Последовательное соединение проводников

Урок физики

Тема: "Последовательное соединение проводников"

Цели урока:

1. Ознакомить учащихся с последовательным соединением потребителей тока;

2. Ввести закономерности последовательного соединения потребителей тока;

3. Развивать навыки решения задач.

Повторим и вспомним:

- как измерить силу тока на участке цепи;

- как измерить напряжение на участке цепи;

- закон Ома.

Мы узнаем:

- какое соединение называется последовательным;

- какова сила тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников;

- каково напряжение в цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников;

- как найти общее сопротивление цепи, состоящей из последовательно соединенных проводников.

ХОД УРОКА:

I. Организационный момент – 2 мин.
II. Устная фронтальная работа – 8 мин.

Учитель: Изучая тему «Электрический ток», мы встречались с целым рядом физических величин. Назовите их пожалуйста?

- Сила тока; обозначается буквой - I; единица измерения - 1А; прибор для определения – амперметр; физический смысл - характеризует электрический ток.

- Напряжение; обозначается буквой - U; единица измерения - 1В; прибор для определения – вольтметр; физический смысл – характеризует электрическое поле.

- Сопротивление; обозначается буквой - R; единица измерения – 1Ом; физический смысл – характеризует проводник.

Учитель:Физические величины: выражаются числом, их измеряют приборами, связь между ними выражается математическим соотношением. Физические величины сила тока, напряжение и сопротивление – связаны между собой законом. Каким же?

- Закон Ома.

                                               Учитель: Как зависит сила тока от напряжения?

- Сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется. График (рис.1).

                   У читель: Как зависит сила тока от сопротивления?

- Сила тока в проводнике обратно пропорциональна сопротивлению проводника, при условии, что напряжение не меняется. График (рис.2).

Так как сопротивление характеризует проводник, значит оно зависит от?

-Длины проводника, площади сечения проводника, удельного сопротивления проводника.

Что такое электрическая цепь?

-Различные соединения источников и потребителей электрического тока.

Простейшую электрическую цепь составляют?

Источник, потребитель, ключ, провода.

Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного проводника электрического тока, а из нескольких различных, которые могут быть соединены между собой по-разному.Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи. расчеты сложных цепей сводятся к расчетам их участков, представляющих собой последовательное или параллельное соединение.

III. Изложение нового материала – 20 мин.

http://www.class-fizika.ru/pos8.htm - показ фрагмента с данной ссылки

И так тема нашего урока «Законы последовательного соединения проводников»

Соберем цепь (рис.):

Что будет, если одну вывернуть?

- Если вывернуть одну лампу, то вторая тоже погаснет, т.к. цепь разомкнется.

«Что такое последовательное соединение проводников? В чём его особенность?»
Вывод: (особенность последовательного соединения - отсутствуют разветвления: «конец» первого провода соединен с «началом» второго и т.д.)

Ученик:Последовательное соединение - это соединение, при котором конец одного проводника соединяется с началом другого.
Ученик:А ёще можно итак сказать, что это соединение когда один проводник следует за другим. Учитель: Хорошо. Теперь постараемся выяснить закономерности данного соединения.
Учитель:Давайте теперь соберем электрическую цепь,состоящую из перечисленных приборов. К данной цепи подключите амперметры как показано на рис.

Учитель:Давайте сделаем вывод из проведенного опыта. Какова сила тока в цепи, состоящей из последовательно соединенных потребителей тока?

- ток, протекающий через все лампочки (проводники) при последовательном соединении один и тот же (вывод лабораторной работы № 3);

Учитель: Теперь сравним напряжение на каждом проводнике и измерим общее напряжение, подключая вольтметр к каждой лампе отдельно, можно касаясь наконечниками, и на двух лампах одновременно.

Продемонстрировав ряд опытов, мы пришли к выводу: при последовательном соединении проводников общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом проводнике (вывод лабораторной работы № 4).

2. Расчет силы тока, напряжения и сопротивления в цепи с последовательно соединенными проводниками

Учитель: Для того чтобы нам можно было получить математические записи наших закономерностей, мы будем использовать закон Ома для участка цепи. Этот закон даст возможность получить закон для третьей электрической величины – сопротивление.
Итак, начнем. Исходя из полученного вывода лабораторной работы № 3, мы можем получить математическую запись закона токов для последовательного соединения проводников:

Iобщ = I1 = I2

Эту запись можно прочитать так:

Сила тока в различных последовательно соединенных участках цепи одинакова.

Это и есть первый закон последовательного соединения проводников. Вывод лабораторной работы № 4 даст возможность получить математическую запись закона напряжений при последовательном соединении проводников:

Uобщ = U1 + U2

Запишем формулировку этого закона:

Полное напряжение в цепи при последовательном соединении равно сумме напряжений на отдельных участках цепи.

