Как найти удельное сопротивление проводника 8 класс

Для рассмотрения характеристик электрических параметров рассмотрим назначение приборов:

  1. сила тока в цепи определяется амперметров, который подключается последовательно с соблюдением полярности;
  2. напряжение на участке цепи измеряется вольтметром, который подключается параллельно к тому участку или прибору, на котором нужно узнать разность потенциалов или напряжения;
  3. на деревянной изолирующей подставке — устройство, имеющее провода с различными значениями сопротивления;
  4. значение тока можно регулировать реостатом.

сопротивление2.svg

Рис. (1). Цепь с возможностью выбора проводника

Определим физические параметры (величины), влияющие на значение сопротивления проводника.

Эксперимент (1). Физическая величина — длина (прямая пропорциональность).

Эксперимент (2). Физическая величина — площадь поперечного сечения (обратная пропорциональность).

Эксперимент (3). Материал проводника, физическая величина — удельное сопротивление проводника (прямая пропорциональность).

Примечание: «эксперимент» следует понимать как включение в электрическую цепь проводников с конкретными одинаковыми и различающимися физическими параметрами и сравнение значений сопротивлений данных проводников.

Впервые зависимость сопротивления проводника от вещества, из которого он изготовлен, и от длины проводника обнаружил немецкий физик Георг Ом. Он установил:

Сопротивление проводника напрямую зависит от его длины и материала,  но обратным образом зависит от площади поперечного сечения проводника.

Обрати внимание!

Из этого можно сделать вывод: чем длиннее проводник, тем больше его электрическое сопротивление.
Сопротивление проводника обратно пропорционально площади его поперечного сечения, т.е. чем толще проводник, тем его сопротивление меньше, и, наоборот, чем тоньше проводник, тем его сопротивление больше.

Чтобы лучше понять эту зависимость, представьте себе две пары сообщающихся сосудов, причём у одной пары сосудов соединяющая трубка тонкая, а у другой — толстая. Ясно, что при заполнении водой одного из сосудов (каждой пары) переход её в другой сосуд по толстой трубке произойдёт гораздо быстрее, чем по тонкой, т.е. толстая трубка окажет меньшее сопротивление течению воды. Точно так же и электрическому току легче пройти по толстому проводнику, чем по тонкому, т.е. первый оказывает ему меньшее сопротивление, чем второй.

Удельное сопротивление проводника зависит от строения вещества. Электроны при движении внутри металлов взаимодействуют с атомами (ионами), находящимися в узлах кристаллической решётки. Чем выше температура вещества, тем сильнее колеблются атомы и тем больше удельное сопротивление проводников.

Удельное электрическое сопротивление — физическая величина (rho), характеризующая свойство материала оказывать сопротивление прохождению электрического тока:

ρ=R⋅Sl

, где удельное сопротивление проводника обозначается греческой буквой (rho) (ро), (l) — длина проводника, (S) — площадь его поперечного сечения.

Определим единицу удельного сопротивления. Воспользуемся формулой

ρ=R⋅Sl

.

Как известно, единицей электрического сопротивления является (1) Ом, единицей площади поперечного сечения проводника — (1) м², а единицей длины проводника — (1) м. Подставляя в формулу, получаем:

1 Ом ⋅1м21 м=1 Ом ⋅1 м

, т.е. единицей удельного сопротивления будет 

Ом⋅м

.

На практике (например, в магазине при продаже проводов) площадь поперечного сечения проводника измеряют в квадратных миллиметрах, В этом случае единицей удельного сопротивления будет:

1 Ом ⋅1мм21 м

, т.е.

Ом⋅мм2м

.

В таблице приведены значения удельного сопротивления некоторых веществ при (20) °С.

Безымянный.png

Удельное сопротивление увеличивается пропорционально температуре.

При нагревании колебания ионов металлов в узлах металлической решётки увеличиваются, поэтому свободного пространства для передвижения электронов становится меньше. Электроны чаще отбрасываются назад, поэтому значение тока уменьшается, а значение сопротивления увеличивается.

Обрати внимание!

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивлением обладают серебро и медь. А это значит, что медь и серебро лучше остальных проводят электрический ток.

