Конспект занятия по физике "Последовательное и параллельное соединение проводников"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ДОНЕЦКИЙ ТЕХНИКУМ ПИЩЕВОЙ И ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ»

«ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ

СОЕДИНЕНИЕ ПРОВОДНИКОВ»

(методическая разработка урока по физике)

Подготовила:

преподаватель физики

Фролова Ирина Григорьевна

Донецк 2022

Пояснительная записка

        Одним  из  важных  условий  достижения  целей  урока  физики  является развитие мыслительной деятельности учащихся. Конечно, большое

значение в деле вовлечения обучающихся в активную мыслительную деятельность имеет методика работы преподавателя.

        Данный  урок  является  не  первым  в  теме  «Законы  постоянного  тока», обучающиеся уже имеют некоторый багаж знаний по данной теме.

Из урока видно, что методический материал продуман и хорошо спланирован. Преподаватель выделяет четкую структуру, которая соответствует  требованиям  проблемного,  исследовательского  урока. Суть проблемного  обучения - воспитание  и  развитие  творческих  способностей обучающихся, обучение их активным умственным действиям. Эта активность проявляется  в  том,  что  обучающийся,  анализируя,  сравнивая,  синтезируя, обобщая,  конкретизируя  фактический  материал,  сам  получает  из  него  новую информацию. Активность  возникает  в  процессе  работы  обучающегося, поставленного  в  соответствующую  ситуацию. Поэтому выбор преподавателя данного метода обучения не случаен.

       Тема  и  цель  урока  обозначены,  указаны  обучающие,  развивающие  и

воспитательные задачи.

       Все  этапы  урока  спланированы. Каждая часть урока: повторение, изучение нового материала, закрепление реализованы. Учебная   деятельность   на   уроке   построена   в   соответствии   с дидактическим смыслом.

       Основной задачей преподавателя на уроке является создание условий обучающимся для самостоятельной работы и помощь им при изучении нового материала.

       Представленный   урок разработан в соответствии  с программой по физике для образовательных учреждений, реализующих профессиональные образовательные программы для обучающихся всех профессий.

Тема: Последовательное и параллельное соединение проводников

Цели урока:

Образовательные:

-способствовать углублению и расширению знаний о данных видах соединения проводников;

-научить определять силу тока, напряжение, сопротивление при последовательном и параллельном соединии проводников;

-научить обучающихся разбираться в схемах электрических цепей.

Развивающие :

-организовать обучающихся на самостоятельный перенос ЗУН в измененной и новой ситуации, способствовать развитию логического мышления и памяти при решении задач на данную тему.

Воспитательные:

- создать условия для воспитания в обучающихся средствами урока уверенности в своих силах;

-способствовать развитию личных качеств обучающихся: аккуратность, внимание, усидчивость;

-создать условия для воспитания культуры общения при работе.

Ход урока:

1.Орг.момент.

2. Подготовка к активной учебной деятельности.

    Вопросы для обучающихся :

Что называется сопротивлением?

В чём причина сопротивления?

От каких параметров зависит сопротивление проводника?

Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Силу тока в цепи увеличили в два раза. Как изменилось сопротивление проводника?

Напряжение в цепи уменьшили в два раза. Как изменилось сопротивление проводника?

Длину проводника уменьшили в три раза. Как изменилось сопротивление проводника?

Проволоку согнули пополам. Как изменилось сопротивление проволоки?

3.Изучение нового материала

    В быту и в промышленности в электрическую цепь соединяются сразу несколько потребителей электрической энергии. Различают три вида соединения сопротивлений (резисторов):

1.     последовательное соединение проводников;

2.     параллельное соединение проводников;

3.     смешанное соединение проводников.

    От источника тока энергия может быть передана по проводам к устройствам, потребляющим энергию: электрической лампе, радиоприёмнику и так далее.

    Совокупность устройств и элементов, предназначенных для протекания электрического тока, называют электрической цепью.

    Любая электрическая цепь содержит, во-первых, источник тока, создающий необходимое напряжение, а во-вторых, нагрузку, то есть то устройство, в котором нужно создать ток и использовать одно из его действий. Нагрузкой может быть нагреватель или лампа накаливания (здесь используют тепловое действие тока), электродвигатель или звонок (используется магнитное действие тока), аккумулятор (это проявление химического действия тока). Звеньями же цепи являются соединительные провода и ключ, служащий для удобства и безопасности работы.

    Рисунки, на которых изображены способы соединения электрических приборов в цепь, называются электрическими схемами.

    Приборы на схемах принято обозначать условными знаками, часть из которых представлена на экране в виде таблицы.

         Электрические цепи, с которыми приходится иметь дело на практике, обычно состоят не из одного проводника, а из системы различных проводников, которые могут быть соединены между собой по-разному.

