Исследовательская (творческая) работа Изучение закона Ома для участка цепи

Опубликовано Прокопьев Алексей Николаевич вкл 28.10.2024 - 16:38

Автор:

Вершинина Анастасия

Актуальность:
Электричество давно проникло во все сферы нашей жизни. Изучение законов, связанных с ним, является насущной потребностью для каждого современного человека. Закон Ома для участка цепи является одним из важных законов для расчета электрических цепей.

Цель работы: исследовать закон Георга Ома и научиться применять полученные знания при решении различных задач на практике и в жизни.

Основные задачи:

1.Изучить биографию немецкого учёного физика Георга Ома.

2.Узнать все о его законе, и его особенностях.

3.Произвести эксперименты, доказывающие зависимость силы тока от напряжения и сопротивления проводника.

Гипотеза: действительно ли сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника?

Методы:

1.Теоретический анализ научно-популярной литературы, а также источников Интернета по данной проблеме.

2.Эксперимент -как метод научного исследования.

3.Математичиский расчет и анализ результатов эксперимента.

В ходе работы выполнены основные этапы исследования:

· обоснован выбор темы, представлены цели и задачи, выдвинута гипотеза.

· рассмотрены теоретические основы закона Ома и история открытия

· представлен физический эксперимент, доказывающий закон Ома для участка цепи

· сделан обобщающий вывод о работе.

Скачать:

Вложение	Размер
Проект по физике Вершинина Анастасия Изучение закона Ома для участка цепи	234.1 КБ

Предварительный просмотр:

ЮЖНО-УРАЛЬСКАЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНО-СОЦИАЛЬНАЯ ПРОГРАММА

ДЛЯ МОЛОДЕЖИ И ШКОЛЬНИКОВ "ШАГ В БУДУЩЕЕ - СОЗВЕЗДИЕ - НТТМ"

----------------------------------------

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ОБЛАСТНОЙ ГОЛОВНОЙ КООРДИНАЦИОННЫЙ ЦЕНТР НТТМ

«ИНТЕЛЛЕКТУАЛЫ XXI ВЕКА»

Изучение закона Ома для участка цепи

Исследовательская (творческая) работа на 18-ю Уральскую выставку НТТМ «Евразийские ворота России – Шаг в будущее»

(Еф- Физика и познание мира)

Автор:

Вершинина Анастасия Сергеевна,

Курганская обл., р.п.Варгаши,

МКОУ «Варгашинская СОШ №3»,

класс 10

Научный руководитель:

Прокопьев Алексей Николаевич, учитель физики МКОУ «Варгашинская СОШ №3»

р.п. Варгаши – 2023

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

Глава 1. Теоретическая часть.

Биография Г.С. Ома………………………………………………………4

История открытия закона Ома …………………………………………5

Закон Ома …………………………………………………………………7

Глава 2. Практическая часть………………………………………………….8

Заключение……………………………………………………………………11
Список литературы…………………………………………………………...12

Приложения…………………………………………………………………...13

Введение

Электричество давно проникло во все сферы нашей жизни. Поэтому изучение законов, связанных с ним, является насущной потребностью для каждого современного человека. Но мало кто знает, кто открыл электричество. Так что я решила как можно больше узнать об учёном, сделавший великое открытие и провести опыты связанные с его законом.

Цель работы: исследовать закон Георга Ома и научиться применять полученные знания при решении различных задач на практике и в жизни.

Основные задачи:

#1048;зучить биографию немецкого учёного физика Георга Ома.

#1059;знать все о его законе, и его особенностях.

#1055;роизвести эксперименты, доказывающие зависимость силы тока от напряжения и сопротивления проводника.

Гипотеза: действительно ли сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника?

Методы:

#1058;еоретический анализ научно-популярной литературы, а также источников Интернета по данной проблеме.

#1069;ксперимент -как метод научного исследования.

#1052;атематичиский расчет и анализ результатов эксперимента.

Глава 1. Теоретическая часть.

Биография Г.С. Ома

Гео́рг Си́мон Ом — немецкий физик. Он вывел теоретически и подтвердил на опыте закон, выражающий связь между силой тока в цепи, напряжением и сопротивлением. Георг Симон Ом родился 16 марта 1789 года в немецком Эрлангене (тогда часть Священной Римской империи). Отец отправил Георга учиться в гимназию, которую курировал университет. По окончании курса в 1805 году Ом начал изучать математические науки в Эрлангенском университете. Уже после трёх семестров в 1806 году, бросив университет, принял место учителя в монастыре Готштадт (ныне в составе швейцарской коммуны Орпунд).

В 1809 году покинул Швейцарию и, поселившись в Нейенбурге, всецело посвятил себя изучению математики. В 1811 году вернулся в Эрланген, уже в том же году сумел окончить университет, защитить диссертацию и получить учёную степень доктора философии. Более того, ему тут же была предложена в университете должность приват-доцента кафедры математики. В этом качестве он проработал до 1813 года, когда принял место преподавателя математики в Бамберге (1813—1817), откуда перешёл на такую же должность в Кёльне (1817—1826). Во время пребывания в Кёльне Ом опубликовал свои знаменитые работы по теории гальванической цепи.

