Презентация по физике на тему "Сопротивление проводника+задачи" 11 класс учебника В.А. Касьянов

• 1 слайд

  Сопротивление проводника
  Физика 11 класс
  

• 2 слайд

  Сопротивление проводника – основная электрическая характеристика проводника.
  Ранее полученная формула
  Показывает, что сопротивление зависит от геометрических свойств (l-длины, S-площади) и материала проводника (n,t)
  𝑹= 𝟐 𝒎 𝒆 𝒏 𝒆 𝟐 𝝉 𝒍 𝑺
  Объясним эту зависимость на разных моделях.
  

• 3 слайд

  Гидродинамическая аналогия.
  2
  3
  4
  

• 4 слайд

  Молекулярная модель
  Сначала вспомним как ведут себя свободные электроны в проводнике в отсутствии напряжения и при наличии его.
  

• 5 слайд

  Молекулярная модель
  Следующий фрагмент демонстрирует зависимость сопротивления от площади
  

• 6 слайд

  Молекулярная модель
  Следующий фрагмент демонстрирует зависимость сопротивления от длины проводника
  

• 7 слайд

  Удельное сопротивление
  Воспользуемся еще раз формулой сопротивления
  𝑹= 𝟐 𝒎 𝒆 𝒏 𝒆 𝟐 𝝉 𝒍 𝑺
  𝝆= 𝟐 𝒎 𝒆 𝒏 𝒆 𝟐 𝝉
  Обозначим буквой 𝝆 следующее выражение.
  n –концентрация свободных зарядов, 𝝉 – время между соударениями зарядов с узлами решетки.
  Из этого следует, что величина 𝝆 будет определятся только материалом из которого сделан проводник (железо, медь, и т.д.)
  

• 8 слайд

  Удельное сопротивление
  Перепишем формулу сопротивления
  𝑹=𝝆 𝒍 𝑺
  𝝆 – удельное сопротивление проводника.
  Единица измерения удельного сопротивления Ом∙м
  

• 9 слайд

  Удельное сопротивление
  

• 10 слайд

  Сопротивление проводника
  Из формулы видно что изменять величину сопротивления можно следующими способами:
  𝑹=𝝆 𝒍 𝑺
  1) меняя длину проводника. Приборы использующие этот принцип называются - реостат
  

• 11 слайд

  Сопротивление проводника
  𝑹=𝝆 𝒍 𝑺
  2) меняя материал проводника. Проводники такого типа обладают постоянным сопротивлением и называются – резисторами (от лат. Resisto – сопротивляюсь.
  

• 12 слайд

  Найдите сопротивление медной проволоки длиной 240 м и сечением 0,4 мм2
  Задача 1.
  Дано:
  L=240 м
  S=0,4 мм2=0,4*10-6 м2
  𝜌=1,7*10-8 Ом∙м
  R-?
  𝑹=𝝆 𝒍 𝑺
  𝑹= 𝟏,𝟕∙𝟏 𝟎 −𝟖 ∙𝟐𝟒𝟎 𝟎,𝟒∙𝟏 𝟎 −𝟔 =10,2 Ом
  

• 13 слайд

  Сколько килограммов меди требуется на изготовление электропровода длиной 1 км, чтобы его сопротивление составляло 10 Ом? Плотность меди 8,9∙103 кг/ м3
  Задача 2.
  Дано:
  L=1 км=103 м
  R=10 Ом
  𝜌=1,7*10-8 Ом∙м
  α = 8,9*103 кг/м3
  m-?
  𝑚=𝛼𝑉
  -масса необходимой меди, α-плотность
  𝑉=𝑙𝑆
  𝑅=𝜌 𝑙 𝑆
  𝑆=𝜌 𝑙 𝑅
  𝑉=𝑙𝜌 𝑙 𝑅 = 𝜌 𝑙 2 𝑅
  Подставим полученное выражение для объема в формулу массы
  𝑚=𝛼 𝜌 𝑙 2 𝑅
  𝑚= 8,9∗1 0 3 ∗1,7∗1 0 −8 ∗1 0 6 10 =15,13 кг
  

• 14 слайд

  Сопротивление цилиндрического алюминиевого проводника диаметром 1 мм равно 4 Ом. Найдите его длину.
  Задача 3.
  Дано:
  d=1 мм=10-3 м
  R=4 Ом
  𝜌=2,8*10-8 Ом∙м
  L-?
  𝑅=𝜌 𝑙 𝑆
  𝑙= 𝑅𝑆 𝜌
  Решение сводится к нахождению площади. Из условия понятно, что это площадь круга.
  𝑆= 𝜋 𝑑 2 4
  𝑙= 𝑅𝜋 𝑑 2 4𝜌
  𝑙= 3,14∗4∗1 0 −6 4∗2,8∗1 0 −8 =112 м
  