Последовательное соединение проводников

Рассмотрим простую цепь, составленную из источника ток, ключа и двух проводников. Обратите внимание на то, что в представленной цепи конец одного проводника соединяется с началом другого, его конец — с началом третьего и так далее. Проще говоря, проводники имеют по одной общей точке. Такое соединение проводников принято называть последовательным соединением.

    Как вы уже знаете, в проводниках, по которым течёт постоянный ток, электрический заряд не накапливается, и через любое поперечное сечение проводника за определённое время протекает один и тот же заряд.            Следовательно, ток во всех частях последовательно соединённой цепи в каждый данный момент времени одинаков:

    Напряжение же на концах каждого из проводников будет различно. Покажем это. Пусть I — это сила тока в цепи, R₁ и R₂ — сопротивления проводников, a U₁ и U₂ — напряжения на концах этих проводников.

На основании закона Ома мы с вами можем записать, что напряжения на концах проводников пропорциональны силе тока в цепи и их сопротивлениям:

    Разделив первое равенство на второе, получим, что при последовательном соединении напряжения на проводниках пропорциональны их сопротивлениям:

    Только при таком распределении напряжений и становится возможным один и тот же ток во всех участках цепи.

    А полное напряжение на обоих проводниках (или напряжение на полюсах источника тока) равно сумме напряжений на отдельных проводниках:

    Применяя закон Ома для всего участка цепи с последовательным соединением и для каждого проводника в отдельности, нетрудно показать, что полное сопротивление участка цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

 

    Для проверки данного утверждения можно использовать омметр. При подключении омметра ключ должен быть разомкнут!

    Омметр подключают по очереди к каждому потребителю, а потом к обоим одновременно.

    Совершенно аналогично можно показать, что в случае п последовательно соединённых проводников общее сопротивление участка цепи, состоящей из нескольких последовательно соединённых проводников, равно сумме сопротивлений отдельных проводников:

    На практике последовательное соединение нескольких проводников используется очень редко, например, в ёлочной гирлянде. Если выкрутить одну лампу, то цепь разомкнётся, а другая лампа тоже погаснет.

    Дело в том, что недостатком такого соединения является то, что в такую цепь можно подключать только тех потребителей, которые рассчитаны на одинаковую силу тока. Кроме того, если в такой цепи выключить ток в одном звене (например, перегорит одна из лампочек в гирлянде), то разрывается вся цепь.

    Этих недостатков лишена цепь, в которой потребители соединены параллельно.

    Параллельное соединение проводников

    Параллельное соединение — это такое соединение проводников, при котором одни их концы соединены в один узел, другие концы — в другой узел.

    Узлом принято называть точку разветвлённой цепи, в которой сходятся более двух проводников.

    Следствием этого является то, что напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково и равно напряжению на всём участке параллельно соединённых проводников:

    При параллельном соединении ток распределяется по проводникам так же, как поток воды, разветвляющийся на два параллельных канала. Количество воды, протекающее ежесекундно через неразвтвлённую часть потока воды, равно сумме количеств воды, протекающих ежесекундно через каждый из каналов.

    Если выкрутить одну лампу, то другая лампа продолжает гореть. Это свойство используют для подключения бытовых приборов в помещении.

    Аналогично обстоит дело и с прохождением электрических зарядов через параллельно соединённые проводники. Включив амперметры в цепь до разветвления и в каждую ветвь разветвления, можно убедиться, что ток в неразветвлённой части цепи равен сумме токов, текущих в отдельных параллельно соединённых проводниках:

    Этот опыт служит лишь подтверждением того, что в случае установившегося тока электрические заряды не скопляются в точках разветвления, а сколько их подходит к точкам разветвления, столько же и уходит.

    Обозначим сопротивление каждого из разветвлённых участков цепи через R₁ и R₂, a напряжение во всей цепи через U. Теперь применим к каждой ветви закона Ома для участка цепи:

И выразим из этих формул напряжение.

    Так как напряжение на каждом параллельно соединённом проводнике одинаково, то давайте приравняем правые части последних двух равенств:

    Отсюда находим, что токи в отдельных ветвях разветвлённой части цепи обратно пропорциональны их сопротивлениям:

    Третья закономерность параллельного соединения определяет общее сопротивление разветвлённого участка. Учтём, что сила тока в цепи равна сумме сил токов в ветвях, а напряжение везде одинаково. Тогда, на основании закона Ома, получим, что величина, обратная сопротивлению участка параллельно соединённых проводников, равна сумме величин, обратных сопротивлению отдельных проводников:

    Если в разветвление будет включено не два, а несколько проводников, то данная закономерность также будет выполняться:

    Параллельное соединение — это основной способ включения в электрическую цепь различных потребителей, так как в одну и ту же электрическую цепь могут быть включены самые различные потребители. Однако следует иметь в виду, что параллельно включаемые в данную цепь потребители должны быть рассчитаны на одно и то же напряжение, соответствующее напряжению в цепи.

4.   Закрепление. Решение задач.

