Курс лекций по теме: Постоянный электрический ток

 Структура лекционного занятия представляет устную актуализацию знаний студентов в начале лекции и краткую устную диагностику в конце; теоретический блок - лекционный курс по данной теме с применением опорной схемы, мультимедийной презентации, видеофрагментов, облегчающих восприятие информации.

Технологическая карта занятия

 

 Дисциплина физика                               Группа ТА -11

Ф.И.О. Цырендылыкова Н.Б.                 Номер занятия – 44

 Тема занятия. Постоянный электрический ток

Форма (вид) занятия: лекция

Тип занятия: урок изучения новой темы

Цели занятия:

Дидактические:  обобщение и углубление знаний студентов об электрическом токе, о направлении и условиях существования тока, о действиях тока, о силе тока, об  электрическом напряжении, сопротивлении, удельном сопротивлении, о законе Ома для участка цепи (вольт-амперная характеристика)

Воспитательные:  воспитание профессионально значимых качеств: самостоятельности, ответственности, точности, творческой инициативы

Развивающие:  развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных. Методические: применение методики организации лекционного занятия, информационно-коммуникативных технологий

Перечень общих и профессиональных компетенций, приобретенных студентами в ходе занятия:

·        владение креативными навыками: применение знаний в жизни, владение приемами решений учебно-познавательных проблем, действий в нестандартных ситуациях;

·         умение отличать факты от домыслов, использование вероятностных, статистических и иных методов познания;

·        наличие  информационной культурой, анализ и оценка  информации;

·        проведение анализа информации по данной теме занятия

Межпредметная связь:  математика, химия, электротехника 

Внутрипредметная связь: темы «Электрический ток в различных средах», «Явления электромагнитной индукции», «Переменный ток»

ОСНАЩЕННОСТЬ УРОКА

Оборудования: компьютерное обеспечение, презентации, раздаточный материал, видеофрагменты

Литература:

Основная: 1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е.Эвенчмк и др.: Под. Ред.А.А.Пинского. – 7-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 415 с.

Дополнительная:

1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / И.К.Кикоин, А.К Кикоин: Под. Ред. И.К.Кикоин,. – 6-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 215 с.

 2.Интернет-ресурсы

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ

время

5

10

25

35

10

5

№ элементов

I

II

III

IV

V

VI

 

ХОД ЗАНЯТИЯ

 

№

Элементы занятия и учебные вопросы

Доп

 

I.

Организационный момент. Перекличка, проверка готовности к уроку.

 

II.

Постановка цели. Актуализация знаний студентов (связывает содержание нового материала предыдущим и позволяет вовремя ликвидировать пробелы)

На предыдущих лекциях были рассмотрены основные вопросы электростатики. Явления и процессы, связанные с движением электрических зарядов, составляют особую часть учения об электричестве - электродинамику

Повторим материал данной темы, изученный в школьном курсе физики.

Экспресс-опрос студентов:

  • Что является носителем электрических зарядов в металлах?

  • Что такое сила тока?

  • Каким прибором она измеряется?

  • Каковы единицы измерения силы тока?

  • Как определяется напряжение?

  • Как вы понимаете сопротивление проводника?

Электродинамика изучает явления, связанные с электрическим током. Электрическим током называют всякое упорядоченное движение электрических зарядов. Электрический ток возникает в проводниках при условии, что внутри проводника напряженность электрического поля отлична от нуля.

Цель: Нас будет интересовать лишь один класс проводников, а именно металлы. Вы должны будете знать:

- условия существования непрерывного электрического тока;

- характеристики электрического тока - силу токаи плотность тока;

- основные представления классической электронной теории электропроводности

металлов;

- закон Ома для неоднородного участка цепи.

 

III

Изучение теретического материала. (по слайдам презантации)

Составляем опорный конспект:

  1. Объяснение понятия об электрической энергии.

  2. Направленное движение заряженных частиц – электрический ток. , где q – заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t.

  3. Условия, при которых существует эл. ток: наличие свободных носителей зарядов, наличие источника электрической энергии, замкнутость электрического поля. (видеофрагмент)

  4. Демонстрация теплового, химического и магнитного действия тока. Желательно в этом случае собрать одну электрическую цепь, состоящую из источника, лампы накаливания, гальванической ванны, электромагнита, соединительных проводов, выключателя, амперметра, вольтметра.