При проводке электрических цепей, например, в квартирах не используют серебро, т.к. это дорого. Зато используют медь и алюминий, так как эти вещества обладают малым удельным сопротивлением.
Порой необходимы приборы, сопротивление которых должно быть большим. В этом случаем необходимо использовать вещество или сплав с большим удельным сопротивлением. Например, нихром.

Полиэтилен, дерево, стекло и многие другие материалы отличаются очень большим удельным сопротивлением. Поэтому они не проводят электрический ток. Такие материалы называют диэлектриками или изоляторами.

Очень часто нам приходится изменять силу тока в цепи. Иногда мы ее увеличиваем, иногда уменьшаем. Водитель трамвая или троллейбуса изменяет силу тока в электродвигателе, тем самым увеличивая или уменьшая скорость транспорта. 

Реостат — это резистор, значение сопротивления которого можно менять.

Реостаты используют в цепи для изменения значений силы тока и напряжения.

Реостат на рисунке состоит из провода с большим удельным сопротивлением (никелин, нихром), по которому передвигается подвижный контакт (C) по длине провода, плавно изменяя сопротивление реостата. Сопротивление такого реостата пропорционально длине провода между подвижным контактом (C) и неподвижным (A). Чем длиннее провод, тем больше сопротивление участка цепи и меньше сила тока. С помощью вольтметра и амперметра можно проследить эту зависимость.

1.gif

Рис. (2). Реостат с подвижным контактом

На школьных лабораторных занятиях используют переменное сопротивление — ползунковый реостат.

2.gif

Рис. (3). Ползунковый реостат

Он состоит из изолирующего керамического цилиндра, на который намотан провод с большим удельным сопротивлением. Витки проволоки должны быть изолированы друг от друга, поэтому либо проволоку обрабатывают графитом, либо оставляют на проволоке слой окалины. Сверху над проволочной обмоткой закреплен металлический стержень, по которому  перемещается ползунок. Контакты ползунка плотно прижаты в виткам и при движении изолирующий слой графиты или окалины стирается, и тогда электрический ток может проходить от витков проволоки к ползунку, через него подводиться к стержню, имеющему на конце зажим (1).

Для соединения реостата в цепь используют зажим (1) и зажим (2). Ток, поступая через зажим (2), идёт по никелиновой проволоке и через ползунок подаётся на зажим (1). Перемещая ползунок от (2) к (1), можно увеличивать длину провода, в котором течёт ток, а значит, и сопротивление реостата.

В электрических схемах реостат изображается следующим образом:

Image399.jpg

Как и любой электрический прибор, реостат имеет допустимое значение силы тока, свыше которого прибор может перегореть. Маркировка реостата содержит диапазон его сопротивления и максимальное допустимое значение силы тока.

Обрати внимание!

Сопротивление реостата нужно учитывать в параметрах электрической цепи. При минимальных значениях сопротивления ток в цепи может вывести из строя амперметр.

Существуют реостаты, в которых переключатель подключается на проводники заданной длины и сопротивления: каждая спираль реостата имеет определённое сопротивление. Поэтому плавно изменять силу тока с помощью такого прибора не получится.

Rheostat_hg.jpg

Рис. (4). Реостат с переключением

Сопротивление проводника:

R=ρ⋅lS

Из этой формулы можно выразить и другие величины:

Источники:

Рис. 1. Цепь с возможностью выбора проводника. © ЯКласс.
Рис. 4. «File:Rheostat hg.jpg» by Hannes Grobe (talk) is licensed under CC BY 3.0

Задачи на Сопротивление проводников с решениями

Формулы, используемые на уроках «Задачи на сопротивление проводников»:

Название величины

Обозначение

Единица измерения

Формула

Сила тока

I

А

I = U / R

Напряжение

U

В

U = IR

Сопротивление

R

Ом

R = U/I

Длина проводника

l

м

l = RS / p

Площадь поперечного сечения проводника

S

мм2

S = pl / R

Удельное сопротивление вещества

p

Ом • мм2
Ом • м

p = RS / l

Сопротивление проводника

R

Ом

R = pl / S

Площадь поперечного сечения измеряют в мм2, поэтому в справочниках значения удельного сопротивления проводника приводятся не только в единицах СИ Ом • м, но в Ом • мм/ м.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ


Задача № 1.
 Длина алюминиевого провода 500 м, площадь его поперечного сечения 4 мм2 , Чему равно сопротивление провода?