ад  Два проводника сопротивлением 2 Ом и 3 Ом соединены последовательно. Сила тока в цепи 1 А. Определить сопротивление цепи, напряжение на каждом проводнике и полное напряжение.

     Два проводника сопротивлением R1 = 20 Ом и R2 = 35 Ом соединены параллельно. Определить эквивалентное сопротивление цепи.

Дано: R1=20 Ом; R2=35 Ом.

Найти: R_экв-?                                                       

Решение:

Ответ: R_экв = 12,72 Ом.

5.     Самостоятельная работа

 Вопрос 1

Необходимо изготовить елочную гирлянду из лампочек, рассчитанных на напряжение 5 В, чтобы ее можно было включить в сеть напряжением 220 В. Сколько для этого требуется лампочек?

варианты ответов

А)44;    Б)20;    В)60.

Вопрос 2

Проводники сопротивлением 4, 8 и 8 Ом соединены последовательно и включены в сеть напряжением 20 В. Определите силу тока в каждом проводнике.

варианты ответов

А)1 А;    Б)2А;    В)3А.

Вопрос 3

Каково соотношение напряжений на концах проводников, соединенных параллельно?

варианты ответов

А) Напряжение на проводнике тем больше, чем больше его сопротивление.

Б) Напряжения на всех проводниках одинаковы.

В) Напряжение на проводниках тем меньше, чем больше его сопротивление.

Вопрос 4

В электрическую цепь последовательно включены 4 прибора. имеющие равные сопротивления (по 10 Ом). Сила тока в одном из них равна 1,5 А. Каково общее напряжение цепи?

варианты ответов

А)15 В;    Б)60В;    В)30В;    Г) Решить нельзя, нет значений силы тока в других приборах.

Вопрос 5

Каково соотношение токов в общем цепи и в параллельно соединенных проводниках?

варианты ответов

А) Все силы тока одинаковы;  Б) В параллельно соединенных проводниках силы токов одинаковы и меньше;  В) Сумма сил токов в параллельно соединенных проводниках равна силе тока в неразветвленной части цепи.

Вопрос 6

В цепь включены параллельно резисторы сопротивлением 5, 10, 15 и 20 Ом. Больше какого из этих значений сопротивление разветвленного участка цепи не может быть?

варианты ответов

А)20 Ом;    Б)10 Ом;   В)15 Ом;   Г)5 Ом.

Вопрос 7

По какому признаку можно сразу определить, последовательно ли соединены потребители электрического тока?

варианты ответов

А) По одинаковости силы тока во всех проводниках;  Б) После того, как соединены между собой все проводники; В) По прекращению работы всей цепи при выключении какого-либо одного потребителя тока;  Г) По зависимости напряжений на проводниках от их сопротивлений.

Вопрос 8

Одинаковые по длине и поперечному сечению провода – железный, медный и серебряный – соединили параллельно и подключили к источнику тока. В каком проводе сила тока будет большей?

варианты ответов

А) в железном;  Б) в медном;  В) в серебряном.

Вопрос 9

Два резистора соединены параллельно. Сила тока в первом резисторе 0,5 А, во втором – 1 А. Сопротивление первого резистора 18 Ом. Определите силу тока на всем участке цепи и сопротивление второго резистора

варианты ответов

А) 1,5 А; 9 Ом;   Б) 1 А; 18 Ом; В)   0,5 А; 27 Ом.

6. Подведение итогов. Рефлексия урока.

Вы знаете пословицу «Умный в гору не пойдет, умный гору обойдет»?

Переведите ее на язык физики, если нужна подсказка, то я готова помочь.

 Больший ток пойдет по пути наименьшего сопротивления.

Как вы думаете, мы достигли цели урока?

Какие задания были наиболее интересны?

Какие задания были наиболее трудные?

Оцените собственную деятельность на уроке и поставьте себе самооценку.

Домашнее задание

1.     Как следует подключать одинаковые резисторы для получения минимального сопротивления?

2.     К источнику питания 48 В подключили три резистора, соединенных последовательно. Сила тока через первый – 1 А, сопротивление второго – 12 Ом, а напряжение на третьем – 18 В. Найти сопротивления первых двух резисторов.

3.     * Как следует подключать амперметр для измерения силы тока? Какое должно быть сопротивление амперметра?

4.     * Как следует подключать вольтметр для измерения напряжения? Какое должно быть сопротивление вольтметра?

Список литературы

1.     Тихомирова С. А., Яворский Б. М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.

2.     Генденштейн Л. Э., Дик Ю. И. Физика 10 класс. – М.: Илекса, 2005.

3.     Мякишев Г. Я., Синяков А. З., Слободсков Б. А. Физика. Электродинамика. – М.: 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1.     Интернет-портал «dvo.sut.ru».

2.     Интернет-портал «go-radio».

3.     Интернет-портал «sxemotehnika.ru».