Инфоурок / Физика / Рабочие программы / Урок-семинар «РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ»
Обращаем Ваше внимание: Министерство образования и науки рекомендует в 2017/2018 учебном году включать в программы воспитания и социализации образовательные события, приуроченные к году экологии (2017 год объявлен годом экологии и особо охраняемых природных территорий в Российской Федерации).

Учителям 1-11 классов и воспитателям дошкольных ОУ вместе с ребятами рекомендуем принять участие в международном конкурсе «Законы экологии», приуроченном к году экологии. Участники конкурса проверят свои знания правил поведения на природе, узнают интересные факты о животных и растениях, занесённых в Красную книгу России. Все ученики будут награждены красочными наградными материалами, а учителя получат бесплатные свидетельства о подготовке участников и призёров международного конкурса.

ПРИЁМ ЗАЯВОК ТОЛЬКО ДО 21 ОКТЯБРЯ!

Конкурс "Законы экологии"

Урок-семинар «РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ ПОВЫШЕННОЙ СЛОЖНОСТИ»

библиотека
материалов

Урок-семинар
«Расчет электрической цепи
повышенной сложности
»*

Эпиграф:

Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью.

Л. Н. Толстой

Цели: повторить темы «Последовательное и параллельное соединение проводников», «Соединение конденсаторов», закрепить знания, умения при решении задач; ознакомить учащихся с законами Кирхгофа (за рамками школьной программы).

Ход урока

I. Вступительное слово учителя.

Наш сегодняшний урок посвящен расчету электрических цепей. Потребители и другие элементы цепи могут быть соединены друг с другом различными способами, иногда очень причудливым образом. Но какими бы сложными они ни казались нам на первый взгляд, рассчитать их можно, используя законы последовательного и параллельного соединения резисторов или конденсаторов. Первый этап нашего урока я назвала «Нам эти законы запомнить несложно!», и проведем мы на этом этапе урока эстафету. Каждый ряд – это команда, участвующая в эстафете. Команда получает одинаковые задания. Учитель передает листы с заданиями учащимся, сидящим справа за первыми партами. Те записывают ответ на первый вопрос (на специально оставленном листе) и передают лист на вторую парту и т. д. Когда ученик, сидящий справа за последней партой, ответив на вопрос, передает задание товарищу слева. Тот после ответа – товарищу, сидящему за предыдущей партой, и т. д. Полностью заполненный лист передают учителю. (Возле своего вопроса ученик пишет фамилию.)

Задания:

1. При последовательном соединении конденсаторов (рис. 1):

С = hello_html_59d21f4.png

hello_html_md6c2c54.png

Рис. 1

2. При последовательном соединении n одинаковых конденсаторов:
если
С1 = С2 = ....... = Сn

С = hello_html_59d21f4.png

3. При параллельном соединении конденсаторов (рис. 2):

С = hello_html_59d21f4.png

hello_html_3cb4666e.png

Рис. 2

4. При параллельном соединении n одинаковых конденсаторов:
если
С1 = С2 = ....... = Сn

С = hello_html_59d21f4.png

5. При последовательном соединении проводников (рис. 3):

R = hello_html_59d21f4.png

hello_html_457857ec.png

Рис. 3

6. При последовательном соединении n одинаковых проводников:
если
R1 = R2 = ....... Rn, то R = hello_html_59d21f4.png

7. При параллельном соединении проводников (рис. 4):

R = hello_html_59d21f4.png

hello_html_m4b0c683d.png

Рис. 4

8. При параллельном соединении n одинаковых проводников:
если
R1 = R2 = ....... = Rn, то R = hello_html_59d21f4.png

Устно проговариваются правильные ответы.

II. Задачи среднего уровня сложности.

Предлагаются смешанные соединения либо резисторов, либо конденсаторов. К доске приглашаются по одному представителю от каждого варианта (всего 6 человек). Трое решают задания на соединения резисторов, трое – конденсаторов.

Задания:

1. Найдите сопротивление между точками А и В электрической схемы, представленной на рис. 5.

hello_html_m5acc190a.png

Рис. 5

Ответ: Rоб = R.

2. Определите сопротивление участка АВ, если R = 1 Ом (рис. 6).

hello_html_640e7d11.png

Рис. 6

Ответ: 1,5 Ом.

3. Вычислите сопротивление участка цепи, изображенного на рис. 7, если R = 20 Ом.

hello_html_44bf6d37.png

Рис. 7

Ответ: 4,3 Ом.

4. Определите электроемкость батареи конденсаторов, если
С1 = С2 = 2 мкФ, С3 = С4 = С5 = 6 мкФ (рис. 8).

hello_html_m8fa8c75.png

Рис. 8

Ответ: 3 мкФ.

5. Определите электроемкость батареи конденсаторов. Все конденсаторы имеют емкость С (рис. 9).

hello_html_1cd76204.png

Рис. 9

Ответ: hello_html_29c93ab4.gif.