Целый ряд неприятностей заставил его в 1826 году покинуть должность. В течение 6 лет, несмотря на весьма стеснённые обстоятельства, Ом посвящает себя исключительно научным работам и лишь в 1833 году принимает предложение занять должность профессора физики в политехнической школе в Нюрнберге.

В 1842 году становится членом Лондонского королевского общества. В 1849 году Ом, уже весьма известный, приглашён профессором физики в Мюнхен и назначен там же консерватором физико-математических коллекций академии наук. Он остаётся здесь до своей смерти, последовавшей 6 июля 1854 года. Похоронен на Старом южном кладбище. В Мюнхене в 1892 году воздвигли памятник Ому, а в 1881 году на международном конгрессе электриков в Париже решено было назвать его именем теперь общепринятую единицу электрического сопротивления («один ом»).

История открытия закона Ома

Ученый начал свои экспериментальные исследования с определения относительных величин проводимости различных проводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока.

Уже в своих первых опытах Ом заметил, что магнитное действие тока при замыкании цепи произвольной проволокой уменьшается со временем...

Силу тока он измерял с помощью своего рода крутильных весов, образуемых магнитной стрелкой, подвешенной на металлической нити. Когда ток, параллельный стрелке, отклонял ее, Ом закручивал нить, на которой она была подвешена, пока стрелка не оказывалась в своем обычном положении; сила тока считалась пропорциональной углу, на который закручивалась нить.

Условия опыта менялись: заменялись сопротивления и термоэлектрические пары, но результаты все равно сводились к формуле, которая очень просто переходит в известную нам.

Ом проводит опыты и с четырьмя латунными проволоками - результат тот же. «Отсюда следует важный вывод, - пишет Кошманов, - что найденная Омом формула, связывающая физические величины, характеризующие процесс протекания тока в проводнике, справедлива не только для проводников из меди. По этой формуле можно рассчитывать электрические цепи независимо от материала проводников, используемых при этом...

В последующих опытах Ом изучал влияние температуры проводников на их сопротивление. Он вносил исследуемые проводники в пламя, помещал их в воду с толченым льдом и убеждался, что электрическая проводимость проводников уменьшается с повышением температуры и увеличивается с понижением ее».

Появляется в свет знаменитая статья Ома «Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата и мультипликатора Швейггера», вышедшая в 1826 году в «Журнале физики и химии».

Появление статьи, содержащей результаты экспериментальных исследований в области электрических явлений, не произвело впечатления на ученых. Никто из них даже не мог предположить, что установленный Омом закон электрических цепей представляет собой основу для всех электротехнических расчетов будущего. В 1827 году в Берлине он опубликовал свой главный труд «Гальваническая цепь, разработанная математически».

Ом вводит понятия и точные определения электродвижущей силы, или «электроскопической силы», по выражению самого ученого, электропроводности и силы тока.

Закон Ома

Величина тока на участке цепи, прямо пропорциональна напряжению приложенному к этому участку цепи и обратно пропорциональна его сопротивлению.

$C:\Users\Алексей\Desktop\$

В этой формуле – I– Сила тока (Ампер), U– Напряжение (Вольт), R– Сопротивление (Ом).

Что можно рассчитать при помощи формулы?

Как найти силу тока, что такое сила тока - это значит, если к концам проводника сопротивлением R = 1 Ом приложено напряжение U = 1 Вольт, тогда величина тока I в проводнике будет равна 1/1 = 1 Ампер.

I=U/R - формула тока

Рассчитать напряжение - если в проводнике, сопротивлением 1 Ом, протекает ток 1 Ампер, значит на концах проводника напряжение 1 Вольт (падение напряжения).

U = IR - формула напряжения

Сопротивление - если на концах проводника есть напряжение 1 Вольт и по нему протекает ток 1 Ампер, значит сопротивление проводника равно 1 Ом.

R = U/I - формула сопротивления сопротивление (Ом).

Глава 2. Практическая часть.

Цель работы: экспериментально установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления проводника.

Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.

Ход работы:

Для выполнения работы соберем электрическую цепь состоящую из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоединим вольтметр (см. схему).

Проведем опыт № 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включим ток. При помощи реостата доведем напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом будем измерять силу тока и результаты запишем в табл. №1. Смотреть приложение 1.

Таблица 1. Сопротивление участка 2 Ом

Напряжение, В	1	2	3
Сила тока, А	0,2	0,4	0,6

По данным опытов построим график зависимости силы тока от напряжения.

Сделаем вывод:

Что при увеличении напряжение сила тока тоже увеличивается. И получается, что связь силы тока и напряжения прямо пропорциональная.

Проведем опыт № 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включим в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливаем на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 1 В. Измерим при этом силу тока, результаты запишем в табл.№#1057;мотреть приложение 2.

Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 1 В