Открытый урок "ЭДС источника тока. Закон Ома для полной цепи. Внутреннее сопротивление источника тока."
методическая разработка на тему

Санкт-Петербургское государственное бюджетное

профессиональное   образовательное учреждение

«колледж отраслевых технологий

«Краснодеревец»

План урока по теме:

ЭДС источника тока. Закон Ома для полной цепи.

Внутреннее сопротивление источника тока.

Разработчик урока:

Монова Наталия Дмитриевна- преподаватель физики

Высшей категории

22 группа

Санкт-Петербург

2014

“Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будущего”

                                                                                         Георг Ом

Урок проводится на основе комбинирования вербального, графического, репродуктивного, эвристического и наглядного методов обучения, с использованием имеющихся в распоряжении возможностей современной техники и технологий: использование экспериментальных установок, мультимедиа презентаций в Power Point, наглядных пособий, сборника тестовых заданий, учебного компьютерного моделирования в Matlab, современных электронных образовательных ресурсов и проч., способствующих повышению эффективности и качества обучающего процесса.

Цели урока:

Обучающие:

- Продолжить овладение знаниями и умениями электрических явлений, способствующих овладению профессиональной деятельности обучающихся.

- Рассмотреть закон Ома для замкнутой цепи, как основного фундаментального закона, определяющего взаимосвязь силы тока, ЭДС, сопротивления нагрузки и внутреннего сопротивления источника тока.

- Формирование умений решения задач на замкнутые цепи, содержащие источники тока.

Развивающие:

- Формирование у обучающихся осознанного понимания закона Ома для замкнутой цепи – основного уравнения описывающего зависимость силы тока от общего сопротивления  цепи, суммы ЭДС и суммарного внутреннего сопротивления источника тока.

- Формирование умений понимания и постановки научного и демонстрационного эксперимента.

- Развивать у обучающихся умения обобщать полученную информацию, делать выводы, анализировать предложенный материал.

- Развивать умения работать со справочной и научной литературой, пользоваться информацией сайтов и Интернет ресурсов.

Воспитательные:

- Формирование навыков аналитического мышления как способа познания мира.

- Воспитание интереса к изучаемым предметам посредством изучения биографий великих ученых.

Оборудование к уроку:

• Мультимедийная аппаратура.
• Демонстрационные установки.
• Современные электронные образовательные программы.
• Комплект плакатов по теме: Постоянный электрический ток.
• Физика. Сборник тестовых заданий. Монова Н.Д. [2],50 экз.

Ключевые слова.

- Электродвижущая сила, источник тока, внутреннее сопротивление.

ПЛАН УРОКА

ХОД УРОКА

Литература

1.Мякишев Г.Я., Б.Б.Буховцев. Физика: Учеб. для 10кл.- М. Просвещение, 2012.

2. Монова Н.Д. Физика. Сборник тестовых заданий для подготовки к Единому  государственному экзамену: пособие для учащ. Общеобр. Шк./ Н.Д.Монова.- СПб.: ЛГУ им. А.С. Пушкина, 2010.-90 с.,500экз.

3.YouTube-видео

4.M-D-Monova.ru/Монова Н.Д., Методология моделирования квантово-механических процессов. ФГБОУ ВПО Российский Государственный Педагогический Университет

    им. А.И.Герцена.

5.graniuma.ru

6. C.Н.Манида. Физика. Решение задач повышенной сложности, СПб.ГУ,2003г.

Приложение 1

Вариант 2

А. Простые задания с выбором ответа

1. За направление электрического тока принимают:

а)   направленное движение заряженных частиц

б)   направленное движение электронов

в)   направленное движение положительно заряженных частиц

г)   направленное движение ионов

2.   Связь между силой тока, напряжением и сопротивлением проводника определяется законом Ома:

      а)   I = U R

      б)   I =

      в)   U = I R

      г)   R =

3.   Как изменится сила тока, протекающего по проводнику, если увеличить в два раза  напряжение на его концах, а площадь поперечного сечения проводника уменьшить в 2 раза?

      а)   уменьшится в два раза

      б)   увеличится в два раза

      в)   не изменится

      г)   увеличится в четыре раза

4.    Сила тока в Международной системе единиц измеряется в:

       а)  Амперах

       б)  Вольтах

       в)  Омах

       г)   Кулонах

5.    Определите напряжение на концах проводника сопротивлением R = 5 Ом, если сила тока,  протекающего через него равна I = 2 А?