6. Определите электроемкость батареи конденсаторов. Все конденсаторы имеют емкость С (рис. 10).

hello_html_d6dfa5a.png

Рис. 10

Ответ: С.

III. «Задачи по частям».

Для решения предлагаются задача и «ключ» ее решения, состоящий из нескольких пунктов, то есть решать ее мы будем, выходя по очереди, каждый ученик использует свой пункт «ключа».

Задача для учащихся с первого ряда.

К доске приглашается учащийся, не участвовавший во втором этапе урока.

В схеме, изображенной на рисунке 11, емкость батареи конденсаторов не изменяется при замыкании ключа K. Определите электроемкость конденсатора Сх.

hello_html_49d5cab3.png

Рис. 11

«Ключ» к решению.

1) Определите электроемкость батареи конденсаторов при разомкнутом ключе: hello_html_m4fd6400b.gif.

Приглашается к доске второй учащийся с первого ряда. Для него:

2) определить электроемкость батареи конденсаторов при замкнутом ключе: hello_html_43d00786.gif.

Задание для третьего ученика с первого ряда:

3) приравнять величины, полученные в п. 1 и 2, так как емкость батареи конденсаторов не изменяется при замыкании ключа, и найти Сх:

hello_html_672171bc.gif

9 (Сх + С)2 = (5Сх + 2С) (4С + Сх) 9С2 + 18СхС + 9С2 = 20ССх +
+ 8
С2 + 5Сх2 + 2ССх;

4Сх2 – 4ССх + С2 = 0 Д = 16С2 – 16С2 = 0 Сх = hello_html_50f255cd.gif.

Задача для учащихся со второго ряда.

В цепи, схема которой изображена на рисунке 12, сопротивления всех резисторов одинаковы и равны R = 2 Ом. Найти общее сопротивление цепи R0.

hello_html_400d3b1e.png

Рис. 12

«Ключ» к решению.

1) Найти общее сопротивление ветвей MN и MKLNRMN (они соединены параллельно:

RMN = hello_html_7ba27530.gifR).

2) Найти сопротивление участка DMNERDMNE (два сопротивления на участках DM и NE соединены последовательно с сопротивлением RMN :

RDMNE = hello_html_5007a9c4.gifR + 2R = hello_html_m6ba0aadd.gifR).

3) Найти общее сопротивление ветвей DE и DMNE (они соединены параллельно, поэтому RDE = hello_html_7f836a7b.gifR).

4) Найти общее сопротивление ветвей AD, DE и BE, оно же общее сопротивление цепи Rоб (названные ветви соединены последовательно):

Rоб = 2R + hello_html_m114f272b.gifR = hello_html_m6cd7b8d2.gif = 5,5 Ом.

Задача для учащихся с третьего ряда.

Между клеммами А и В включены конденсаторы, как показано на рисунке 13. Найти емкость системы С, если:

С1 = 2 мкФ = 2 · 10–6 Ф;

С2 = 1 мкФ = 10–6 Ф.

hello_html_24b6678b.png

Рис. 13

«Ключ» к решению.

1) Найти емкость участка цепи между точками D и FCDF (он состоит из двух параллельных ветвей, в одну из которых включен конденсатор С2, а в другую – последовательно три конденсатора емкостями C1):

CDF = С2 + Соб, где Соб = hello_html_m51138bf5.gif CDF = С2 + hello_html_m51138bf5.gif.

2) Найти общую емкость участков AD и BFCAD + ВF (участки соединены последовательно и емкости участков одинаковые):

CAD + ВF = hello_html_m50ad92de.gif.

3) Найти общую емкость всей батареи конденсаторов С (так как участки AD, DF и FB соединены последовательно):

hello_html_m4d4beb27.gif

4) Произвести расчет общей емкости батареи конденсаторов:

hello_html_m39bd02b8.gif

hello_html_m6475570e.gif

IV. Знакомство с правилами Кирхгофа, часто применяемыми для расчета сложных электрических цепей.

Первое правило Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю:

hello_html_66a7bfdd.gif

Токи, подходящие к узлу, считаются положительными, а токи, исходящие из узла, – отрицательными.

Второе правило Кирхгофа: в любом замкнутом контуре алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивление соответствующих участков равна алгебраической сумме ЭДС в контуре. Токи, совпадающие по направлению с выбранным направлением обхода контура, считаются положительными, а несовпадающие – отрицательными. ЭДС берется со знаком «+», если переход внутри источника от отрицательного полюса к положительному, и со знаком «–» в противном случае.

Применим эти правила для решения следующей задачи.

Задача 1. Три источника тока с электродвижущими силами 1 =
= 2,5 В;
2 = 2 В; 3 = 15 В и резисторами R1 = 2 Ом; R2 = 3 Ом; R3 = 8 Ом соединены, как показано на рисунке 14. Определите токи через эти резисторы. Внутренним сопротивлением источников пренебречь.

hello_html_5119f0f6.png

Рис. 14

По первому правилу Кирхгофа: для узла А:

J1J2 + J3 = 0

По второму правилу Кирхгофа для контура А2В1А:

– ℰ1 + 2 = J1R1J2R2;

для контура А3В2А:

–ℰ2 + 3 = J2R2 + J3R3;

для контура AE3BE1A:

13 = –J1R1J3R3.

Подставим в эти формулы численные значения из условия задачи:

J1 + J2 = J3

0,5 = – 3J2 + 2J1

13 = 3J2 + 8J3

12,5= –2J1 –8J3

13 = 3J2 + 8(J1 + J2) = 3J2 + 8J1 + 8J2 = 11J2 + 8J1.

Далее решаем систему: hello_html_m2a3a73af.gif и находим J2 = hello_html_5f207653.gif = 0,65A,
J1 = 0,73 A, J3 = 1,38 A.

Проверяем решение по первому правилу Кирхгофа:

0,65 + 0,73 = 1,38 (А).

Задача 2. Два элемента с ЭДС 1 = 1,25 В и 2 = 1,5 В, имеющие одинаковые внутренние сопротивления r1 = r2 = 0,4 Ом, соединены параллельно и замкнуты резистором, сопротивление которого R = 10 Ом. Найти силы токов в резисторе и в каждом элементе (рис. 15).

hello_html_m6b40868d.png

Рис. 15

Решение. Обозначим направления токов и выберем направление обхода контуров так, как показано на рисунке.

По первому правилу Кирхгофа: для узла А: JJ1J2 = 0.

По второму правилу Кирхгофа: для контура A1BRA: J1r1 + JR = 1 для контура A1B2A: J1r1J2r2 = 12.

Подставив числовые значения ЭДС и сопротивления, получим систему уравнений:

hello_html_5ac4e783.gif

Решив эту систему, получим: J ≈ 0,135 A, J1 ≈ – 0,245 A, J2 ≈ 0,38 А.

Значение силы тока J1 получилось отрицательным, это указывает на то, что действительное направление данного тока противоположно обозначенному.

Задачи для самостоятельного решения.

1. Две батареи (1 = 10 В, r1 = 1 Ом; 2 = 8 В, r2 = 2 Ом) и резистор
R = 6 Ом соединены, как показано на рисунке 16. Определить силу тока в батареях и резисторе.

hello_html_m108de8a4.png

Рис. 16

Ответ: J1 = 6,4 A; J2 = 5,8 A; J3 = 0,6 А.

2. Два источника тока (1 = 8 В, r1 = 2 Ом, 2 = 6 В, r2 = 1,5 Ом) и резистор R = 10 Ом соединены, как показано на рисунке 17. Определить силу тока, текущего через реостат.

hello_html_m71449a7f.png

Рис. 17

Ответ: J = 0,63 A.

Задачи решаются по вариантам на отдельных листочках, сдаются учителю на проверку.

V. Подведение итогов урока.




Самые низкие цены на курсы переподготовки

Специально для учителей, воспитателей и других работников системы образования действуют 50% скидки при обучении на курсах профессиональной переподготовки.

После окончания обучения выдаётся диплом о профессиональной переподготовке установленного образца с присвоением квалификации (признаётся при прохождении аттестации по всей России).

Обучение проходит заочно прямо на сайте проекта "Инфоурок", но в дипломе форма обучения не указывается.

Начало обучения ближайшей группы: 25 октября. Оплата возможна в беспроцентную рассрочку (10% в начале обучения и 90% в конце обучения)!

Подайте заявку на интересующий Вас курс сейчас: https://infourok.ru

Краткое описание документа:

Урок-семинар
«Расчет электрической цепи
повышенной сложности
»

Эпиграф:

Знание только тогда знание, когда оно приобретено усилиями своей мысли, а не памятью.

Л. Н. Толстой

Цели: повторить темы «Последовательное и параллельное соединение проводников», «Соединение конденсаторов», закрепить знания, умения при решении задач; ознакомить учащихся с законами Кирхгофа (за рамками школьной программы).

Ход урока

I. Вступительное слово преподавателя.

 

Наш сегодняшний урок посвящен расчету электрических цепей. Потребители и другие элементы цепи могут быть соединены друг с другом различными способами, иногда очень причудливым образом. Но какими бы сложными они ни казались нам на первый взгляд, рассчитать их можно, используя законы  последовательного  и  параллельного соединения резисторов или конденсаторов. Первый этап нашего урока я назвала «Нам эти законы запомнить несложно!», и проведем мы на этом этапе урока эстафету. Каждый ряд – это команда, участвующая в эстафете. Команда получает одинаковые задания. Учитель передает листы с заданиями учащимся, сидящим  справа  за  первыми  партами.  Те  записывают  ответ  на  первый вопрос (на специально оставленном листе) и передают лист на вторую парту и т. д. Когда ученик, сидящий справа за последней партой, ответив на вопрос, передает задание товарищу слева. Тот после ответа – товарищу, сидящему за предыдущей партой, и т. д. Полностью заполненный лист передают учителю. (Возле своего вопроса ученик пишет фамилию.)

Общая информация

Номер материала: 366845

Похожие материалы