• 15 слайд

  Масса алюминиевого провода 270 г, а его сопротивление 2,8 Ом. Найдите его длину и площадь поперечного сечения. Плотность алюминия 2,7*103 кг/м3
  Задача 4.
  Дано:
  m=270 г = 0,27 кг
  R=2,8 Ом
  𝜌=2,8*10-8 Ом∙м
  α=2,7*103 кг/м3
  L-?
  S-?
  𝑅=𝜌 𝑙 𝑆
  𝑙= 𝑅𝑆 𝜌
  𝑚=𝛼𝑉
  𝑉=𝑙𝑆
  𝑚=𝛼𝑙𝑆
  𝑆= 𝑚 𝛼𝑙
  𝑙= 𝑅𝑚 𝜌𝛼𝑙
  𝑙 2 = 𝑅𝑚 𝜌𝛼
  𝑙= 𝑅𝑚 𝜌𝛼
  𝑆= 𝑚 𝛼𝑙
  

• 16 слайд

  Вычисления
  Задача 4.
  Дано:
  m=270 г = 0,27 кг
  R=2,8 Ом
  𝜌=2,8*10-8 Ом∙м
  α=2,7*103 кг/м3
  L-?
  S-?
  𝑙= 𝑅𝑚 𝜌𝛼
  𝑙= 2,8∗0,27 2,8∗1 0 −8 ∗2,7∗ 10 3 =100 м
  𝑆= 𝑚 𝛼𝑙 = 0,27 2,7∗1 0 3 ∗100 =1 0 −6 м 2 =1 мм 2
  

• 17 слайд

  Длина цилиндрического медного провода в 10 раз больше, чем длина алюминиевого, а их массы одинаковы. Найдите отношение сопротивлений этих проводников.
  Задача 5.
  Дано:
  l1=10l2
  m1=m2=m
  𝜌 1 =1,7*10-8 Ом∙м
  ρ2=2,8*10-8 Ом∙м
  𝑅=𝜌 𝑙 𝑆
  𝑚=𝛼𝑉
  𝑉=𝑙𝑆
  𝑚=𝛼𝑙𝑆
  𝑆= 𝑚 𝛼𝑙
  𝑅 1 𝑅 2 −?
  Получим общую формулу связывающую сопротивление проводника и массу
  𝑅=𝜌 𝛼 𝑙 2 𝑚
  где α-обозначим плотность
  Тогда для каждого проводника соответственно
  𝑅 1 = 𝜌 1 𝛼 1 𝑙 1 2 𝑚
  𝑅 2 = 𝜌 2 𝛼 2 𝑙 2 2 𝑚
  𝑅 1 𝑅 2 = 𝜌 1 𝛼 1 𝑙 1 2 𝑚 ∙ 𝑚 𝜌 2 𝛼 2 𝑙 2 2 = 𝜌 1 𝛼 1 𝑙 1 2 𝜌 2 𝛼 2 𝑙 2 2
  

• 18 слайд

  Длина цилиндрического медного провода в 10 раз больше, чем длина алюминиевого, а их массы одинаковы. Найдите отношение сопротивлений этих проводников.
  Задача 5.
  Дано:
  l1=10l2
  m1=m2=m
  𝜌 1 =1,7*10-8 Ом∙м
  ρ2=2,8*10-8 Ом∙м
  α1 = 8,9*103 кг/м3
  α2 = 2,7*103 кг/м3
  
  𝑅 1 𝑅 2 −?
  Вычисления
  𝑅 1 𝑅 2 = 𝜌 1 𝛼 1 𝑙 1 2 𝜌 2 𝛼 2 𝑙 2 2 = 1,7∗ 10 −8 ∗8,9∗ 10 3 ∗100 𝑙 2 2 2,8∗1 0 −8 ∗2,7∗1 0 3 𝑙 2 2
  𝑅 1 𝑅 2 =200
  Сопротивление медного проводника в данном случае в 200 раз больше алюминиевого
  

• 19 слайд

  https://phet.colorado.edu/sims/html/resistance-in-a-wire/latest/resistance-in-a-wire_en.html
  
  Полезная ссылка можно использовать для закрепления