Задача № 2.
 Медный провод с площадью поперечного сечения 0,85 мм2 обладает сопротивлением 4 Ом. Какова длина провода?


Задача № 3.
 Длина серебряного провода 0,6 м, а сопротивление 0,015 Ом. Определите площадь поперечного сечения провода.


Задача № 4.
 Жила алюминиевого провода, используемого для электропроводки, имеет площадь поперечного сечения 2 мм2. Какой площадью поперечного сечения должен обладать никелиновый провод, чтобы длина и сопротивление линии не изменились?


Задача № 5.
 Площади поперечных сечений стальных проволок с одинаковыми длинами равны 0,05 и 1 мм2. Какая из них обладает меньшим сопротивлением; во сколько раз?


Задача № 6.
 Сопротивление проволоки длиной 1 км равно 5,6 Ом. Определите напряжение на каждом участке проволоки длиной 100 м, если сила тока в ней 7 мА.


Задача № 7.
 Имеются два однородных проводника, однако первый в 8 раз длиннее второго, который имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением; во сколько раз?


Задача № 8.
 Шнур, употребляемый для подводки тока к телефону, для гибкости делают из многих тонких медных проволок. Рассчитайте сопротивление такого провода длиной 3 м, состоящего из 20 проволок площадью поперечного сечения 0,05 мм2 каждая.


Задача № 9.
 Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В.


Задача № 10.
Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом. Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и из того же материала, чтобы получить сопротивление 36 Ом?


Краткая теория для решения
Задачи на Сопротивление проводников.

сопротивление

Таблица удельного электрического сопротивления
некоторых веществ при 20 °С.

Удельное электрическое сопротивление


Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Сопротивление проводников». Выберите дальнейшие действия:

  • Перейти к теме: ЗАДАЧИ на Последовательное соединение проводников
  • Посмотреть конспект по теме Электрическое сопротивление
  • Вернуться к списку конспектов по Физике.
  • Проверить свои знания по Физике.

Закон Ома для участка цепи связывает три величины: $I = frac{U}{R}$. Эти величины: сила тока, напряжение и сопротивление. Сила тока в проводнике и напряжение на его концах могут изменяться. Они прямо пропорциональны друг другу. Также вы знаете, что сила тока в проводнике и сопротивление связаны между собой обратной пропорциональностью.

Но дело в том, что электрическое сопротивление — величина в законе Ома постоянная. При изменениях силы тока или напряжениях она не изменяется. Сопротивление зависит исключительно от свойств проводника.

На данном уроке мы рассмотрим, от каких именно свойств проводника зависит его сопротивление, введем понятие «удельное сопротивление» и сравним его значения для разных веществ.

Опыты по установлению величин, от которых зависит сопротивление

Причина электрического сопротивления кроется во взаимодействии электронов с ионами кристаллической решетки металла. Логично предположить, что сопротивление будет зависеть от рода вещества, из которого он состоит. Также мы предположим, что есть некоторая зависимость от длины проводника и площади его поперечного сечения.

Теперь давайте проведем опыты, которые подтвердят или опровергнут наши предположения.

Соберем электрическую цепь из источника тока, ключа, амперметра и реостата. Реостат — это прибор, который позволит нам изменять силу тока в цепи. Подробнее о нем вы узнаете в отдельном уроке.

В эту цепь мы будем поочередно подключать различные проводники. К ним же параллельно подсоединим вольтметр (рисунок 1).

Рисунок 1. Определение зависимости сопротивления проводника от его размеров и рода вещества

Какие проводники мы будем подключать в цепь?

Вариантов может быть огромное множество. Мы рассмотрим следующие:

  1. Никелиновые проволоки одинаковой толщины (с одинаковой площадью поперечных сечений), но разной длины
  2. Такие же никелиновые проволоки, но теперь одинаковой длины и разной толщины (с различной площадью поперечных сечений)
  3. Никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины

Каждый раз мы будем фиксировать значения силы тока в цепи, показанные амперметром. Вольтметр даст нам значения напряжения на концах каждого проводника.

