Конспект урока с видеороликом "Зависимость сопротивления проводника от температуры"

Тема урока: Зависимость сопротивления проводников от температуры.

Цели урока:

Образовательные: учить решать типовые задачи на расчет электрического сопротивления проводников; показать зависимость сопротивления от температуры, обобщать, делать выводы.

 Развивающие: совершенствовать развитие компетентностей: коммуникативные способности, саморазвитие, самообразование (соотношение теоретических знаний с практикой); развивать творческую активность;

Воспитательные: формировать познавательную компетентность. Формировать дружеские, товарищеские отношения.

Тип урока: изучение нового материала.

Оборудование:  операционная система Windows ХР, http://youtu.be/1QBSu4J_xoE «Высокотемпературная сверхпроводимость», видео « Зависимость сопротивления проводника от температуры»; аккумулятор, ключ, демонстрационный гальванометр, стальная спираль, спиртовка.

 ХОД УРОКА

I.Организация  класса.

II.   Актуализация знаний учащихся.

От чего зависит сопротивление в проводника?

Что такое удельное сопротивление вещества?

Что такое реостат?

III.  Проверка д. з.      

1.Решение задач у доски учащимися Упр.12(6)

Дано:                                 СИ                    Решение.

U=4,4B                                                               R= ρ* ℓ/  S                                                                            

I=0,4А                                            ℓ = R *S/ ρ                                                   

S=0,2мм²             =0,2*10^{-6 м2}

ρ=110*10^-8Ом м                       R=U/I

ℓ=?                                         ℓ=US/I ρ =4,4В*0,2*10^-6 м²/0,4А*110*10^-8Ом м = 

                                                 =2м

Упр.12(7)

Дано:

I=15А                              S=   d²/4 ;   d=√4* S/ =2√ S/

U=0,85В                R=ρ*ℓ/S;S= ρ*ℓ/R; R=U/ I; d=2√ S/=2√ ρ*ℓ*I/U                                                                 

ℓ=10м                           d  =2√1,7*10^-8Ом м *10м *15А/3,14* 0,85В= 0,002м            

ρ=  1,7*10^-8Ом м             

 d=?

2.Тест-контроль.

1 вариант

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются.

Физическая величина                                                       Формула

А)электрическое сопротивление                                      1) q / t

Б) удельное электрическое сопротивление                     2 ) RS / ℓ

В)напряжение                                                                       3) А/ q

                                                                                              4) U / I

                                                                                            5)R=ρℓ/S

А	Б	В
2вариант

   Установите соответствие между физическими величинами и приборами для их измерения.

Физические величины         Приборы

А) Сила тока                                1) Вольтметр

Б) Напряжение                            2) Амперметр

В) Сопротивление                    3) Ареометр

                                                      4) Омметр

                                                      5) Динамометр

А

Б

В

IV. Мотивация учебной деятельности.

Изучение новой темы  начнем с проблемной ситуации, которая может стать основанием для возникновения у учащихся положительной мотивации на познавательную деятельность.

На доске изображена следующая схема:

Учитель спрашивает: «Можно ли включить в сеть 220 В приведенную здесь схему?» Многие учащиеся утверждают, что нельзя, поскольку лампочка на 3,5 В перегорит. Демонстрация  видео « Зависимость сопротивления проводника от температуры»

 При замкнутом ключе К₂ замыкают ключ K₁.Плавно повышается переменное напряжение. Учащиеся видят, что лампы Л₁ и Л₂ горят.

Учитель: «С чем это связано?»

Сопротивление зависит от температуры. При плавном повышении напряжения температура спиралей ламп увеличивается и сопротивление  их возрастает.

V. Изучение нового материала

Демонстрация опыта учителем. Что можно установить из этого опыта?

Собрана установка из источника тока, реостата, гальванометра, стальной спирали. Сопротивление реостата регулируем, чтобы гальванометр дал полное отклонение на всю шкалу, когда спираль находится при комнатной температуре. При нагревании стальной спирали на шкале гальванометра демонстрирует уменьшение силы тока. Во время нагревания спирали сила тока в ней уменьшается, следовательно, сопротивление спирали возрастает.  

Учитель: Рассмотрим график зависимости  удельного сопротивления от температуры?

  Удельное сопротивление металлов растет линейно с увеличением температуры.

Учитель: В чем причина зависимости сопротивления металлических проводников от температуры?

Изменение сопротивления проводника при его нагревании, при­ходящееся на 1 Ом первоначального сопротивления и на 1⁰ темпера­туры, называется  температурным коэффициен­том     сопротивления  и обозначается буквой α (альфа). Если при температуре t₀ сопротивление проводника равно r₀, а при температуре t равно r_t, то температурный коэффициент сопро­тивления:

Примечание. Расчет по этой формуле можно производить лишь в опре­деленном интервале температур (примерно до 200° С).