     

     

  5. Стационарное электрическое поле внутри проводника с током. Оно обеспечивает существование разности потенциалов на концах проводника. Стационарное электрическое поле заряженного проводника отличается от его электростатического поля тем, что оно существует внутри проводника, а электростатическое существует только вне проводника и поверхность его эквипотенциальна.

  6. Вывод формул силы тока на основе электронной теории.

  7. Техническое направление тока – движение положительно заряженных частиц из точек с большим потенциалом поля в проводнике к точкам с меньшим потенциалом. Движение электронов проводимости имеет противоположное направление – от точек с меньшим потенциалом поля в проводнике к точкам с большим потенциалом.

  8. Источник электрической энергии . Все виды энергии в природе взаимопревращаемы, и поэтому, в принципе, любой вид энергии (механическая, тепловая, химическая, световая) можно превратить в электрическую. Устройства, которые превращают один из видов энергии в электрическую, называется источником тока или электрическим генератором.

Выяснить назначение генератора. Для того чтобы ток в цепи был постоянным, надо поддерживать в цепи постоянное напряжение. Во внешней цепи электроны проводимости перемещаются под действием кулоновских сил электрического поля. Как же создать в проводнике электрическое поле? Очевидно, что кулоновские силы не могут создать это поле. Необходимы силы, которые бы перемещали электроны проводимости в направлении, противоположном направлению сил электрического поля. Эту роль и выполняют источники тока.

  1.  

    Демонстрация зависимости силы тока проводника от напряжения и сопротивления. Для поддержания в проводнике постоянного тока на полюсах источника тока должна поддерживаться постоянной разность потенциалов. Для этого положительные заряды в электролите должны двигаться к аноду, а отрицательные – к катоду. Это движение может происходить только под действием сил неэлектрического происхождения, т.к. имеет направление, противоположное кулоновскому. Эти силы называются сторонними, возникают за счет реакции между электролитом и электродами. Роль источника аналогична роли насоса при перекачивании жидкости. Сторонней силой является сила давления на воду крыльчатки насоса, кулоновской – сила тяжести, сила трения аналогична силе сопротивления при перемещении заряда.

  2.  

    ЭДС источника тока – физическая величина, численно равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда от отрицательного полюса источника тока к положительному. =Аст/q. Измеряется в вольтах ( 1В=1Дж/Кл). 

  3. Закон Ома для участка цепи:. Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Сопротивление тем больше, чем длиннее проводник и чем он тоньше, приводим аналогию с жидкостью, перекачиваемой по трубе (заряду аналогична масса жидкости, силе тока – масса жидкости, протекающая через поперечное сечение трубы за единицу времени). Сопротивление однородного проводника .

 

IV.

Обобщение теоретического материала, выделение главного.

  • Нами рассмотрены условия существования непрерывного электрического тока, его характеристики — сила тока и плотность тока, также мы познакомились с основными представлениями классической электронной теории электропроводности металлов, с законом Ома для неоднородного участка цепи. Все это представлено в опорный конспект, который вы должны хорошо знать.

  • Опрос «Проверь себя» (слайд)

 
 

V.

Самостоятельно выполнить конспет на тему: «Применение постоянного электрического тока в промышленности и на транспорте»

 

VI.

Итог урока. Что нового узнали сегодня на уроке, чему научились?

- Узнали, что … Домашнее задание – № 799,800

 

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ

Дисциплина   физика                                Группа ТА -11

Ф.И.О.  Цырендылыкова Н.Б.                   Номер занятия – 45

  Тема занятия. Закон Ома для замкнутой цепи.