       а)  2,5 В

       б)  10 В

       в)  0,4 В

       г)   20 В

6.    Напряжение на участке цепи, содержащей параллельно соединенные  сопротивления…

       а)   одинаково для каждого сопротивления

       б)   зависит от каждого сопротивления

       в)   равно сумме напряжений на каждом сопротивлении

       г)    зависит от последовательности соединения проводников

7. .    Определите напряжение на концах цепи, если Амперметр показывает 2 А?

    а)  U = 2 В

     б)  U = 8 В

     в)  U = 16 В

     г)   U = 4  В

8.Количество теплоты, выделяющееся на проводнике за время t определяется  законом Джоуля-Ленца:

     а)   Q = I U t

     б)   Q = I/U t

     в)   Q = U/I t

     г)    Q= I U

9. Два источника ЭДС E = 1В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом каждый соединены последовательно. Сопротивления нагрузки R = 1 Ом каждый соединены последовательно. Определить ток на нагрузке?  

     а) I = 0,5 А

     б) I = 0,33 А

     в) I = 0,8 А

     г) I = 1 А

Вариант 3

А. Простые задания с выбором ответа

1.   Электрический ток возникает:

      а)  при наличии в проводнике  свободных заряженных частиц

      б)  при создании в проводнике электрического поля

      в)  при наличии между концами проводника постоянной разности потенциалов

      г)  при наличии в проводнике свободных заряженных частиц и создании в нем электрического поля

2.   Сопротивление проводника определяется:

      а)   R =

      б)   R =  

      в)   R =  S/ l

      г)   R =  S / l    

3.    Вольт- амперная характеристика проводника представлена на графике. Определите сопротивление проводника.

        а)   0,25 Ом

         б)   4 Ом

         в)    16 Ом

         г)    1 Ом

4. .   Сопротивление в Международной системе единиц измеряется в:

       а)  Амперах

       б)  Вольтах

       в)  Омах

       г)   Кулонах

5.   Определите силу тока, протекающую через проводник сопротивлением  R = 2 Ом, если напряжение на его концах 12 В?

      а)   24 А

      б)   6 А

      в)   1/6 А

      г)    0,5 А

6.   Сопротивление последовательно соединенных проводников равно:

      а)   сумме сопротивлений проводников

      б)   величине, обратной  и равной  сумме обратных сопротивлений цепи

      г)   среднему сопротивлению цепи

7.   Какую силу тока показывает амперметр, если напряжение на концах цепи

      U = 15 В?

   а)   I = 3А

   б)   I = 2 А

   в)   I = 1 А

   г)   I = 0,5 А

8. Мощность в цепи постоянного тока на нагрузке R равна:

   а)   P = I U

   б)   P = I/U

   в)   P = I R

   г)   P = U R

9. Два источника ЭДС E = 1В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом каждый соединены последовательно. Сопротивления нагрузки R = 1 Ом каждый соединены параллельно. Определить ток на нагрузке?

      а) I = 0,5 А

     б) I = 0,33 А

     в) I = 0,8 А

     г) I = 1 А

Приложение 2

Во́льтов сто́лб — применявшееся на заре электротехники устройство для получения электричества.

В 1800 году итальянский учёный Алессандро Вольта опустил в банку с кислотой две пластинки — цинковую и медную — и соединил их проволокой. После этого цинковая пластина начала растворяться, а на медной стали выделяться пузырьки газа. Вольта предположил и показал, что по проволоке протекает электрический ток.

Так был изобретён «элемент Вольта» — первый гальванический элемент. Для удобства Вольта придал ему форму вертикального цилиндра (столба), состоящего из соединённых между собой колец цинка, меди и сукна, пропитанных кислотой. Вольтов столб высотою в полметра развивал напряжение, чувствительное для человека.

Извещение об открытии было опубликовано в письме Вольта президенту Лондонского Королевского общества Бэнксу и произвело сенсацию не только в научном мире.Наполеон пригласил Вольта в Париж, лично присутствовал на демонстрации опыта, осыпал наградами и почестями.

Благодаря этим первым батареям постоянного тока были немедленно сделаны два выдающихся открытия:

• Электролиз: в том же 1800 году Никольсон и Карлайл разложили воду на водород и кислород, а Дэви в 1807 году открыл металлический калий.
• Электрическая дуга. В 1803 году русский физик Василий Петров создал самый мощный в мире вольтов столб, составленный из 4 200 медных и цинковых кругов и развивающий напряжение до 2 500 вольт. С помощью этого прибора ему удалось открыть такое важное явление, как электрическая дуга, применяемая в электросварке; а в Российской армии стал применяться электрический запал пороха и взрывчатки.