Далее, используя закон Ома для участка цепи, мы сможем рассчитать сопротивление каждого проводника по формуле $I = frac{U}{R}$.

Результаты опытов

Какие выводы мы сможем сделать после всех расчетов?

  1. Из двух никелиновых проволок с одинаковой толщиной большее сопротивление имеет более длинная проволока
  2. Большее сопротивление имеет та никелиновая проволока, у которой поперечное сечение меньше. При этом длина проволок была одинаковой
  3. Никелиновая и нихромовая проволоки имеют разное сопротивление при одинаковых размерах

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого он состоит

Как зависит сопротивление проводника от его длины и от площади поперечного сечения?

Подобные опыты впервые проводил уже известный нам Георг Ом. Именно он установил следующие зависимости.

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от вещества проводника.

Удельное сопротивление

Если с длиной и толщиной проводника все просто и понятно, то что с веществом, из которого он состоит? Как учесть эту зависимость значения сопротивления? Для этого нужно вычислить удельное сопротивление вещества (проводника).

Что называется удельным сопротивлением проводника?

Удельное сопротивление — это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной $1 space м$ и площадью поперечного сечения $1 space м^2$.

Обозначается удельное сопротивление буквой $rho$.

Не путать с плотностью вещества! Обращайте внимание на единицы измерения, чтобы не запутаться. Плотность в СИ измеряется в $frac{кг}{м^3}$, а про единицу измерения удельного сопротивления мы поговорим чуть ниже.

По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?

Используя новую величину, теперь мы можем вычислить сопротивление любого проводника.

$R = frac{rho l}{S}$,
где $rho$ — удельное сопротивление проводника, $l$ — длина проводника, $S$ — площадь его поперечного сечения.

Из этой формулы для расчетов мы можем выразить и другие величины:

$l = frac{RS}{rho}$,
$S = frac{rho l}{R}$,
$rho = frac{RS}{l}$.

Единица удельного сопротивления

Чтобы определить единицу измерения удельного сопротивления обратимся к формуле $rho = frac{RS}{l}$.

Единица сопротивления — $1 space Ом$, площади поперечного сечения — $1 space м^2$, длины — $1 space м$.

Подставим все это в формулу:

$[rho] = frac{1 space Ом cdot 1 space м^2}{1 space м}  = 1 space Ом cdot м$.

Площадь поперечного сечения проводника обычно небольшая, поэтому ее удобно выражать в $мм^2$. Поэтому часто удельное сопротивление проводника измеряют в $frac{1 space Ом cdot 1 space мм^2}{1 space м}$.

Значения удельных сопротивлений некоторых веществ

В таблице 1 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ.

Вещество $rho$, $frac{Ом cdot мм^2}{м}$ Вещество $rho$, $frac{Ом cdot мм^2}{м}$
Серебро $0.016$ Манганин (сплав) $0.43$
Медь $0.017$ Константан (сплав) $0.50$
Золото $0.024$ Ртуть $0.96$
Алюминий $0.028$ Нихром (сплав) $1.1$
Вольфрам $0.055$ Фехраль (сплав) $1.3$
Железо $0.10$ Графит $13$
Свинец $0.21$ Фарфор $10^{19}$
Никелин (сплав) $0.40$ Эбонит $10^{20}$
Таблица 1. Удельное сопротивление некоторых веществ (при $t = 20 space degree C$)

Обратите внимание, что эти значения актуальны при температуре $20 space degree C$.

Удельное сопротивление вещества зависит от температуры.

Опыты показали, что при определенной температуре для каждого вещества диэлектрик может стать проводником (полупроводник). Также экспериментально доказано, что с повышением температуры удельное сопротивление металлов увеличивается.

Использование веществ для изготовления проводников и изолятов

У каких веществ самые большие значения удельного сопротивления? Конечно, у диэлектриков. Например, эбонит и фарфор практически не проводят электрический ток. Поэтому их и используют в качестве изоляторов.

Самое меньшее удельное сопротивление имеют чистые металлы. Серебро и медь — лучшие проводники электричества. 

Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике? Чаще всего для проводки электрических цепей используют медные, алюминиевые и железные провода.

В таблице 1 вы также могли обратить внимание на значения удельных сопротивлений для сплавов нескольких веществ. Они имеют достаточно большие значения. Зачем? Обычно их используют для изготовления приборов, которым необходимо для нормального функционирования иметь большое сопротивление, но все-таки пропускать ток.


Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление вещества

План урока

  • Сопротивление проводника. Удельное сопротивление вещества
  • Примеры решения задач

Цели урока

  • Знать: как зависит сопротивление проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала; физический смысл удельного электрического сопротивления; формулу для расчета сопротивления проводника
  • Уметь: рассчитывать электрическое сопротивление проводника; выражать из формулы для расчета сопротивления проводника неизвестные величины

Разминка

  • Как сила тока зависит от сопротивления?
  • Какой проводник будет обладать большим сопротивлением: имеющий большую длину или меньшую?
  • Будут ли одинаковы сопротивления двух проводников одинаковых размеров, но изготовленных из разных материалов?

Сопротивление проводника. Удельное сопротивление вещества

Мы уже знаем, что сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника, а сопротивление зависит от геометрических размеров и материала проводника. Рассмотрим подробнее, как зависит сопротивление от длины проводника и площади его поперечного сечения.


Рис. 1. Схема установки для определения зависимости сопротивления от длины проводника и площади его поперечного сечения

Соберем установку, состоящую из источника тока, резистора В, ключа, амперметра, вольтметра и трех проволочных проводников (рис. 1).
 

Используемые проводники изготовлены из одинакового материала, имеют одинаковую длину, но разную толщину – разную площадь поперечного сечения S.

Поэтапно включая в цепь каждый из проволочных резисторов и снимая показания амперметра, можно увидеть, что наибольшее значение силы тока будет отмечено при включении проводника наибольшего поперечного сечения, наименьшее – при включении проводника наименьшей толщины. Получается, что проводник с наибольшей площадью поперечного сечения обладает наименьшим сопротивлением.
 

Это легко объяснить, если вспомнить, что электроны при прохождении через проводник сталкиваются с положительными ионами в узлах кристаллической решетки. Чем больше площадь поперечного сечения, тем больше электронов смогут пройти через это сечение в единицу времени. Таким образом, чем больше площадь поперечного сечения проводника S, тем меньше его сопротивление.


Сопротивление проводника R обратно пропорционально площади его поперечного сечения S.


Для определения зависимости сопротивления проводника от его длины воспользуемся резистором В. В верхней части резистора расположен ползунок, который позволяет изменять длину той части проводника, по которой протекает ток.
 

Изменяя длину рабочей части резистора, можно убедиться, что при увеличении ее длины сила тока в цепи уменьшается и наоборот: при уменьшении длины рабочей части проводника сила тока растет. Значит, сопротивление проводника увеличивается вместе с увеличением его длины. Зависимость сопротивления проводника от его длины применяется в таких приборах, как реостаты, для регулирования силы тока в цепи.


Сопротивление проводника R прямо пропорционально его длине l.

Резистор, сопротивление которого можно при необходимости изменять, получил название
реостат
.



Рис. 2. Реостат и его условное обозначение в электрической цепи

Данную зависимость также легко объяснить с точки зрения внутреннего строения проводника: чем длиннее проводник, тем с большим количество положительных ионов придется столкнуться электронам при движении через него, тем сильнее снизится их скорость.

Простейший реостат представляет собой проволоку из материала с большим удельным сопротивлением, намотанную, например, на керамический цилиндр. Стоит обратить внимание на то, что сила тока, текущего через реостат, не должна превышать наибольшее допустимое для него значение, в противном случае реостат перегорит.
 

Сопротивление проводника определяется не только его геометрическими параметрами, но и внутренним строением. Так как все вещества имеют разное внутреннее строение, все металлы будут иметь разную способность проводить электричество.

Физическая величина, учитывающая проводимость вещества, из которого изготовлен проводник, называется удельное сопротивление проводника ρ.



Удельное сопротивление проводника ρ
 – это сопротивление проводника, имеющего длину 1 метр и площадь поперечного сечения 1 мм2.