Форма (вид) занятия: лекция

Тип занятия: урок изучения новой темы

Цели занятия:

Дидактические: обобщение и углубление знаний студентов о понятии сторонних сил, ЭДС, закона Ома для полной цепи

Воспитательные:  воспитание профессионально значимых качеств: самостоятельности, ответственности, точности, творческой инициативы

Развивающие:  развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных. Методические: применение методики организации лекционного занятия, информационно-коммуникативных технологий

Перечень общих и профессиональных компетенций, приобретенных студентами в ходе занятия:

·  владение креативными навыками: применение знаний в жизни, владение приемами решений учебно-познавательных проблем, действий в нестандартных ситуациях;

·      умение отличать факты от домыслов, использование вероятностных, статистических и иных методов познания;

·     наличие  информационной культурой, анализ и оценка  информации;

·      проведение анализа информации по данной теме занятия

Межпредметная связь:  математика, химия, электротехника

Внутрипредметная связь: темы «Электрический ток в различных средах», «Явления электромагнитной индукции», «Переменный ток»

 ОСНАЩЕННОСТЬ УРОКА

Оборудования: компьютерное обеспечение, презентации, раздаточный материал, видеофрагменты

 Литература:

  Основная: 1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е.Эвенчмк и др.: Под. Ред.А.А.Пинского. – 7-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 415 с.

Дополнительная:

1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / И.К.Кикоин, А.К Кикоин: Под. Ред. И.К.Кикоин,. – 6-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 215 с.

 2.Интернет-ресурсы

 

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ

ВРЕМЯ

5

20

25

35

5

№ элементов

I

II

III

IV

V

 

ХОД ЗАНЯТИЯ

№

Элементы занятия и учебные вопросы

I.

Организационный момент. Перекличка, проверка готовности к уроку.

II.

Физический диктант.

1 вариант

2 вариант

1. Что называют

электрическим током?

 

силой тока

2. Записать

действия электрического тока

 

условия существования электрического тока

3. Записать законы последовательного соединения проводников

параллельного соединения проводников.

4. Записать закон Ома

Джоуля - Ленца

5. Записать формулы работы электрического тока.

мощности электрического тока.

III

Изучение новой темы.

1.Разделение зарядов связано с работой сторонних сил. Любые силы, действующие на заряд, за исключением потенциальных сил электростатического происхождения ( то есть кулоновских ), называют сторонними силами. В источниках тока, сторонние силы совершают работу по превращению какой – либо энергии в электрическую, либо энергию сторонних сил в энергию электрического поля.

Термопары преобразуют внутреннюю энергию в электрическую. Гальванические элементы и аккумуляторы преобразуют химическую энергию в электрическую. Фотоэлементы – световую в электрическую. В источнике тока сторонние силы совершают работу по разделению зарядов и поддержанию разности потенциалов на концах цепи. ЭДС – энергетическая характеристика источника. Это физическая величина, равная отношению работы, совершенной сторонними силами при перемещении электрического заряда по замкнутой цепи, к этому заряду.  =Аст/q. (1В=1Дж/Кл)

2. Закон Ома для полной цепи-

Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна ЭДС источника тока и обратно пропорциональна сумме внешнего и внутреннего сопротивления.  = IR+Ir. IR-U внешнее; Ir- U внутреннее,  = U внешнее + U внутреннее. ЭДС источника тока равна сумме падений напряжений на внешнем и внутреннем участке цепи. Если R→ ∞, то U →, поэтому измеряют  высокоомным вольтметром при разомкнутой внешней цепи. Если R растет, то  уменьшается.

  1. Короткое замыкание.

Если R→0, то закон Ома для полной цепи принимает вид: Iк= /R. Сила тока Iк максимальна для данного источника и называется током короткого замыкания. Если r велико, то источник не боится короткого замыкания. Короткое замыкание опасно при малом r, как у аккумуляторов.

  1. Соединение источников тока.

     

     

Последовательное соединение: б=1+2. I=n (R+nr)

Параллельное соединение: б==1=2 при условии1= , I= (R+r/2). Если батарея состоит из nодинаковых элементов, то I= (R+r/n).

ЭДС нескольких источников тока складывается алгебраически, при этом, если при обходе контура в любом направлении ( обычно по часовой стрелке) мы идем внутри источника от минуса к плюсу, то ЭДС берется с плюсом, в противном случае – с минусом. Если алгебраическая сумма ЭДС равна нулю, то ток в цепи отсутствует.

IV.

Закрепление. Решение задач - № 814-817, 820,823, 824,

V.

Итог урока. Что нового узнали сегодня на уроке, чему научились? Дом/задание – № 818, 821-Р

 

 

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ЗАНЯТИЯ

 Дисциплина физика                                                     Группа ТА -11

Ф.И.О. Цырендылыкова Н.Б.                                         Номер занятия – 46

   Тема занятия. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока.

