Проектная работа по физике 8 класс "Определение материала провода реостата"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 2 п.г.т. Актюбинский»

Азнакаевского муниципального района Республики Татарстан

Тема проекта:

«Определение материала провода  реостата»

Исследовательский  проект по физике

Выполнили: Хусаинова И., Синица П.

                                                                            ученицы 8А класса. МБОУ

                                                                  «СОШ №2 п.г.т. Актюбинский»

                                Руководитель проекта:  Хисматова  М.С., учитель физики                          

                                                Азнакаево, 2015 год

Содержание

1.Введение

   1.1.Актуальность

2. Теоретическая часть

3.Практическая часть

4.Вывод

Список литературы

1.Введение

1.1.Актуальность

       На практике часто бывает необходимо регулировать силу тока в цепи. Водитель трамвая или троллейбуса, трогая машину с места, должен постепенно увеличивать силу тока в электродвигателе, иначе получится сильный рывок. Свет в зале театра или кинотеатре гаснет постепенно. Изменяют силу тока в динамике радиоприемника, регулируя громкость. Скорость вращения вала электродвигателя швейной машины также изменяется при изменении силы тока. Для уменьшения или увеличения силы тока служат приборы называемые реостатами. Простейшим реостатом может служить простая проволока с очень большим удельным сопротивлением.

      При помощи подвижного контакта можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка проволоки, тем самым, изменяя сопротивление цепи, а значит и силу тока в ней. Устройство для регулирования и ограничения силы тока в электрической цепи называют реостатом.

       При замыкании электрической цепи, на зажимах которой имеется разность потенциалов, возникает электрический ток. Свободные электроны под влиянием электрических сил поля перемещаются вдоль проводника. В своем движении электроны наталкиваются на атомы проводника и отдают им запас своей кинетической энергии. Скорость движения электронов непрерывно изменяется: при столкновении электронов с атомами, молекулами и другими электронами она уменьшается, потом под действием электрического поля увеличивается и снова уменьшается при новом столкновении. В результате этого в проводнике устанавливается равномерное движение потока электронов со скоростью нескольких долей сантиметра в секунду. Следовательно, электроны, проходя по проводнику, всегда встречают с его стороны сопротивление своему движению. При прохождении электрического тока через проводник последний нагревается.

Предмет исследования: провод реостата.

Цель работы: вычислить удельное сопротивление провода реостата, определить название металла.

Проблема: определить материал, из которого сделан провод реостата косвенным путем.

Оборудование:  реостат, линейка, иголка, микрометр.

Задачи:

1.     Подсчитать количество витков провода.

2.     Узнать диаметр провода реостата.

3.     Узнать длину одного витка провода.

4.     Найти длину всего провода.

5.     Рассчитать площадь поперечного сечения.

6.     Найти удельное сопротивление провода.

2.Теоретическая часть

       Электрическим сопротивлением проводника,  которое обозначается латинской буквой r , называется свойство тела или среды  , превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.

На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а.

Рисунок 1. Условное обозначение электрического сопротивления

Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом. На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б. В общем виде реостат изготовляется из проволоки того или иного сопротивления, намотанной на изолирующем основании. Ползунок или рычаг реостата ставится в определенное положение, в результате чего в цепь вводится нужное сопротивление.

Длинный проводник малого поперечного сечения создает току большое сопротивление. Короткие проводники большого поперечного сечения оказывают току малое сопротивление.

Если взять два проводника из разного материала, но одинаковой длины и сечения, то проводники будут проводить ток по-разному. Это показывает, что сопротивление проводника зависит от материала самого проводника.

Температура проводника также оказывает влияние на его сопротивление. С повышением температуры сопротивление металлов увеличивается, а сопротивление жидкостей и угля уменьшается. Только некоторые специальные металлические сплавы (манганин, константан, никелин и другие) с увеличением температуры своего сопротивления почти не меняют.

Итак, мы видим, что электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.

За единицу сопротивления принят один Ом. Ом часто обозначается греческой прописной буквой Ω (омега).

При сравнении сопротивления проводников из различных материалов необходимо брать для каждого образца определенную длину и сечение. Тогда мы сможем судить о том, какой материал лучше или хуже проводит электрический ток.

