Сабақ жоспары: "Толық тізбек үшін Ом заңы" 10 сынып

Сабақ жоспары

Пән: Физика

Сыныбы: 10^а

Мұғалімнің аты-жөні: Талдыбаева Л.М.

Сабақтың өту уақыты: 9⁴⁵-10³⁰

Сабақтың тақырыбы: Толық тізбек үшін Ом заңы.Кирхгоф ережелері

Сабақтың түрі: модульдік оқыту (топтап оқыту).

Сабақтың мақсаты: Тұрақты ток туралы білімдерін толықтыра отырып, жаңа тақырыптың мазмұнын ашу.

Дамытушылық: Оқушылардың ой өрісін дамыту, ойлау қабілеттерін арттыру.

Тәрбиелік: оқушылардың физика пәніне деген қызығушылығын арттыру.

Сабақтың жабдықталуы:

Қосымша материал: карточкалар

көрнекіліктер: схемалар сызылған плакаттар;

негізгі оқулықтар: Физика – 10 сынып. (Б.Кронгарт, В.Кем )

                                  Физика есептер жинағы – 10сынып. (С.Тұяқбаев,Ш.Тынтаева.)

Сабақтың барысы

Ұйымдастыру кезеңі: Сыныпқа кіріп, оқушылармен амандасу. Оларды түгендеп, сабаққа дайындықтарын тексеру. Сыныптың тазалығына назар аудару.

      Жаңа сабақ: Бүгін біз “Толық тізбек үшін Ом заңын және Кирхгоф ережесін” өтеміз. Сабақ бастамас бұрын еске түсірейік алдыңғы сабақта біз қандай Ом заңын қарастырдық? Ол қалай тұжырымдалған еді? Дұрыс, ал бүгін біз толық тізбек, яғни бір бөлігі ғана емес барлық тізбекке қатысты Ом заңын қарастырамыз. Бұл екі жағдайдың өзара ұқсастықтары мен айырмашылықтары бар. Тақтадағы суретке қарайық, ε  электр қозғаушы күші бар ток күшінен және r ішкі кедергіден, кедергісі R болатын тұтынушыдан, К кілттен тұратын тұйық тізбекте өтетін процестерді қарастырайық.

R

                r     ε                                        К кілттің көмегімен тізбекті        тұйықтағанда, оның бойынан ток күші І болатын ток өтеді. Ток көзінде А_б=qε  бөгде күштердің жұмысы есебінен электр өрісі пайда болады. Бұл өріс сыртқы тізбекте де (тұтынушы) А_сыртқы=U_R∙q , ішкі тізбекте де (ток көзінің ішінде) А_ішкі=U_r∙q зарядтың орын ауыстыруы бойынша жұмыс атқарады. Энергияның сақталу заңына сәйкес А_б=А_сыртқы+А_ішкі  немесе εq=U_Rq+U_rq, яғни: 

                                                                                      ε = U_R+U_r    (1).

(1) – формуладан , Э.Қ.К-і тізбектің сыртқы және ішкі бөлігіндегі кернеудің түсуінің қосындысына тең.  U_R=I∙U_r   және U_r=I∙r  болғандықтан  мына бірінші формуладан  

                                        I= ε/ (R+r)            

    шығады. Бұл қатынас толық тізбек үшін Ом заңының математикалық өрнегі. Ал заңның физикалық мағынасын былай тұжырымдаймыз: тұйық тізбектегі ток күші ток көзінің электрқозғаушы күшінің шамасына кері пропорционал және тізбектің ішкі және сыртқы кедергілерінің қосындысымен анықталатын толық кедергісіне кері пропорционал.

Толық тізбек үшін Ом заңының екі шекті жағдайы бар, міне енді соны қарастырайық.

1.                     Бірінші жағдайда сыртқы тізбектің R кедергісі ток көзінің кедергісінен көп үлкен болсын делік, сонда оны біз былай жазамыз: R>> r,сонда

     I=ε/R  немесе  ε=I·R, яғни  ε=U   аламыз.

Бұдан сырзтқы тізбектегі кернеу шамамен ток көзінің Э.Қ.К-іне тең екенін көреміз.

2.                     Екінші жағдайда біз керісінше сыртқы тізбектің кедергісі нөлге тең деп алсақ, онда I=ε/r=max мәнге жетеді. Міне осы максимум мәнге жеткенде қысқа тұйықталу пайда болады. Осындай  қысқа тұйықталу кезінде тізбектегі ток күші ең үлкен мәнге жетеді, ал сыртқы тізбектегі кернеуінің түсуі керісінше нөлге ұмтылады (R→0). Демек бұл кезде электр өрісінің жұмысы ішкі тізбекте жасалады. Қысқа тұйықталу кезінде ток күші өте үлкен, сондықтан оның ток көзінің істен шығуына қауіп тудыратынын есте сақтау керек.

Осындай тізбектерге есептеулер жүргізетін болсақ, Кирхгоф ережелерін пайдалану ыңғайлы, олар Ом заңының күрделі емес жалпылануы болып табылады. Біз білеміз жалпы жағдайда тізбекте кем дегенде үш өткізгіш тоғысатын нүктелерінде табуға болады. Мұндай нүктелерді қалай атаған едік? Дұрыс мұндай нүктелерді біз түйіндер деп аталады. Тізбектің бір элементін тастап шыққан кез келген зарядтың тізбектің басқа бір элементіне кіруі тиіс екені анық, яғни тізбекте ток бір-біріне тасмалданып отырады деген сөз ғой. Түйінде токтар тармақталады да, зарядтың сақталу заңынан токтардың үзіліссіздік шарты шығады: түйінге кіріп жатқан ток күштерінің қосындысы түйіннен шығып жатқан ток күштерінің қосындысына тең:

∑_кіріс I_і = ∑_шығыс І_і

Токтардың бағытын біз алдын ала білмейміз. Сондықтан токтардың оң бағытын қалауымызша аламыз және оң бағытта таралатын ток үшін І_к деген белгілеу енгіземіз. Егер шешу кезінде қайсыбір І_к ток үшін теріс мән шықса, онда бұл берілген бөлікте ток қабылданған бағытқа қарама-қарсы қозғалады дегенді білдіреді.  Міне осы (2)  қатынасы Кирхгофтың бірінші ережесі деп аталады.

Кирхгофтың екінші ережесі берілген тізбекте бөліп қарастыруға болатын кез келген түйыұталған контурларға арналған. Оны былай тұжырымдаймыз: кез келген тұйықталған контурда кедергілердегі кернеудің түсулерінің қосындысы осы контурдағы э.қ.к-тердің қосындысына тең болады:

                                ∑ ε_і = ∑U_i

Егер берілген бөлікте контурды айналып  айналып өту бағыты токтың оң бағытымен бағыттас болса, онда ток көзінің ішкі кедергісіндегі және өткізгіштердегі кернеудің түсуі оң деп есептеледі. Егер ток көзін айналып өту бағыты теріс полюстен басталып оң полюсте аяқталатын болса, онда, балалар, бұндай тізбектегі э.қ.к-і  оң таңбамен алынады. Ток көзін оң полюстен теріс полюске қарай айналып өтетін болса, онда э.қ.к-і теріс таңбамен алынады.

 

R1

В   ε₁                                C        I₄     D

      r₁             I₁                       I₂

  I₁

R2

              I₅                 I₅         

       А                                                                                                                                                                                                              

			R3

 

       О

                                                М               Е

Ток көзін оң полюстен теріс полюске қарай айналып өтетін болса, онда Э.Қ.К-і теріс таңбамен алынады.

А түйінінде: I₁=I₃+I₅

C түйінінде: I₁=I₂+I₄

М түйінінде: I₄+I₆=I₃

Cабақты бекіту сұрақтары:

1.     Қандай тізбек тұйық немесе толық деп аталады?

2.     Толық тізбек үшін Ом заңы қалай сипатталады екен?

3.     Қандай тізбек тармақталған деп аталады?

4.     Тармақталған тізбектегі кедергіні қалай есептеуге болады?

5.     Кирхгофтың бірінші ережесі қалай тұжырымдалады?

6.     Кирхгофтың екінші ережесі қалай тұжырымдалады?

7.     Кирхгофтың екінші ережесіне сәйкес ток көзінің э.қ.к-ін және кедергідегі кернеудің бағытын қалай анықтауға болады?

Ұй жұмысын сұрау:

Ал енді, балалар, өткен тарауды қайталау мақсатында үш топқа бөлініп есеп шығарайық.

Білімділер тобы

1)

R1

А

 

В

Суреттегі тізбектің жалпы кедергісі мен өткізгіштердегі ток күшін табыңдар, мұндағы А және В нүктелеріндегі кернеу 12 В-қа тең.  R₁,R₂=4 Ом, R₃=5 Ом, R₄=3Ом, R₅=1,5 Ом,  R₆=2 Ом.

Шешуі:  R_жалпы= (R₄+R₆)R₁R₂R₃R₅/ ((R₄+R₆)R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₅+R₁R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₃)= 0,64 Ом

I₁=U/R₁= 12/4=3,  I₂=U/R₂=12/4=3,  I₃=U/R₃=12/5=2,4,  I₄=U₄ /R₄=2/3=1,6,

I₅=U/R₅=12/1,5=8,  I₆=U₆ /R₆=2/2=1

2)       Гальванмкалық элементтің қысқыштарына жалғанған вольтметр 0,40 А ток көзінде 1,2 В және 0,8 А ток көзінде 1,0 В кернеуді көрсетеді. ЭҚК- ті, элементтің ішкі кедергісін және одан алуға болатын ең үлкен токты есептеңдер.

Шешуі:

ε =IR=1,4 .    r = (ε-IR)/ I=0,5.     I = ε/r=2,8.

Алғырлар тобы:

1)

R1

А

 

В

Суреттегі тізбектің жалпы кедергісі мен өткізгіштердегі ток күшін табыңдар, мұндағы А және В нүктелеріндегі кернеу 10 В-қа тең.  R₁,R₂=3 Ом, R₃=4 Ом, R₄=5Ом, R₅=2,6 Ом,  R₆=2 Ом.

Шешуі:  R_жалпы= (R₄+R₆)R₁R₂R₃R₅/ ((R₄+R₆)R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₅+R₁R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₃)= 0,69 Ом

I₁=U/R₁= 10/3=3,3,   I₂=U/R₂=10/2=5,  I₃=U/R₃=10/4=2,5,  I₄=U₄ /R₄=1,6/5=0,32,

I₅=U/R₅=10/2,6=3,8 ,    I₆=U₆ /R₆=1,6/2=0,8

2)   ЭҚК-тері 1,7 және 1,4 В, ішкі кедергілері 0,80 Ом және 0,40 Ом болатын екі элемент тізбектей жалғанып, олар 5,0 Ом кедергіге қосылған. Тізбектегі токты, тізбектің сыртқы бөлігіндегі кернеуді, әрбір элементтің қысқыштарындағы кернеуді анықтаңдар.

Шешуі:

I=I₁+I₂= ε₁/(R+r₁) + ε₂/(R+r₂)= 0,29+0,26=0,5 .   

U_R=IR=2,5 В,    U_r1=Ir₁=0,4 В,     U_r2=Ir₂=0,2 В

Тапқыштар тобы

1)

R1

А

 

В

Суреттегі тізбектің жалпы кедергісі мен өткізгіштердегі ток күшін табыңдар, мұндағы А және В нүктелеріндегі кернеу 15 В-қа тең.  R₁,R₂=5 Ом, R₃=3 Ом, R₄=6 Ом, R₅=1,5 Ом,  R₆=4 Ом.

Шешуі:  R_жалпы= (R₄+R₆)R₁R₂R₃R₅/ ((R₄+R₆)R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₅+R₁R₂R₃R₅+(R₄+R₆)R₁R₂R₃)= 0,6, Ом

I₁=U/R₁= 15/5=3,   I₂=U/R₂=15/5=3,  I₃=U/R₃=15/3=5,  I₄=U₄ /R₄=2,5/6=0,42,

I₅=U/R₅=15/1,5=10 ,    I₆=U₆ /R₆=2,5/4=0,63

2)       ЭҚК-тері 6,5 В және 3,9 В, ішкі кедергілері бірдей 2,0 Ом болатын екі ток көзі өзара параллель жалғанған және кедергісі 9 Ом болатын сыртқы тізбекте тоғысқан. Элементтердегі және сыртқы тізбектегі токты табыңдар.

Шешуі:

I_R=ε/R= (ε₁+ε₂)/R= 10,4/9=1,15 A

I_r1= ε₁/(R+r)= 6,5/(9+2)= 0,59 A

I_r2= ε₂/(R+r)= 3,9/(9+2)= 0,35 A

Үйге тапсырма:§9.6, §9.7 оқып келу.

Оқушыларды бағалау,сабақты қорыту: бүгінгі сабақта есепті белсене және бірінші болып шығарған оқушыларды бағалау.

Методист:

Пән мұғалімі: