Конспект урока по физике на тему "Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома". (8 класс, физика)

Предмет: Физика.

Класс: 8.

Учитель: Елакова Галина Владимировна.

Место работы: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №7» г. Канаш Чувашской Республики.                   

  Тема урока: «Зависимость силы тока от напряжения. Закон Ома».

Основной материал. Установление на опыте зависимости силы тока от напряжения и от сопротивления. Закон Ома для участка цепи.

Цели:

Образовательная:

-Экспериментально установить зависимость между физическими величинами – силой тока, электрическим сопротивлением и электрическим напряжением.

-Изучить закон Ома для участка цепи.

-Привести все знания в логическую последовательную систему, углубить и закрепить знания.

-Повторить основные понятия и формулы темы, систематизировать материал.

-Продолжить формирование умений, применять теоретические знания при решении разных типов задач, применять нужную формулу, оперировать числовыми данными.

-Формирование у учащихся целого ряда умственных действий, умение находить выход из сложившийся ситуации, решать качественные задачи, выяснение знаний в соотношениях между единицами физических величин.

-Умение формулировать, красиво и правильно произносить определения и физические законы, результаты опытов.

_Развивать познавательный интерес к физике.

Воспитательная:

-Воспитание интереса к научным знаниям, изучению предмета физики.

-Развитие способностей к исследовательскому труду.

  Оборудование: L- микро набор «Электричество», экран, компьютер, мультимедийный проектор.

      Вы узнаете:

Как Ом открыл свой закон.

Как зависит сила тока от сопротивления.

Какая зависимость существует между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Что такое короткое замыкание.

      Вы вспомните:

Что такое сила тока, напряжение и сопротивление.

Какая величина характеризует электрическое поле.

Какая величина характеризует электрический ток.

Какая величина характеризует сам проводник.

Что сила тока в проводнике зависит не только от напряжения, но и от свойств самого проводника.

Что связь между силой тока и напряжением была установлена на опыте.

Что сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению.

Что сила тока зависит также и от сопротивления проводника.

Учитель: На предыдущих уроках мы познакомились с основными величинами, характеризующими электрическую цепь. Цель нашего урока - экспериментально установить зависимость между физическими величинами – силой тока, электрическим сопротивлением и электрическим напряжением. Выясним, кто впервые установил эту зависимость.  (Слайд) Георг Симон Ом (1787-1854) - немецкий физик, автор основного закона электрической цепи - закон Ома (видео, Классная физика? ссылка на источник «Класс!ная физика» обязательна: http://class-fizika.ru/vf.html)

 

    Ом Георг Симон (1787-1854) – немецкий физик, автор одного из основных законов, определяющих электрические токи в металлических проводниках. С юных лет Ом привык творчески относиться к любой работе. В 17 лет Ом становится учителем математики. Проводя занятия со школьниками, Георг продолжает совершенствовать свои знания по математике, физике, химии и философии, изучает труды корифеев науки. Попробуем мысленно перенестись в двадцатые годы XIX века! Тогда электрические токи в проводниках были, уже известны, уже существовали источники тока (батареи гальванических элементов), датский физик Х. К. Эрстед открыл, что электрический ток оказывает действие на стрелку компаса, но что собой представляет этот ток, как его измерять, от чего он зависит – об этом физики почти ничего не знали. Не было не только никаких измерительных приборов, но даже ещё и терминов «сила тока», «напряжение», «сопротивление». На протяжении более четверти века после создания первого источника электрического тока, вольтова столба, многие физики ошибочно считали, что проводник является «чисто пассивной частью электрической цепи». Такое мнение господствовало вплоть до сороковых годов девятнадцатого столетия. Ома это не смутило, и он приступил к опытам.

    Ому нужен был прибор, позволявший измерять силу электрического тока. Незаурядная эрудиция и мастерство позволили ему решить эту нелёгкую задачу. Ему удалось найти настолько оригинальное техническое решение, что позднее физики справедливо назвали прибор Ома «первым прибором для электрических измерений».

Ом многократно повторял эксперименты с различными проводниками, концы которых он помещал в фарфоровые чашечки со ртутью, тем самым замыкая цепь (на фото внизу слева). Но особенно важное наблюдение Ома заключалось в следующем: изменяя длину проводника, он доказал, что, выражаясь современной терминологией, сила тока обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи. Так звучит уже знакомая нам формулировка закона Ома, впервые опубликованная им в 1827 г.
Открытие Ома, давшее возможность впервые количественно изучать токи, имело и имеет огромное значение для науки! Все теоретические и опытные проверки открытых им закономерностей, показали полную их точность!

   Работу Ома в Германии встретили очень хорошо. В 1833 году ученый был уже профессором политехнической школы в Нюрнберге. Однако за рубежом, особенно во Франции и Англии, работы Ома долгое время оставались неизвестными. Через 10 лет после появления его работы французский физик Пулье на основе экспериментов пришел к таким же выводам. Но Пулье было указано, что установленный им закон еще в 1827 г. был открыт Омом. Любопытно, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под именем закона Пулье.

   Раньше всех из зарубежных учёных, заслуги Ома признали русские физики Э. Х. Ленц и

Б. С. Якоби. На Электротехническом съезде в Париже в 1881 г. единицу электрического сопротивления назвали 1 Ом.
О значении этих работ профессор Мюнхенского университета Е. Ломмель при открытии памятника Ому в 1895 г. сказал так: «Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал её в руки современников».

 Преданность науке со стороны Ома была столь велика, что за всю жизнь он так и не создал собственной семьи.  Родной брат Георга Мартин также прославился в науке, став известным математиком.

  Постепенно, сначала в России, а затем и в других странах, теория Ома получила полное признание. Закон Ома внес такую ясность в правила расчета токов и напряжений в электрических цепях, что американский ученый Дж. Генри, узнав об открытиях Ома, не удержался от восклицания: «Когда я первый раз прочел теорию Ома, то она мне показалась молнией, вдруг осветившей комнату, погруженную во мрак».

     Приобретенными знаниями Ом щедро делился со своими учениками, среди которых       оказалось немало известных ученых, например, математик П. Дирихле и астроном Е. Гейс.

 

    О значении исследований Ома точно сказал профессор физики Мюнхенского университета Е. Ломмель при открытии памятника ученому в 1895 году: "Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы. Ом вырвал у природы так долго скрываемую тайну и передал ее в руки современников".

    Учитель: Как понять закон Ома? Как зависит сила тока от сопротивления? Как связаны между собой сила тока, напряжение и сопротивление?

Ответ на поставленный вопрос можно получить из опыта. Составим цепь, взяв в качестве источника тока аккумулятор и по очереди включают проводники, обладающие сопротивлением 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом.

Вывод: Вольтметр, подключаемый к концам этих проводников, показывает одинаковое напряжение (внутреннее сопротивление аккумулятора очень мало).

  При другом источнике тока постоянное напряжение следует поддерживать при помощи потенциометра, реостата, каждый раз привлекаю внимание на то, что измерения приводят при одном и том же напряжении. Силу тока измеряем амперметром. Анализируя результаты делаем вывод: сила тока на концах проводника обратно пропорциональна сопротивлению проводника.

  

Свой знаменитый закон Ом вывел экспериментальным путём. Проведём несложный опыт.

Соберём электрическую цепь, в которой источником тока будет аккумулятор, а прибором для измерения тока – последовательно включенный в цепь амперметр. Нагрузкой служит спираль из проволоки. Напряжение будем измерять с помощью вольтметра, включенного параллельно спирали. Замкнём с помощью ключа электрическую цепь и запишем показания приборов. Подключим к первому аккумулятору второй с точно такими же параметрами. Снова замкнём цепь. Приборы покажут, что и сила тока, и напряжение увеличились в 2 раза. Если к 2 аккумуляторам добавить ещё один такой же, сила тока увеличится втрое, напряжение тоже утроится.

Вывод: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению, приложенному к концам проводника.

 В нашем опыте величина сопротивления оставалась постоянной. Мы меняли лишь величину тока и напряжения на участке проводника. Оставим лишь один аккумулятор. Но в качестве нагрузки будем использовать спирали из разных материалов. Их сопротивления отличаются. Поочерёдно подключая их, также запишем показания приборов. Мы увидим, что здесь всё наоборот. Чем больше величина сопротивления, тем меньше сила тока.

Вывод: Сила тока в цепи обратно пропорциональна сопротивлению.

Итак, наш опыт позволил нам установить зависимость силы тока от величины напряжения и сопротивления. Делаем общий вывод и записываем закон Ома для участка цепи.

Опытным путём Ом установил взаимосвязь между этими основными параметрами электрической цепи: «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению на этом участке».

I = U/R; Это и есть формула закона Ома для участка цепи.

R = U/I - формула сопротивления;

U = IR - формула напряжения. Чтобы найти напряжение U на концах участка цепи, надо силу тока I на этом участке умножить на его сопротивление R.

 

 

 

 

Разделим треугольник на 3 части. Впишем в каждую из них величины, входящие в закон Ома - так, как показано на рисунке.

Закроем величину, которую нужно найти. Если оставшиеся величины находятся на одном уровне, то их нужно перемножить. Если же они располагаются на разных уровнях, то величину, расположенную выше, необходимо разделить на нижнюю.

   Учитель: Чтобы интуитивно понять закон Ома, обратимся к аналогии представления тока в виде жидкости. Именно так думал Георг Ом, когда проводил опыты, благодаря которым был открыт закон, названный его именем. Представим, что ток – это не движение частиц-носителей заряда в проводнике, а движение потока воды в трубе.  Сначала воду насосом поднимают на водокачку, а оттуда, под действием потенциальной энергии, она стремиться вниз и течет по трубе. Причем, чем выше насос закачает воду, тем быстрее она потечет в трубе. Отсюда следует вывод, что скорость потока воды (сила тока в проводе) будет тем больше, чем больше потенциальная энергия воды (разность потенциалов).

 

 Учитель: А что произойдёт, если сопротивление внешней цепи вдруг станет равно нулю?

В повседневной жизни мы можем наблюдать это, если, например, повреждается электрическая изоляция проводов, и они замыкаются между собой. Возникает явление, которое называется коротким замыканием. Ток, называемый током короткого замыкания, будет чрезвычайно большим. При этом выделится большое количество теплоты, которое может привести к пожару. Чтобы этого не случилось, в цепи ставят устройства, называемые предохранителями. Они устроены так, что способны разорвать электрическую цепь в момент короткого замыкания.

   При уменьшении сопротивления сила тока возрастает. Если сила тока превысит допустимое для данной цепи значение, включенные в нее приборы могут выйти из строя; провода при этом могут раскалиться и стать причиной пожара. Именно такая ситуация возникает при коротком замыкании. Так называют соединение двух точек электрической цепи, находящихся под некоторым напряжением, коротким проводником, обладающим очень малым сопротивлением.

    Короткое замыкание может возникнуть при соприкосновении оголенных проводов, при небрежном ремонте проводки под током, при большом скоплении пыли на монтажных платах и даже при случайном попадании какого-нибудь насекомого внутрь прибора.

               Закрепление нового материала.

1. Сформулируйте закон Ома.

 2. Как изменится сила тока на участке цепи, если при неизменном сопротивлении увеличить напряжение на его концах?

3. Как изменится сила тока, если при неизменном напряжении увеличить сопротивление участка цепи?

 4. Как с помощью вольтметра и амперметра можно измерить сопротивление проводника? 5. По какой формуле находится напряжение, если известны сила тока и сопротивление данного участка?

6. Что называют коротким замыканием? Почему при этом увеличивается сила тока?

  Криптограмма.

Отгадав ключевые слова и заменив числа буквами, вы сможете прочитать физический закон и фамилию ученого, открывшего этот закон (см. рис.)

  Значение ключевых слов:

1. Единица количества электричества: 8 – 17 - 9 - 12 – 22.

2. Физическая величина, измеряемая вольтами: 22 – 24 – 13- 14 – 23 – 5 – 4 – 22 – 7 – 4.

3. Место на источнике тока, на котором накапливаются электрические заряженные частицы: 13 – 12 – 9 – 11 – 15.

4. Прибор, служащий для обнаружения в цепи электрического тока:

3 -24 -9 -25 -2 -24 -22 -12 -12 -10 – 4 – 16 – 14.

5. Металл, обладающий весьма малым удельным сопротивлением:

  15 – 4 – 14 – 4 – 1 – 14 – 12.

6. Сплав с высоким удельным сопротивлением: 22 – 7 – 18 – 14 – 12 – 10.

7. Покрытие проводника, препятствующее электрическому контакту этого проводника с окружающими телами:7 -6 – 12 – 9 – 23 – 19 – 7 – 23.

8. Раздел физики: 21- 9 – 4 – 8 – 16 – 14 – 7 – 20 – 4 – 15 – 16 – 2 – 12.

 

											15		7
								9		24			16				12		8
			24					2			17		20				24		15	16		8
			4					19		4	13			7					13	14		23
	10		12					13		14	12			13			12		14	19		7	12
	22		24		9			25		22	24						22		24	13		14	23
5	4		22		7			11									22		24			8	12	22
19		24	18					21		16							12		3	12			17	20
		24	15			16		8		24					7				12	1		14	24
		16	22	12					13			14				12	13		12	14		19	7
			12	22				24	9			25				22	24			4		3
			12				15		12			13				14	12	16			7	2
							9		4			22				7	11	*
												12				10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Криптограмма. Ключевые слова:

 1. Кулон.

2. Напряжение.

3. Полюс.

4. Гальванометр.

5. Серебро.

6. Нихром.

7. Изоляция.

8. Электричество.

Зашифровано: «Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению. Ом».

  Подведение итогов урока.

 

Литература:

1. Алексеева М. Н./ Физика – юным: Теплота. Электричество. Книга для внеклассного чтения. 7 кл./Сост. М. Н. Алексеева. – М.: Просвещение, 1980. – 160 с.

2. Кириллова В.Г.: «Книга для чтения по физике»: Учеб. пособие для учащихся 6-7 кл. сред. шк./ Сост. И. Г. Кириллова. – 3-е изд., перераб. – М.: Просвещение, 1986. – 207 с.

5. Источник: из книги В. Карцева " Приключения великих уравнений»

 «Класс!ная физика» обязательна: http://class-fizika.ru/8_el14.html

«Класс!ная физика» обязательна: http://class-fizika.ru/8_el0.html

 

 

Скачано с www.znanio.ru