Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца

Раздел долгосрочного плана: 10.3А            Постоянный ток

Школа:

Дата:

ФИО учителя: 

Класс:10

Количество присутствующих:

отсутствующих:

Тема урока

Работа и мощность  электрического тока. Закон Джоуля –Ленца. КПД источника тока

Цели обучения, которые достигаются на данном  уроке (ссылка на учебную программу)

10.4.2.7 применять формулы работы, мощности и КПД источника тока при  решении задач

Цели урока

Объяснять, что называется работой и мощностью тока.

Рассчитывать количество теплоты, выделяющееся при прохождении тока по проводнику

Языковые цели

Предметная лексика и терминология

Электродвижущая сила, работа, мощность тока, узел, контур, независимый, уравнения, ветвь, падение напряжения, сумма ЭДС в контуре

Учащиеся могут:

Объяснять, как зависит количество теплоты от тока, сопротивления и напряжения на концах проводника

Полезные выражения для диалогов и письма:

При увеличении силы тока в два раза, количество теплоты, которое выделяется в проводнике…

Привитие ценностей

Привитие ценностей осуществляется посредством/через привитие основ уважения и сотрудничества при совместном планировании эксперимента при работе в группах, а также в ходе выслушивания и анализа идей других групп.

Межпредметные связи

Межпредметная связь на уроке реализуется при помощи использования сквозных тем с химией. Урок имеет тесную взаимосвязь с этим предметом, поскольку на уроке обсуждаются строение металлов, кристаллическая решетка металлов.

Навыки использования ИКТ

В ходе проведения данного урока учащиеся улучшат навыки работы с программным обеспечением, необходимым для презентации идей. Также будут развиваться навыки поиска информации.

Предварительные

знания

Учащиеся из курса физики 8 класса хорошо знакомы с основными понятиями и законами электродинамики.

Ход урока

Запланированные этапы урока

Запланированная деятельность на уроке

Ресурсы

Начало урока

0-6 мин

Обзор формул для нахождения величин, характеризующих проводник и протекающий в нем ток.

Заполнение таблицы.

Материалы этой таблицы помогут нам при выводе формул и решении задач на сегодняшнем уроке.

Раздаточный материал – таблица с пропусками

Середина урока

6-12 мин

12-20 мин

Обсуждение нового материала

Итак, мы вспомнили, что электрическое поле способно переместить заряженную частицу вдоль силовой линии, а значит оно (поле) может совершать работу. Это составляет понятие- работа тока.

Работа тока – работа электрического поля по перемещению заряженных частиц внутри проводника.

Как вычислить работу тока?

Надо найти работу электрического поля по перемещению заряда ?q из одной точки в другую , разность потенциалов между которыми U, т.е. из определения силы тока:

Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого совершалась работа.

Электрический ток нагревает проводник. Почему проводник нагревается? (слайд №3)

Электрическое поле действует с силой на свободные электроны, которые начинают двигаться упорядоченно, одновременно участвуя в хаотическом движении, ускоряясь в промежутках между столкновениями с ионами кристаллической решетки. Приобретаемая электронами под действием электрического поля энергия направленного движения тратится на нагревание кристаллической решетки проводника, т.к. последующие столкновения ионов с другими электронами увеличивают амплитуду их колебаний и соответственно температуру всего проводника.

Опыты показывают, что в неподвижных металлических проводниках вся работа тока идет на увеличение их внутренней энергии. Нагретый проводник отдает полученную энергию окружающим телам (путем теплопередачи). Значит, количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока. Мы знаем, что работу тока рассчитывают по формуле: А=U·I·t.

Обозначим количество теплоты буквой Q. Согласно сказанному выше Q = A, или Q = U·I·t. Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим: Q = I·R·I·t, т. е.

 Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени. Сформулированный выше вывод называется законом Джоуля - Ленца.

Важно! Закон Джоуля-Ленца позволяет вычислить количество теплоты, выделяемое на любом участке цепи, содержащем какие угодно проводники.

Кроме работы тока надо уметь вычислять мощность тока Р, т.е. работу, совершенную в единицу времени

Презентация с основными понятиями.

Анимация «Закон Джоуля-Ленца»

20-22 мин

Для закрепления материала учащиеся находят ошибки к тексте и исправляют их.

LearningApps.org

22-27 мин

Работа в парах:  Качественные задачи и вопросы

1. Нихромовый проводник заменили константановым таких же размеров. Как при этом изменилась мощность плитки? (Мощность плитки увеличилась.)

2. Как изменяется мощность лампочки при ее длительной работе? (Мощность лампочки уменьшается, так как при работе лампочки вольфрамовая нить испаряется, площадь сечения уменьшается, сопротивление увеличивается.)

3. Как изменяется количество теплоты, выделяющееся в проводнике, включенном в сеть с неизменным напряжением, при уменьшении длины проводника в два раза, увеличении в четыре раза? (Количество теплоты увеличивается в два раза.При увеличении длины проводника в четыре раза количество теплоты уменьшается в четыре раза.)

4. Как изменится работа электрического тока в проводнике при замене проводника на провод, сечение которого в два раза больше? (Работа электрического тока увеличится в два раза.)

5. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае выделяется мощность больше, если лампочки включали в сеть напряжением 200 В? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно R/2. Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза больше, чем при последовательном соединении лампочек.)

6. Две лампочки сначала соединили последовательно, а затем параллельно. В каком случае мощность соединения больше, если лампочки включали в сеть, сила тока в которой 200 мА? (При последовательном соединении общее сопротивление лампочек равно 2 R, при параллельном соединении лампочек общее сопротивление равно RJ2.Следовательно, мощность при параллельном соединении в четыре раза меньше, чем при последовательном соединении лампочек.)

Презентация

27-38 мин

Решение задач

 Групповая работа: Задачи с техническим содержанием

1. Плавкий предохранитель рассчитан на силу тока 10 А. Можно ли включать в сеть напряжением 220 Впотребитель мощностью 10 кВт? (Нет, сила тока в приборе превышает допустимую в 4,5 раза.)

2. Электродвигатель троллейбуса питается током силой 200 А под напряжением 600 В. Определите мощность электродвигателя троллейбуса. Какую работу он совершает за 2 ч? (120 кВт, 864 МДж.)

3. В двухлитровом электрическом чайнике мощностью 1 кВт вода закипает за 20 мин, тогда как в чайнике мощностью 3 кВт это заняло бы 5 мин. Почему невыгодны маломощные при боры? (Вследствие увеличения времени нагревания увеличиваются потери путем конвекции, теплопроводности, излучения.)

4. В электрической печи, сопротивление спирали которой 10 Ом, нагревают 10 кг стальных деталей. До какой температуры нагреются за 20 мин детали, взятые при температуре плавления льда в нормальных условиях, если печь подключить в сеть напряжением 220 В, а ее КПД 30 %? (350 °С.)

Задачи для любителей литературы

1. «Помещение было без окон и освещалось одной-единственной электрической лампочкой, висевшей высоко под потолком. Лампочка была тусклая и светила, как говорится, только себе под нос...» (Носов Н. Н. Незнайка на Луне).

А какая лампочка светит ярче: мощностью 40 или 100 Вт при одинаковом напряжении? (Лампочка мощностью 100 Вт светит ярче. Но если эти лампочки рассчитаны на напряжение 200 В, а вы подключаетесь к источнику питания 4 В, то эти лампочки вообще светить не будут.)

Индивидуальные карточки-задания

1	2
1. Определите мощность электрического тока, если сила тока в цепи 200 мА. (0,6 Вт.)   2. Никелиновая проволока длиной 100 м и сечением 2 мм2 включена в цепь напряжением 200 В. Определите энергию электрического тока за 5 мин. (600 кДж.)	1. Определите количество теплоты, которое выделится в двух лампочках сопротивлением по 100 Ом, включенных в цепь параллельно. Сила тока 40 мА, время работы 10 мин. (48 Дж.) 2. Определите работу электрического тока за 5 мин в цепи, если напряжение в цепи 30 В. (4 500 Дж.)
2	4
1. Определите работу электрического тока за 10 мин, если напряжение в цепи 60 В. (144 кДж.)   2. Сила тока в цепи проводника 300 мА, напряжение 6 В. Определите длину проводника, сделанного из константана, если его сечение 3 мм2. (120 м.)	1. Определите мощность тока, если напряжение в цепи 10 В. (≈ 6,7 Вт) 2. Мощность электролампы, рассчитанной на напряжение 200 В, 100 Вт. Определите силу тока в лампе и ее сопротивление. (0,5 А; 4 000 м.)

Карточки с заданиями.

38-40 мин

Дом.здание.Ученики решают расчетную задачу на определение потребления энергии в квартире.

В конце урока учащиеся проводят рефлексию:

- что узнал, чему научился

- что осталось непонятным

- над чем необходимо работать

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?

Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?

Здоровье и соблюдение техники безопасности

Все учащиеся будут:

Знать, как рассчитывать работу и мощность тока

Большинство учащихся будут:

Определять, от чего зависит количество теплоты, выделяющееся на резисторах

Некоторые учащиеся будут:

Рассчитывать работу и мощность тока на отдельных элементах цепи со смешанным соединением.

(1) Работа в парах по выводу формул

(2) Групповая работа в ходе определения ошибок и их исправлению.

(3) Взаимопроверка

(4) Взаимооценивание и самооценивание

В процессе обработки результатов интерактивных опытов учащимися развивается критическое и логическое мышление. При обсуждении результатов работы в группах и коллективной, развивается уважение к чужому мнению, умение выражать свои мысли и общаться должным образом со сверстниками и одноклассниками. Соблюдение инструкций по технике безопасности в кабинете демонстрирует ответственность и уважение к жизни и здоровью других.

Рефлексия по уроку

Были ли цели урока/цели обучения реалистичными?

Все ли учащиеся достигли ЦО?

Если нет, то почему?

Правильно ли проведена дифференциация на уроке?

Выдержаны ли были временные этапы урока?

Какие отступления были от плана урока и почему?

Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.  

Общая оценка

Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)?

1:

2:

Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?