Исходя из определения удельного сопротивления проводника становится ясно, что для расчета сопротивления всего проводника R необходимо удельное сопротивление умножить на его длину l и разделить на площадь поперечного сечения S:
 

R=ρlS,
 

где R [Ом] – сопротивление проводника;
ρ [Ом ∙ мм2/м] – удельное сопротивление проводника;
l [м] – длина проводника;

S [мм2] – площадь поперечного сечения проводника.

Обратите внимание, что удельное сопротивление в связи с малыми значениями площади поперечного сечения проводников S удобно рассчитывать на площадь, измеряемую в мм2. При решении задач значение площади S обязательно должно быть выражено в квадратных миллиметрах. В системе СИ размерность удельного сопротивления будет равна Ом ∙ м, поэтому при использовании табличных значений или при решении задач внимательно следите за размерностью удельного сопротивления.
 

В таблице 1 приведены значения удельных сопротивлений некоторых веществ.
 

Таблица 1. Удельное электрическое сопротивление некоторых веществ при нормальных условиях

Вещество

ρ, Ом ∙ мм2

Вещество

ρ, Ом ∙ мм2

Серебро

0,016

Манганин

0,44

Медь

0,017

Константан

0,5

Золото

0,024

Ртуть

0,96

Алюминий

0,028

Нихром

1,1

Вольфрам

0,055

Фехраль

1,3

Железо

0,1

Фарфор

1012

Свинец

0,21

Никелин

0,43

Примеры решения задач


Пример 1

Определите длину железного провода площадью поперечного сечения 0,05 мм2, если сопротивление такого проводника равно 30 Ом.


Решение
 

Из таблицы 1 находим удельное сопротивление железа:  ρ= 0,1 Ом ∙ мм2/м.
 

Из формулы для расчета сопротивления всего проводника выражаем искомую длину:

l=R·Sρ=30·0,050,1=15 м.

Ответ: 15 м.


Пример 2

Найти напряжение на серебряном проводнике длиной 8 м и площадью поперечного сечения 0,25 мм2, если сила тока в цепи равна 5 А.


Решение

Из таблицы 1 находим удельное сопротивление серебра: 
ρ = 0,016 Ом ∙ мм2/м.
 

По формуле находим сопротивление проводника:
 

R=ρlS=0,01680,25=0,512 Ом.
 

Из закона Ома находим напряжение:
 

U=I·R=5·0,512=2,56 В.

Ответ: 2,56 В.


Итоги


  • Удельное сопротивление проводника ρ
    – это сопротивление проводника, имеющего длину 1 метр и площадь поперечного сечения 1 мм2;
  • Сопротивление проводника прямо пропорционально удельному электрического сопротивлению и длине проводника, но обратно пропорционально площади его поперечного сечения: R=ρlS.

Упражнение 1

1. Во сколько раз изменится электрическое сопротивление проводника, если площадь его поперечного сечения уменьшить в 4 раза, а длину уменьшить в 2 раза?
 

2. Определите сопротивление медного провода длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,2 мм2.
 

3. Найдите силу тока, протекающего через алюминиевый проводник длиной 5 м и площадью поперечного сечения 0,14 мм2. Напряжение на концах проводника 200 В.


Контрольные вопросы

1. По какой формуле рассчитывается электрическое сопротивление проводника?
2. Что такое удельное электрическое сопротивление?
3. Как изменится сила тока в цепи, если увеличить длину проводника?


Ответы

Упражнение 1

1. Увеличится в 2 раза.
 

2. 0,85 Ом.
 

3. 200 А.


План – конспект

Урока по физике и астрономии

Класс 8б

Тема : Удельное сопротивление проводника. Резистор
и реостат

Тема урока: Удельное
сопротивление проводника. Резистор и       реостат.

Цель урока:
ознакомить учащихся с удельным
сопротивлением проводников, а также знать устройство,
назначение  и принцип действия резистора и реостата.

Задачи урока:

Образовательная: Создать условия, побуждающие
самообразовательную активность  учащихся, применять свои знания в новой ситуации,
формировать умение решать  расчетные задачи,
сформировать
понятия: удельное сопротивление, резистор , реостат .

Коррекционно-развивающая:
Развитие
самостоятельности и личной ответственности, формирование уважительного
отношения к иному мнению, развитие доброжелательности и
эмоционально-нравственной отзывчивости, а также
развитие практических умений и навыков;

Воспитывающая: воспитывать трудолюбие ,точность и четность при ответе, умение видеть
физику вокруг себя.

