Повідомлення теми, мети і завдання заняття
Тема 3.2. Закони постійного струму.
Тема 29,30:
Постійний електричний струм. Сила і густина струму. Умови необхідні для існування струму. Е.Р.С. закон Ома для ділянки і повного електричного кола. Зовнішня і внутрішня ділянки кола, спад напруги на них. Залежність опору провідника від температури. Надпровідність.
Мета:
Ввести поняття постійного електричного струму, сили і густини струму, Е.Р.С., опору, надпровідності. Пояснити які умови необхідні для існування струму, що таке зовнішня і внутрішня ділянки кола, як залежить опір провідника від температури. Роз’яснити закони Ома для ділянки і повного електричного кола.
Тип заняття: Комбінований.
Обладнання: Амперметр, вольтметр, реостат, вимикач, з’єднувальні провідники, джерело струму, авометр.
Література:
Л.С. Жданов, Г.Л. Жданов, Фізика, Київ. «Вища школа» 1985р.
С.У. Гончаренко, Фізика 10 клас, Київ «Освіта» 2002 р.
Хід заняття
Організаційна частина.
Перевірка наявності учнів на занятті.
Опитування чотирьох студентів по попередній темі.
- Що таке конденсатори?
- Які види з’єднань батарей конденсаторів?
- Що таке ємність провідника?
- Як визначається енергія електричного поля?
Повідомлення теми, мети і завдання заняття
Електричний струм – це напрямлений рух електричних зарядів під дією електричного поля, або різниці потенціалів.
У фізиці за напрям електричного струму беруть упорядкований рух електронів від плюса до мінуса.
Струм характеризуємо силою струму
- це заряд що протікає через поперечний переріз провідника за одиницю часу.
Густина струму - сила струму що припадає на одиницю площі поперечного перерізу провідника, якщо не змінюється по величині і по напряму з часом то струм називається постійним.
Для існування струму необхідні такі умови:
1) наявність вільних зарядів (у провідника це електрони);
2) замкнуте електричне коло;
3) джерело струму яке забезпечує постійно діюче поле або різницю потенціалів.
Джерела струму характеризуються Е.Р.С., яка є роботою сторонніх сил по переміщенню одиничного додатного заряду. Роботу сторонніх сил забезпечують магнітні поля (генератори струму, хімічні реакції, гальванічні елементи або батарейки, акумулятори).
Стороння сила – це не електрична сила «Е.Р.С.»
Повне замкнене електричне коло складається із зовнішньої і внутрішньої ділянок, зовнішня – це ділянка на якій діють кулонівські сили переміщення заряду, в неї включаються споживачі електричного струму (лампи освітлення, телевізори, холодильники). Ділянка кола на якій переміщення заряду забезпечують сторонні сили називаються – внутрішньою, в неї включають тільки джерела струму.
Протіканню струму діє опір
Опір обумовлений розташуванням іонів у кристалічний решітці металу і залежить від параметрів цього металу.
Ця залежність виражається такою формулою.
де - питомий опір провідника який характеризує рід провідника – це опір провідника довжиною 1 метр і площею поперечного перерізу 1 .
У фізиці
У техніці – береться по таблицях.
Джерела струму характеризуються внутрішнім опором r.
У металах з підвищенням температури опір зростає бо збільшується рух електронів у кристалах нехай:
тоді
Де - температурний коефіцієнт опору.
– показує у скільки разів змінюється питомий опір провідника при нагріванні його на один градус.
Оскільки при то R при пониженні температури опір провідника зменшується.
У фізиці досліджені (металеві сплави і пластмаси) які при дуже низькій температурі втрачають опір, це при – 1960 С і нижче, ці речовини називають надпровідниками, а явище надпровідністю.
Розрахунок струму в електричному колі ведуть за законами Ома.
1). Закон Ома для зовнішньої ділянки кола
,
Де U – спад напруги на ділянці кола
2) закон Ома для повного кола
де
- спад напруги на внутрішній ділянці кола.
Е.Р.С. можна виміряти приєднавши до його клем вольтметр.
Тоді і чим більший , тим точніше буде виміряна е.р.с. а r 0 Цей метод не точний бо залежність R – вольтметра більш точно виміряти Е.Р.С. можна так: зібрати електричне коло в яке ввімкнути джерело струму, амперметр, реостат і вимикач, і підєднати вольтметр бо реостата.
Амперметр вмикається послідовно, а вольтметр паралельно.
При певному положенні повзунка реостату, амперметр показує а напруга , якщо перемістити повзунок реостату, буде і застосовуємо закон ома для обох випадків.
;
;
Підставимо у формулу для Е.Р.С. і одержимо його.