Из формулы для температурного коэффициента сопротивления определим r_t

Зная, как зависит сопротивление металлического проводника от температуры, можно, измерив сопротивление проводника, определить его температуру. Этот факт положен в основу работы так называемых термометров сопротивления. Датчик размещают в среде, температуру которой надо измерить. Сопротивление провода измеряется специальным прибором, и по известному сопротивлению определяют температуру среды. Помещая термометр, например, в печь и измеряя сопротивление платиновой проволоки до и после нагрева,  можно определить температуру в печи. Шкалу данного прибора градуируют в единицах температур.

Учитель: Обратимся к таблице (проектируется на доске таблица «Удельное сопротивление и температурный коэффициент сопротивления металлов и сплавов»). Какие металлы лучше всего подходят для создания термометров?

Ученик: Как видно, наилучшим образом выше перечисленным требованиям отвечают платина и медь.

Учитель: Платина применяется в стандартных технических термометрах для измерений в диапазоне температур от -200 до +650° С, а в термометрах специальных конструкций – до + 750°С и даже до 1200°С. Никель и железо, обладающие высокими температурными коэффициентами сопротивления, имеют ограниченное применение главным образом из-за трудности получения этих металлов достаточно свободными от примесей.

Знакомство с явлением сверхпроводимости.

Сообщения учащихся о применении сверхпроводимости.

 

VI. Закрепление изученного материала.

 1.Когда через электрическую лампочку  протекает больший электрический ток: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?
   2. Если бы сопротивление спирали электроплитки не менялось с температурой, то ее длина при номинальной мощности должна быть большей или меньшей?

Пример1. Определить сопротивление железной проволоки, нагретой до 200°С, если  сопротивление ее  при 0° было   100 Ом:

R_t=R₀(1+ α(t-t₀)=100(1+0.0066*200)=232(Ом)

VII. Итог урока.

Какова причина сопротивления металлов? Сопротивление металлов зависит от температуры. Этот факт положен в основу работы термометров сопротивления.

VIII Домашнее задание. Выучить  § 18.Упр.18, повторить понятия, формулы.

• 1 слайд

  Тема урока:
  Зависимость сопротивления проводника от температуры
  

• 2 слайд

  Заселите «Остров формул»
  I = q / t
  
  
  U = A / q A = Uq
  
  q = A / U
  
  
  R=ρℓ/S
  
  
  R = ρl / S
  

• 3 слайд

  № 1. Установите соответствие между физическими величинами и формулами, по которым эти величины определяются
  
  Физическая величина
  А) электрическое сопротивление
  Б) удельное электрическое сопротивление
  В) напряжение
  Формула
  1) q / t
  2 ) RS / ℓ
  3) А/ q
  4) U / I
  5)R=ρℓ/S
  
  1) q / t
  

• 4 слайд

  № 2 Установите соответствие между физическими величинами и приборами для их измерения
  Физические величины Приборы
  
  А) Сила тока 1) Вольтметр
  Б) Напряжение 2) Амперметр
  В) Сопротивление 3) Ареометр
  4) Омметр
  5) Динамометр
  
  
  
  

• 5 слайд

  Увеличение сопротивления можно объяснить тем, что при повышении температуры увеличивается амплитуда колебаний ионов в узлах кристаллической решетки, поэтому свободные электроны сталкиваются с ними чаще, теряя при этом направленность движения.
  Учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока более чем в 10 раз.
  

• 6 слайд

• 7 слайд

  Сверхпроводимость металлов и сплавов
  
  У многих металлов и сплавов при температурах, близких с T=0 К, наблюдается резкое уменьшение удельного сопротивления – это явление называется сверхпроводимостью металлов.
  
  Оно было обнаружено голландским физиком Х.Камерлингом – Онессом в 1911 году у ртути (Ткр=4,2К). Разработали квантовую теорию сверхпроводимости Д.Бардин,л.Купер,Д.Шриффер и Н.Н.Боголюбов
  Т
  P
  0
  

• 8 слайд

  Реакция на примеси
  Введение примеси в сверхпроводник уменьшает резкость перехода в сверхпроводящее состояние.
  В нормальных металлах ток исчезает примерно через 10-12 с. В сверхпроводнике ток, может циркулировать годами (теоретически 105 лет!).
  
  

• 9 слайд

  Применение сверхпроводимости
  1.Сооружаются мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой, которые создают магнитное поле без затрат электроэнергии на длительном интервале времени, т.к. выделения теплоты не происходит.
  2.Сверхпроводящие магниты используются в ускорителях элементарных частиц, магнитогидродинамических генераторах, преобразующих энергию струи раскаленного ионизированного газа, движущегося в магнитном поле, в электрическую энергию.
  3.Высокотемпературная сверхпроводимость в недалеком будущем приведет к технической революции в радиоэлектронике, радиотехнике.
  4. Если удастся создать сверхпроводники при комнатной температуре, то генераторы и электродвигатели станут исключительно компактны и передавать электроэнергию будет возможно на большие расстояния без потерь.