Удельное электрическое сопротивление

Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением и обозначается греческой буквой ρ (ро).

В таблице 1 даны удельные сопротивления некоторых проводников.

Таблица 1

Удельные сопротивления различных проводников.

Материал проводника	Удельное сопротивление ρв
Серебро Медь Алюминий Вольфрам Железо Свинец Никелин (сплав меди, никеля и цинка)	0,016 0,0175 0,03 0,05 0,13 0,2 0,42

3.Практическая  часть

Нам дан реостат сопротивлением 6(Ом) . Воспользуемся формулой:

L - длина  намотки провода(м)         

удельное сопротивление

 

S - площадь поперечного сечения

R – Cопротивление проводника  (Ом)

                                                   3.1.Ход работы:

•      Считаем количество витков.

•      Линейкой измеряем длину намотки провода.

•      Используя  количество витков и длину  намотки провода, находим диаметр провода по формуле:

L-длина намотки провода (91.5мм)

N-количество витков(126 шт.)

d-диаметр провода(мм)

 

•      Измеряем микрометром диаметр наружной намотки реостата(D).

D=19 мм

           Диаметр одного витка провода.
r-   радиус толщины провода.
d-  диаметр провода .
D- диаметр наружной намотки реостата.

 

•      Теперь находим длину одного витка провода по формуле:

 

C – длина одного витка провода(мм)

         диаметр одного витка провода(мм)

r -  радиус одного витка провода(мм)

        число пи(3.14)

•      А сейчас найдем длину всего провода, умножив количество витков на длину одного витка:

L -длина всего провода(м)

 С  -   длина одного витка провода(мм)

N -количество витков

•      Находим площадь поперечного сечения    по формуле:       

 

S - площадь поперечного сечения (      )

R - радиус провода(мм)

 

•      Теперь вычисляем удельное сопротивление и узнаем ,

из какого материала сделан провод реостата по формуле:

 

         удельное сопротивление

           сопротивление реостата(Ом) 

           площадь поперечного сечения(         )

           длина проводника(м)

4.Вывод:

        Определен металл из которого сделан провод реостата. В ходе работы мы смогли определить диаметр провода и длину одного витка провода, по формулам рассчитали длину провода, площадь поперечного сечения и  его удельное сопротивление, а также узнали, что провод нашего школьного реостата изготовлен из никелина. В работе применялся косвенный метод измерений. Стало ясно, что проведение измерений было невозможно без прочных математических знаний.

Cписок литературы:

1.Физика 8 класс.Перышкин А.В. Москва.Дрофа, 2008 г.

2.Азбука физики. Горбушин Ш.А. Ижевск. «Удмуртия».1992 г.

3.Учимся радиоэлектронике. Головин П.П.Ульяновск. РИЦ «Реклама».1999 г.

4. http://festival.1september.ru/articles/551939/

5.http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika/visokovoltnaya-tehnika_633.html

• 1 слайд

  Проектная работа по физике.
  Тема:
  Определение металла провода реостата.
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  Выполнили работу ученицы 8 «А» класса : Синица П. и Хусаинова И.
  

• 2 слайд

  Для уменьшения или увеличения силы тока служат приборы называемые реостатами. Простейшим реостатом может служить простая проволока с очень большим удельным сопротивлением.
  При помощи подвижного контакта можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка проволоки, тем самым, изменяя сопротивление цепи, а значит и силу тока в ней. Определение: Устройство для регулирования и ограничения силы тока в электрической цепи называют реостатом.
  
  

• 3 слайд

  Электрическим сопротивлением проводника, которое обозначается латинской буквой r , называется свойство тела или среды , превращать электрическую энергию в тепловую при прохождении по нему электрического тока.
  Электрическое сопротивление возникает при взаимодействии движущихся электронов с ионами кристаллической решетки металла.
  
  

• 4 слайд

  
  На схемах электрическое сопротивление обозначается так, как показано на рисунке 1, а.
  Переменное электрическое сопротивление, служащее для изменения тока в цепи, называется реостатом. На схемах реостаты обозначаются как показано на рисунке 1, б.
  