Тип урока: комбинированный

Оборудование урока: интерактивная доска , презентация.

План
урока
:

1.     
Организация класса (2 мин)

2.     
Актуализация
знаний: повторение пройденного материала (5мин)

3.     
Объяснение новой темы (10 мин)

4.     
Закрепление полученных знаний (14 — 10мин)

5.     
Подведение итогов, запись домашнего задания (4 мин)

Ход урока

1.Приветствие. Проверка  наличие учебных
принадлежностей и отсутствующих.

2.Актуализация знаний. Фронтальная беседа — опрос по вопросам.

1. Что такое
электрический ток? (
Упорядоченное(направленное)
движение свободных носителей электрических зарядов
)

2. Что такое сила
тока? Какой буквой она обозначается? (
Отношение
количества электричества , переносимого через поперечное сечение проводника за
какой – нибудь промежуток времени , к величине этого времени называют силой
тока
. Буквой
I. )

 3. По какой формуле рассчитывается сила тока?
(
I=q/t)

 4. По какой формуле рассчитывается
электрическое напряжение? (
U= A/q)

 5. Как называется единица измерения
напряжения? (
Вольт)

 6.Какие три величины связывает закона Ома ?(сила
тока , напряжение ,   сопротивление)

 7. Как записывается формула закона Ома? (I = U/R)

 8.  Скажите, зависит ли сопротивление от
напряжения и силы тока? (Сопротивление не зависит от силы тока и напряжения
– и постоянно для данного проводника)

3.Объяснение нового материала.

— Цель урока. Сегодня на уроке мы более
подробно познакомимся   с понятием  удельного  сопротивления  и его  единицами 
измерения, а также с устройством резисторов и  реостатов.

Итак, Откройте тетради. Запишите тему урока:
«Удельное сопротивление проводника. Резистор и  реостат» (1 слайд).

     Как учесть зависимость сопротивления от
вещества, из которого изготовляют проводник?

Для этого вычисляют так называемое удельное
сопротивление вещества.

Удельное сопротивление – это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника
из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1
м2.

  •  удельное
    сопротивление проводника
  • S — площадь поперечного
    сечения проводника,
  • l
     длина проводника

Единица удельного
сопротивления в системе СИ является  1 Ом *м,   или
  (2 слайд)

      Опытным путем было
установлено, что у металлов удельное сопротивление с повышением температуры
увеличивается.

     Из всех металлов наименьшим удельным
сопротивление обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь – лучшие
проводники электричества. При проводке электрических цепей используют
алюминиевые, медные и железные провода.

      Во многих случаях бывают нужны приборы,
имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов
– веществ с большим удельным сопротивлением. (3 слайд)

    Например, как видно из таблицы , сплав
нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз больше, чем алюминий.

    Фарфор и эбонит имеют такое большое
удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их
используют в качестве изоляторов.

(4 слайд)

Резистор и реостат

Резистор — это элемент, обладающий
определенным электрическим сопротивлением.

Резистор обладает сопротивлением.
Сопротивление измеряется в Омах. Каждый резистор рассчитан на какое-то
определенное сопротивление. Чтобы узнать это определенное сопротивление —
достаточно посмотреть на корпус резистора.

(5 , 6  слайд)

Реостат – это прибор для регулирования силы
тока в цепи.(7 слайд)

Принцип их действия такой же , как в
рассмотренном нами опыте с проволокой. Отличие лишь в том , что для уменьшения
размеров реостата проволоку наматываются на фарфоровый цилиндр, закрепленный в
корпусе , а подвижный контакт (говорят движок или ползунок ) насаживают на
металлический стержень , одновременно служащий проводником . Итак, реостат –
электрический прибор , сопротивление которого  можно изменять. Реостаты служат
для регулирования тока в цепи. А третьей причиной, влияющей на сопротивление
проводника , является площадь его поперечного сечения . При ее увеличении
сопротивление проводника уменьшается . Сопротивление проводников также
изменяется при изменении их температуры. (8  слайд)

 Деление по виду конструкции. (9 слайд).

 4.Закрепление полученных знаний.

