тела, это действие тока называют магнетическими)

Сформулируйте закон Ома для участка цепи. (сила тока на участке цепи прямо пропорциональна приложенному к нему напряжению и обратно пропорциональна  сопротивлению этого участка: I=U/R

Какие вы знаете наиболее простые и часто встречаемые способы соединения проводников (последовательное и параллельное соединение)

Почему лампы в квартире соединены параллельно? (при параллельном соединении выход из строя одного прибора не отражается на работе остальных, тогда как при последовательном соединении выход из строя одного прибора размыкает цепь)

Подготовка к активной учебно-познавательной деятельности на основном этапе урока.

И так, ток оказывает химическое, магнитное, тепловое, световое действие. При этом ток совершает работу? (да, совершает)

Приведите пример , где ток совершает работу?( вентилятор, миксер, электрический чайник, стартер, лампа и т.д.)

Давайте подумаем, от чего зависит работа тока?(A̴  U; A̴  I; A̴ t )

Усвоение новых знаний 

При упорядоченном движении в проводнике электрическое поле совершает работу. Её принято называть работой тока. Пусть за время Δt через поперечное сечение проводника проходит заряд Δq. Электрическое поле совершает при этом работу  A= ΔqU , так как сила тока I=Δq/Δt , то эта работа равна : A=IUΔt .

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжение и времени, в течении которого тек ток.

Согласно закону сохранения энергии эта работа должна быть равна изменению энергии рассматриваемого участка цепи. Поэтому энергия, выделяемая на данном участке цепи за время Δt, равна работе тока.

Если на участке цепи не совершается механическая работа и ток не происходит химических действий, то происходит полное нагревание проводника. Нагреты проводник отдает тепло окружающим телам A=IUΔt=I^2RΔt=U^2/R ∙Δt=Q

Закон, определяющий количество теплоты, которое выделяет проводник с током в окружающую среду, был впервые установлен экспериментально английским ученым Д. Джоулем и русским ученым Э.Х Ленцем. 

Закон Джоуля-Ленца формулируется следующим образом: количество теплоты, выделяемой проводником тока, сопротивление проводника и времени прохождения тока по проводнику:

Q=I^2∙R∙Δt

Мы получим этот закон с помощью рассуждений, основанных на законе сохранения энергии.

Любой электрический прибор рассчитан на потребление определенной энергии в единицу времени. Поэтому наряду с работой тока, очень важное значение имеет понятие мощность тока. Мощность тока равна отношению работы тока ко времени прохождения тока.

P=A/ Δt=IUΔt/Δt=IU=I^2R=U^2/R

На большинстве приборов указана потребляемая ими мощность 

Для измерения мощности нужны: амперметр и вольтметр – это сочетается в амперметре.

В быту работу тока измеряют с помощью специального 

прибора – электрическим счетчиком электроэнергии. В его устройстве как бы сочетается три прибора, которые необходимы для измерения работы вольтметр, амперметр и часы.

Первичная проверка учащихся усвоения нового материала.

Кратковременная лабораторная работа «Измерение мощности и работы тока в электрической лампе».

Указание к работе:

Соберите цель из источника питания, лампы, амперметра и ключа, соедините все последовательно.

Измерьте вольтметром напряжение на лампе.

Начертите в тетради схему собранной цепи и запишите показание приборов.

Вычислите мощность тока в лампе.

Запишите время включения и выключения лампы. По времени её горения и мощности определите работу тока в лампе.

По закону Джоуля-Ленца вычислите количество теплоты, выделяемой нитью накала лампы.

Закрепление материала.

«Знаете ли Вы»

Из всех устройств потребляющих электроэнергию, небольшие потери возникают при применении лампы накаливания. В них только 5% поступающей энергии преобразуется в свет, а остальные 95% рассеиваются в виде тепла. При таком КПД для свечения лампочки в 60Вт в течении года около 1м3  сгоревшего газа преобразуется в свет, а остальные 16,6 м3  истрачены на бесполезное тепло. Учитывая , что расчет был сделан только для одной лампочки средней мощности, легко представить себе сколько бесполезно растрачивается энергии и тепла в городе, стране и мире только на освещение, сколько вредных газов вместе с этим выбрасывается в атмосферу.

Немало энергии бесполезно расходуется и в проводящих проводах. В зависимости от типа электрической цепи , её сопротивления, мощности и нагрузки потери могут составлять от 4до 25%. Обычно провода изготавливают из меди и алюминия. Наиболее предпочтительны по своим электрическим  и механическим свойствам медные провода. Их удельное сопротивление меньше, чем у алюминия, они удобны для монтажа белее прочные.

И так, мы выяснили, от чего зависит работа мощности тока, узнали много формул и теперь все обобщим и таблицу, предложенную на доске.



№

Физическая величина

Обозначение 

Формула

Единица измерения СИ

1

Сила тока

I

I=Δq/Δt

А

2

Напряжение

U

U=A/q

В

3

Сопротивление

R

R=U/I

Ом

4

Закон Ома

I

I=U/R

А=В/Ом

5

Работа эл. тока

A

A=IUΔt

Дж

6

Мощность

P

P=UI

Вт

7

Количество теплоты

Q

	Q=I2 RΔt

Дж

(10кл. стр. 362)

А теперь то, что изучили на уроке, мы закрепим при решении задач.









Задача 1. Какую работу совершает ток в электродвигателе вентилятора за 30с, если при напряжении 220В сила тока в двигателе 100мА

Дано:

t = 30c

U=220B

I=100мА

СИ:







0,1 А

Решение: 

А=IUΔt

A=0,1A∙220B∙30c= 660 Дж

Найти:  А- ?                                               Ответ: А= 660Дж.

Задача 2. Паяльник имеет сопротивление 440Ом и рассчитан на напряжение 220В. Какое количество теплоты выделит паяльник за 20с.

Дано:

R=440Ом

U=220B

t =20c

Решение:

Q=I2RΔt ; I= U/R; Q=U2/R Δt

Q=2202/440∙20=2200 Дж

Найти: Q- ?            Ответ: 2,2 кДж

Обобщение и систематизация знаний.

Что называют работой тока?

Что такое мощность тока?

Как рассчитать мощность тока?

В каких единицах выражается мощность тока?

С помощью какого прибора измеряют работу тока?

Подведение итогов:

Учитель спрашивает: какие есть вопросы, кому что не ясно, объявляет оценки за работу на уроке. 

Домашнее задание : §106, №806 (А.П. Рынкевич.  Сборник задач по физике для 8-10 классов средней школы .-12-е изд. –М.: Просвещение, 1988)

		

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	

Список использованных источников

Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский .Физика 10 класс: Учебник для 10класса общеобразовательных учреждений. 17издание: Москва «Просвящение» 2008

 В.А. Волков 10кл. Универсальные поурочные разработки по физике : Москва «Вако-2007»

А.П. Рынкевич.  Сборник задач по физике для 8-10 классов средней школы .-12-е изд. –М.: Просвещение, 1988



7