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.