Это второй закон последовательного соединения проводников.
Выведем ещё один закон – это закон сопротивлений. Для этого применим второй закон последовательного соединения проводников и закон Ома для участка цепи.
По закону Ома U = IR, значит второй закон последовательного соединения проводников запишется в другом виде:

IRобщ = IR1 + IR2 , таккак Iобщ = I1 = I2 = const => Rобщ = R1 + R2

Мы получили третий закон последовательного соединения проводников – закон сопротивлений. Сформулируем его:

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении проводников равно сумме сопротивлений отдельных проводников (или отдельных участков цепи).

Если имеем n – проводников с одинаковым сопротивлением R , т.е. R1 = R2 = R3 , то получим

Rобщ = R1 n

Качественная оценка этой формулы состоит в следующем: при последовательном соединении проводников как бы увеличивается длина проводника, включенного в цепь, что приводит к увеличению сопротивления. Это хорошо видно из формулы зависимости сопротивления проводника от его размеров и материала, из которого он изготовлен. R = pl/S

3. Применение последовательного соединения проводников

Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Так, например, если перегорит одна из ламп елочной гирлянды, то погаснут и все другие. Указанный недостаток может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна автоматически отключаться. Как это сделать? (Например, использовать предохранитель).
Учитель: Какой можно сделать общий вывод сегодняшнего урока?
Ученик: Мы получили три закона последовательного соединения проводников, которые будем применять для решения задач.

IV. Закрепление изученного материала(решение качественных и количественных задач) – 20 мин.

Учитель:А теперь я предлагаю вам несколько качественных задач на закрепление сегодняшнего материала.

1. Сила тока в первом проводнике сопротивлением 10 Ом равна 4 А.

Какова будет сила тока во втором проводнике сопротивлением 30 Ом. (4 А)

2. В сеть с напряжением 120 В включены последовательно 3 одинаковые лампы.

Какое напряжение на каждой лампе. (40 В)

3. В классе 10 одинаковых ламп сопротивлением 400 Ом каждая. Чему равно общее сопротивление? (4000 Ом)

Учитель:С качественными задачами вы справились хорошо, а теперь попробуем с вами закрепить наш изученный материал при решении количественных (расчетных) задач. Для этого откроем учебник и вместе выполним упражнение № 22 (4)

V. Домашнее задание – 3 мин. $ 48, стр. 111-113, упр.22(1,2). Вопросы после параграфа.

VI. Тест:

Вариант 1

I. Требуется изготовить елочную гирлянду из лампочек, рассчитанных на напряжение 6 В, чтобы ее можно было включить в сеть напряжением 120 В. Сколько для этого надо взять лампочек?

1. 4; 2. 8; 3. 16; 4. 20; 5. 30.

II. Определите общее сопротивление цепи, если сопротивле­ние подводящих проводов 2 Ом, включенной части рео­стата 64 Ом и лампы 294 Ом (рис. 159).

1 . 240 Ом; 2. 180 Ом; 3. 100 Ом; 4. 120 Ом; 5. 360 Ом.

III. В каждом из двух нагревательных элементов кипятильника сила тока 5 А. Определите силу тока в подводящих проводах, если элементы соединены последовательно.

I. 25 А; 2. 5 А; 3. 10 А; 4. 2,5 А.

IV. Проводники сопротивлением 2, 4 и 6 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 36 В. Вычислите силу тока в проводниках.

1. 3 А; 2. 0,33 А; 3. 432 А; 4. 0,5 А; 5. 0,3 А.

Вариант 2

I. Сила тока в проводнике R1 равна 4 А. Какова сила тока в проводнике R2 (рис. 161).

1 . 4 А; 2. 2 А; 3. 8 А; 4. 16 А.

II. Сопротивление лампы R1=300 Ом, а напряжение на ней 90 В. Что покажет вольтметр, если его подключить к лам­пе сопротивлением R2=400 Ом (риc. 162)?

1. 240 В; 2. 180 В; 3. 100 В; 4. 120В; 5. 360В.

III. В сеть напряжением 120 В включены последовательно три одинаковые лампы (рис. 163). Какое напряжение на каж­дой из них?

1. 360 В; 2. 120 В; 3. 60 В; 4. 4 В; 5. 40 В.

IV. Электрическую лампу сопротивлением Rq и амперметр включили в сеть напряжением 200 В так, как изображено, на рисунке 165. Вычислите сопротивление Rq, если ампер­метр показывает силу тока 0,5 А. Сопротивление лампы 240 Ом.

1.120 Ом; 2. 1:60 Ом; 3. 260 Ом; 4. 60 Ом.

Адрес публикации: https://www.prodlenka.org/metodicheskie-razrabotki/71947-posledovatelnoe-soedinenie-provodnikov