Как устроена и работает обычная батарейка, гальванический элемент.

В отличие от электростанций, гальванический элемент или привычней говоря — батарейка, огромную мощность не способна дать нам, но без неё невозможно обойтись в тех случаях, когда обычная сеть не доступна либо не целесообразна, так например электронные наручные часы или карманный радиоприёмник. Гальванический элемент — это источник электричества, который основан на химическом взаимодействии некоторых веществ между собой. Он был впервые придуман известным учёным Алессандро Вольта. И так давайте посмотрим, как же на самом деле всё происходит, и разберём устройство батарейки.

Представим, у нас есть стеклянный сосуд, а в него налита серная кислота и опущен цинковый стержень. Поскольку на поверхности пластины находятся положительно заряженные атомы цинка, то в растворе вокруг стержня собираются отрицательные ионы раствора, а положительные ионы раствора выталкиваются в не эту область. Притяжение раствора отрывает ионы цинка, и они становятся уже частью этого раствора. В результате цинковый стержень становится отрицательно заряженным, а раствор положительно. Вот и получили разность потенциалов. И так что получается? При соприкосновении металла и раствора на границе возникает электрическое поле. В момент образования этого поля и происходит непосредственно само превращение химической энергии в электрическую.Что даёт нам возможность её использовать.

Теперь вернёмся к понятию гальванический элемент и устройство батарейки. Мы выяснили, что для преобразования химической энергии в электрическую, необходимо наличие двух разнородных проводника с электронной проводимостью и раствор с ионной проводимостью.

Элемент Вольта состоит из двух разных пластин меди и цинка, опущенных в слабый раствор серной кислоты. Медная пластина становится плюсом, а цинковая, минусом, с разность потенциала этого элемента в 1 вольт. Нужно заметить, что это вырабатываемое в итоге ЭДС, полностью зависит только от материала и от самих химических процессов внутри.

Подсоединив гальванический элемент к обычной лампочке, мы увидим  что внутри электроны с цинка начнут переходить на медь, тем самым нарушая равновесие. В итоге на медной пластине начнет, выделятся газообразный водород. Это образование газа весьма негативно влияет на дальнейшую работу элемента, не давая ионам водорода заряжаться, поскольку собой они делают барьер между границей меди и раствора. И это поляризация.

Для борьбы с этим недостатком было придумано иное устройство батарейки. Он получил название - элемент Лекланше. В сосуде с раствором нашатыря, разбавленного водой помещены цинковый стержень и графитовый, для борьбы с поляризацией, графитовый стержень вокруг себя имеет слой двуокиси марганца, назначение которого сводится как раз для поглощения нежелательного газа.

Таким образом гальванический элемент становится намного эффективнее. Именно на таком принципе и делаются большинство батареек, которыми мы с Вами пользуемся. Разница заключается в том, что в различных видах производимых батареек, отличие только в используемых веществах и материалах. Кстати именно эта разница и даёт определённые параметры и характеристики гальваническим элементам. Например, одни могут терять свой заряд постепенно и при этом ЭДС, так же будет, понижаться, а другие батарейки более равномерно отдают энергию и лишь в конце резко теряют заряд.

В настоящее время существует множество различных типов гальванических элементов, к примеру: Марганцево - цинковый, Марганцево - оловянный, Марганцево - магниевый, Свинцово - цинковый, Свинцово - кадмиевый, Свинцово - хлорный, Хром - цинковый, Окисно - ртутно-оловянный, Ртутно - цинковый, Ртутно - кадмиевый и т.д. Кроме внутреннего состава, батарейки также отличаются размерам и, следовательно, ёмкостью заряда.

Не стоит путать гальванический элемент и батарейку с аккумуляторной батареей, в ней совсем иной принцип работы, о котором мы обязательно поговорим в подходящей теме. Ну, а с этой, в общих чертах, думаю разобрались. На этом закончу тему, гальванический элемент, 

Приложение 3

Продемонстрируем опыт электрометрами. С помощью эбонитовой палочки зарядим электрометры. Далее соединим их с помощью проводника. Некоторое время по проводнику протекает электрический ток. Затем ток прекращается. Из опыта можно сделать вывод об одном из основном условии протекания тока в электрической цепи- наличии источника тока, или ЭДС.

Рис 2

Из опыта можно сделать вывод об одном из основных условии протекания тока в электрической цепи- наличии источника тока, или ЭДС.

Приложение 4