  
  
  
  Электрическое сопротивление проводника зависит от: 1) длины проводника, 2) поперечного сечения проводника, 3) материала проводника, 4) температуры проводника.
  
  Рисунок 1.
  

• 5 слайд

  Сопротивление в омах проводника длиной 1 м, сечением 1 мм² называется удельным сопротивлением и обозначается греческой буквой ρ .
  Удельные сопротивления различных проводников.
  
  

• 6 слайд

  Предмет исследования: провод реостата.
  Цель работы: вычислить удельное сопротивление провода реостата, определить название металла.
  Проблема: определить материал, из которого сделан провод реостата косвенным путем.
  Оборудование: реостат, линейка, иголка, микрометр.
  
  

• 7 слайд

  Задачи:
  Подсчитать количество витков провода.
  Узнать диаметр провода реостата.
  Узнать длину одного витка провода.
  Найти длину всего провода.
  Рассчитать площадь поперечного сечения.
  Найти удельное сопротивление провода .
  По справочным таблицам ,узнать из какого металла изготовлен провод реостата.
  

• 8 слайд

  Нам дан реостат сопротивлением
  6(Ом) . Воспользуемся формулой:
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  
  L - длина намотки провода(м)
  
  удельное сопротивление
  
  S - площадь поперечного сечения
  
  R – cопротивление (Ом)
  

• 9 слайд

  Ход работы:
  Считаем количество витков.
  
  

• 10 слайд

  Линейкой измеряем длину намотки провода.
  
  

• 11 слайд

  Используя количество витков и длину намотки провода, находим диаметр провода по формуле:
  
  L-длина намотки провода.(91.5мм)
  N-количество витков(126 шт.)
  d-диаметр провода(мм)
  
  
  
  
  
  

• 12 слайд

  Измеряем микрометром диаметр наружной намотки реостата(D).
  D=19 мм
  
  

• 13 слайд

  Диаметр одного витка провода.
  r- радиус толщины провода.
  d-диаметр провода .
  D-диаметр наружной намотки реостата.
  
  

• 14 слайд

  
  Теперь находим длину одного витка провода по формуле длины окружности:
  
  
  C – длина одного витка провода(мм)
  диаметр одного витка провода(мм)
  радиус одного витка провода(мм)
  число пи(3.14)
  

• 15 слайд

  
  А сейчас найдем длину всего провода, умножив количество витков на длину одного витка:
  
  
  длина всего провода(м)
  длина одного витка провода(мм)
  количество витков
  

• 16 слайд

  
  Находим площадь поперечного сечения по формуле площади круга:
  
  
  
  площадь поперечного сечения( )
  
  радиус провода(мм)
  
  

• 17 слайд

  Теперь, когда все величины найдены, нам необходимо вывести из основной формулы сопротивления(R) удельное сопротивление.
  
  

• 18 слайд

  
  Теперь вычисляем удельное сопротивление и узнаем ,из какого материала сделан провод реостата по формуле:
  
  
  
  
  удельное сопротивление
  сопротивление реостата(Ом)
  площадь поперечного сечения( )
  длина проводника(м)
  
  

• 19 слайд

  
  Удельные сопротивления различных проводников.
  
  

• 20 слайд

  Вывод:
  Определен металл, из которого сделан провод реостата. В работе применялся косвенный метод измерений. В ходе работы мы смогли определить диаметр провода и длину одного витка провода, по формулам рассчитали длину провода, площадь поперечного сечения и его удельное сопротивление, а также узнали, что провод нашего школьного реостата изготовлен из никелина. Стало ясно, что проведение измерений было не возможно без прочных математических знаний.
  
  

• 21 слайд

  Список литературы:
  1.Физика 8 класс.Перышкин А.В. Москва.Дрофа, 2008 г.
  2.Азбука физики. Горбушин Ш.А. Ижевск. «Удмуртия».1992 г.
  3.Учимся радиоэлектронике. Головин П.П.Ульяновск. РИЦ «Реклама».1999 г.
  4.http://www.eti.su/articles/visokovoltnaya-tehnika/visokovoltnaya-tehnika_633.html