Часть 1

В качестве закрепления материала учащимся предлагается решить
несколько  задач.
У доски
поочередно решаются задания.

1.Длина медного провода , использованного в осветительной сети
, 100 м , площадь поперечного сечения его 2
мм 2 . Чему равно сопротивление такого провода
?

Запишем
условие задачи и решим ее.

 Дано:
Cu
l=100 м
S=
2 мм2
ρ
= 0,017

R— ?

Решение:

.

R=0,017 *100м /2мм2 = 0,85Ом.

Ответ: R = 0.85 Ом.

2.Никелиновая проволока
длиной 120 м и площадью поперечного ечения 0,5
мм 2 включена в цепь с напряжением 127 В.Определить силу тока в
проволоке.

Запишем
условие задачи и решим ее.

 Дано:
l=120 м
S=
0,5  мм2
ρ
= 0,4

U=127 B

I— ?

Решение:

Формула
сила тока по закону Ома
:

       (1)

                     (2)

R=0,4*120м /0,5 мм2 = 96Ом.

I = 127 B / 96 Ом = 1,3 А .

Ответ: I= 1.3
A.

3. Манганиновая проволока длиной 8
м и площадью поперечного сечения 0,8
мм2
включена в цепь аккумулятора . .Сила тока в цепи 0,3 А. Определить напряжение
на полюсах аккумулятора .

Запишем
условие задачи и решим ее.

 Дано:
l=8 м
S=
0,8 мм2
ρ
= 0,43

I=0,3 А

U— ?

Решение:

Формула
напряжение  по закону Ома
:

 U= IR

                               

 тогда  .

U = 0.3* 0.43**8/ 0.8 = 1.3 B.

4. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет
сопротивление 36 Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного
сечения равна 0,2 мм2?

 Дано:
l=8 м
S=
0,8 мм2
ρ
= 0,43

I=0,3 А

U— ?

Решение:

Формула
напряжение  по закону Ома
:

 U= IR

                               

 тогда  .

U = 0.3* 0.43**8/ 0.8 = 1.3 B.

Часть 2

Учащимся предлагается 
вариант заданий  .Тест в 1 вариантах.

Хотелось бы узнать,
насколько внимательны вы были сегодня на уроке. Все ли вам было понятно? Пишем
тест

Тест

1.      
Сопротивление
проводника зависит от

             А)приложенного к нему напряжения

   В)от силы тока и приложенного напряжения

С)от материала проводника

   Д)от длины, площади поперечного сечения и материала проводника

2.      
Удельное сопротивление
никелина равно 0,4 . Это означает, что

А)сопротивление никелинового проводника длиной 0,4
м и площадью поперечного сечения 0,1 мм2 равно 1 Ом

В)сопротивление никелинового проводника длиной 1
м и площадью поперечного сечения 1 мм2 равно 0,4 Ом

С)сопротивление никелинового проводника длиной 1
м и площадью поперечного сечения 0,4 мм2 равно 1Ом

Д)сопротивление никелинового проводника длиной 0,1
м и площадью поперечного сечения 0,1 мм2 равно 0,4 Ом

3.      
Как изменится
сопротивление проводника, если его длину увеличить в 2 раза?

А)увеличится в 2
раза                       С) не изменится

В)уменьшится в 2
раза                      Д)станет равным нулю

4.      
Медный провод имеет
длину 240 см и площадь поперечного сечения 0,2 мм2. Вычислите
сопротивление этого провода.( ρ
= 0,017 )

      А)   0,204 Ом           В)0,816 Ом             С) 2,04 Ом            Д)
28,23 Ом

5.      
Для плавного изменения
силы тока нужно использовать

А)Выключатель                                С)рычажный реостат

В)ползунковый
реостат                   Д)  амперметр

1

2

3

4

5

Ответ

Д

В

А

А

В

 5.Подведение
итогов  урока
Выяснить, что узнали нового на
уроке?

6.Домашнее
задание
§39 упр 19 (4,5)

Понравилась статья? Поделить с друзьями:
  • Сериал корабль как они нашли землю
  • Есть ноты как найти название
  • Как составить двойное имя
  • Как найти что сдавать по статистике
  • Как исправить ошибки допущенные при вводе текста