Форма (вид) занятия: лекция

Тип занятия: урок изучения новой темы

Цели занятия:

Дидактические: формирование ключевых компетенций - обобщение и углубление знаний студентов о работе и мощности тока, Законе Джоуля - Ленца

Воспитательные: воспитание профессионально значимых качеств: самостоятельности, ответственности, точности, творческой инициативы

Развивающие: развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных. Методические: применение методики организации лекционного занятия, информационно-коммуникативных технологий

Перечень общих и профессиональных компетенций, приобретенных студентами в ходе занятия:

·        владение креативными навыками: применение знаний в жизни, владение приемами решений учебно-познавательных проблем, действий в нестандартных ситуациях;

·         умение отличать факты от домыслов, использование вероятностных, статистических и иных методов познания;

·        наличие  информационной культурой, анализ и оценка  информации;

·        проведение анализа информации по данной теме занятия

 Межпредметная связь:  математика, химия, электротехника

 Внутрипредметная связь: темы «Электрический ток в различных средах», «Явления электромагнитной индукции», «Переменный ток»

  ОСНАЩЕННОСТЬ УРОКА

Оборудования: компьютерное обеспечение, презентации, раздаточный материал, видеофрагменты

  Литература:

Основная: 1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / О.Ф. Кабардин, В.А. Орлов, Э.Е.Эвенчмк и др.: Под. Ред.А.А.Пинского. – 7-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 415 с.

Дополнительная:

1.Физика 10 класс: Учеб. для общеобразоват. учреждений / И.К.Кикоин, А.К Кикоин: Под. Ред. И.К.Кикоин,. – 6-е изд. – М.: Просвешение, 2003. – 215 с.

 2.Интернет-ресурсы

СТРУКТУРА ЗАНЯТИЯ

ВРЕМЯ

5

20

25

35

5

№ элементов

I

II

III

IV

V

 

ХОД ЗАНЯТИЯ

№

Элементы занятия и учебные вопросы

I.

Организационный момент. Перекличка, проверка готовности к уроку.

II.

Подготовка к восприятию нового материала.

  • Что понимают под электрическим полем?

  • Какое поле называют стационарным?

  • Что является причиной тока в проводнике?

  • Что понимают под напряжением?

  • Какая связь существует между напряженностью стационарного поля и напряжением?

III

Изучение нового материала.

  1. Выяснение физической сущности понятия «работа тока».

Задача. Найдем выражение для работы, совершаемой электрическим полем на внешнем участке цепи при прохождении по нему электрического тока.

Решение. При прохождении заряда q из точки С в точку В электрическое поле совершает работу: А= q (φ1 - φ2)

+ _

В С

На электрон проводимости поле действует с силой F=eE=e*U/l.

Под действием этой силы электрон перемещается на расстояние ∆l. Работа, совершаемая полем по перемещению одного электрона, равна ∆А= ∆l e*U/l..

В единице объема содержится n0 электронов проводимости. Во всем проводнике ВС объемом Sl содержится n0 Sl электронов проводимости.

Полная работа, совершенная полем по перемещению всех электронов проводимости, равна: А=∆А n0 Sl = ∆l eU. n0 S; q = en0 S∆l, тогда А=IU т.к I= q/ t, то q =I t, то . А=IUt.

Используя закон Ома, получить еще два выражения для работы поля ( эту работу студенты выполняют самостоятельно).

  1. Закон Джоуля – Ленца.

  2. Мощность тока ( выводятся формулы самостоятельно с последующей проверкой у доски).

IV.

Закрепление. Решение задач.

№ 1. Нагреватель из нихромовой проволоки длиной 5м и диаметром 0,25 мм включается в сеть постоянного тока напряжением 110 В. Определите мощность нагревателя. (136 Вт)

№ 2. Сколько времени будет нагреваться 1,5 л воды от 200С до 1000С в электрическом чайнике мощностью 600 Вт, если КПД чайника 60%. (1400с)

№ 808, 818 по сб. А.П.Рымкевича.

V.

Итог урока. Что нового узнали сегодня на уроке, чему научились?

Дом/задание – № 814, 820 по сб. А.П.Рымкевича

 

 

 

Теги: