Конспект урока по физике по теме «Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля - Ленца»

Конспект урока по физике по теме

«Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля - Ленца»

8 класс

Цель обучения: формирование умения определять мощность тока по показаниям амперметра и вольтметра; понимания закона Джоуля - Ленца.

Ход урока

                         I.            Организационный момент.

                       II.            Актуализация знаний (проводится в ходе опроса учащихся):

1.     Для чего применяются: реостат, амперметр, вольтметр, омметр?

2.     Как подключаются в электрическую цепь амперметр, вольтметр?

3.     Что характерно для силы тока, напряжения и сопротивления при последовательном (параллельном) соединении проводников?

4.     Как изменится общее сопротивление цепи, если увеличить число проводников, соединяя их между собой параллельно (последовательно)?

                  III.             Проблемный вопрос

Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У кого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление и время движения в обоих случаях одинаковы?

                  IV.             Изучение нового материала

Как найти работу электрических сил?

В предыдущих уроков мы знаем, что значение этой работы пропорционально перенесенному заряду q и напряжению U между начальной и конечной точками:

, где U – это напряжение на рассматриваемом резисторе (электродвигателе и т.д.), его мы можем измерить вольтметром. Перенесенный заряд q можно найти, измерив силу тока I и время t. Из формулы силы тока  следует q=I·t. Таким образом, работа тока на участке цепи  1Дж=1А·1В·1с.

Быстроту совершения работы характеризует мощность  Тогда мощность тока P=I·U. 1Вт=1А·1В.

Если энергия источника тока превращается только во внутреннюю энергию (идет на нагревание проводника), то, используя закон Ома, работу тока и мощность можно записать по-другому. Напряжение U=I·R, то A=I·I·R·t, или A=, а мощность P=

A=, P= удобно использовать для цепей с последовательным соединением проводников, так как сила тока в проводниках одинаковая. Для параллельно соединенных проводников работу и мощность удобнее выражать через одинаковое для них напряжение, исключив силу тока. Сила тока I=, тогда А=А=, а мощность P=

Английский ученый Дж. П. Джоуль и русский ученый Э. Х. Ленц еще в первой половине XIX в. Независимо друг от друга провели опыт.

Пропуская ток различной силы через проводники разного сопротивления и измеряя количество выделившейся теплоты, получили зависимости

Это выражение называют законом Джоуля – Ленца.

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Для больших значений произведенной током работы широко используют 1 кВт·ч (1 киловатт – час).

1 кВт·ч= 1,0 ·10³Вт·3600с=3600000Дж= 3600кДж.

Для любознательных Использование электричества позволила человечеству за два предыдущих столетий создать устройства и приборы, радикально изменившие его жизнь. Сберегающие энергию газоразрядные лампы Ток проходит не через металлическую спираль, а через смесь газов. Газоразрядная энергосберегающая лампа, потребляя мощность всего 20 Вт, дает такой же световой поток, как лампа накаливания мощностью 100Вт. Однако эти лампы уже активно вытесняются еще более экономичными и долговечными светодиодными лампами. Светодиодные лампы Преобразование электрической энергии во внутреннюю происходит в таких электронагревательных приборах, как утюг, паяльник, кипятильник, электрочайник. Все они имеют нагревательный элемент из материала (обычно сплава) с достаточно большим сопротивлением. А вот в микроволновой печи такого элемента нет. Нагрев продукта происходит за счет воздействия на содержащиеся в них молекулы воды быстро изменяющимся электрическим полем.

                      V.            Решение задач

1.     Определите работу электрического тока на участке электрической цепи за время 10 мин, если амперметр показывает силу тока 1,6А, а вольтметр – напряжение на участке 32В.

2.     На цоколе электрической лампочки карманного фонарика написано: «1В, 0,68А». Определите по этим данным мощность электрического тока, проходящего по спирали лампочки во время ее работы.

3.     Сопротивление нагревательного элемента электрической плитки, включенной в сеть напряжением 220В, 72 Ом. Какое количество электрической энергии потребит плитка в течение времени 15 мин.

4.     Задачи из сборника 8 класса.

                  VI.             Закрепление знаний

Ну участке электрической цепи последовательно соединены три проволоки одинаковых размеров: железная, алюминиевая и медная. Какая из них нагреется сильнее при прохождении электрического тока? Почему?

               VII.            Рефлексия

           VIII.            Домашнее задание

Карта урока

                          I.            Актуализация знаний (проводится в ходе опроса учащихся):

1.     Для чего применяются: реостат, амперметр, вольтметр, омметр?

2.     Как подключаются в электрическую цепь амперметр, вольтметр?

3.     Что характерно для силы тока, напряжения и сопротивления при последовательном (параллельном) соединении проводников?

4.     Как изменится общее сопротивление цепи, если увеличить число проводников, соединяя их между собой параллельно (последовательно)?

                      II.            Проблемный вопрос

Два троллейбуса с одинаковыми электродвигателями движутся одновременно один с большей, другой с меньшей скоростью. У кого из них работа электрического тока больше, если считать, что сопротивление и время движения в обоих случаях одинаковы?

                  III.             Изучение нового материала

Как найти работу электрических сил?

В предыдущих уроков мы знаем, что значение этой работы пропорционально перенесенному заряду q и напряжению U между начальной и конечной точками:

, где U – это напряжение на рассматриваемом резисторе (электродвигателе и т.д.), его мы можем измерить вольтметром. Перенесенный заряд q можно найти, измерив силу тока I и время t. Из формулы силы тока  следует q=I·t. Таким образом, работа тока на участке цепи  1Дж=1А·1В·1с.

Быстроту совершения работы характеризует мощность  Тогда мощность тока P=I·U. 1Вт=1А·1В.

Если энергия источника тока превращается только во внутреннюю энергию (идет на нагревание проводника), то, используя закон Ома, работу тока и мощность можно записать по-другому. Напряжение U=I·R, то A=I·I·R·t, или A=, а мощность P=

A=, P= удобно использовать для цепей с последовательным соединением проводников, так как сила тока в проводниках одинаковая. Для параллельно соединенных проводников работу и мощность удобнее выражать через одинаковое для них напряжение, исключив силу тока. Сила тока I=, тогда А=А=, а мощность P=

Английский ученый Дж. П. Джоуль и русский ученый Э. Х. Ленц еще в первой половине XIX в. Независимо друг от друга провели опыт.

Пропуская ток различной силы через проводники разного сопротивления и измеряя количество выделившейся теплоты, получили зависимости

Это выражение называют законом Джоуля – Ленца.

Количество теплоты, выделяющееся в проводнике, пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

Для больших значений произведенной током работы широко используют 1 кВт·ч (1 киловатт – час).

1 кВт·ч= 1,0 ·10³Вт·3600с=3600000Дж= 3600кДж.

Для любознательных Использование электричества позволила человечеству за два предыдущих столетий создать устройства и приборы, радикально изменившие его жизнь. Сберегающие энергию газоразрядные лампы Ток проходит не через металлическую спираль, а через смесь газов. Газоразрядная энергосберегающая лампа, потребляя мощность всего 20 Вт, дает такой же световой поток, как лампа накаливания мощностью 100Вт. Однако эти лампы уже активно вытесняются еще более экономичными и долговечными светодиодными лампами. Светодиодные лампы Преобразование электрической энергии во внутреннюю происходит в таких электронагревательных приборах, как утюг, паяльник, кипятильник, электрочайник. Все они имеют нагревательный элемент из материала (обычно сплава) с достаточно большим сопротивлением. А вот в микроволновой печи такого элемента нет. Нагрев продукта происходит за счет воздействия на содержащиеся в них молекулы воды быстро изменяющимся электрическим полем.

                  IV.             Решение задач

1.     Определите работу электрического тока на участке электрической цепи за время 10 мин, если амперметр показывает силу тока 1,6А, а вольтметр – напряжение на участке 32В.

2.     На цоколе электрической лампочки карманного фонарика написано: «1В, 0,68А». Определите по этим данным мощность электрического тока, проходящего по спирали лампочки во время ее работы.

3.     Сопротивление нагревательного элемента электрической плитки, включенной в сеть напряжением 220В, 72 Ом. Какое количество электрической энергии потребит плитка в течение времени 15 мин.

4.     Задачи из сборника 8 класса.

                      V.            Закрепление знаний

Ну участке электрической цепи последовательно соединены три проволоки одинаковых размеров: железная, алюминиевая и медная. Какая из них нагреется сильнее при прохождении электрического тока? Почему?

                  VI.             Рефлексия

               VII.            Домашнее задание