Электрическое сопротивление. Резисторы
план-конспект урока по физике по теме

Электрическое сопротивление. Резисторы

Цели урока: Познакомить учащихся с электрическим сопротивлением проводников как физической величиной. Дать объяснение природе электрического сопротивления на основании электронной теории. Показать зависимость сопротивления от геометрических размеров проводника.

Демонстрации:

1. Электрический ток в различных металлических проводниках;

2. Зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала.

План изложения нового материала:

1. Электрическое сопротивление проводника;

2. Зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала;

3. Удельное сопротивление.

Ход урока

I. Повторение. Проверка домашнего задания

- Что такое электрическое напряжение? Какой буквой оно обозначается?

- По какой формуле находится напряжение?

- Как называется единица напряжения?

- Как называется прибор для измерения напряжения? Как он обозначается на схемах?

- Какими правилами следует руководствоваться при включении вольтметра в цепь?

II. Новый материал

1. Эксперимент 1

Собираем электрическую цепь по схеме (рис. 1). Резистор представляет собой кусок проволоки. Запомним показания амперметра и вольтметра..

Далее заменим резистор на кусок проволоки из другого материала такой же длины и той же площадью поперечного сечения. Видим, что показания амперметра различны, т.е. сила тока изменилась. При этом напряжение в обоих опытах остается неизменным. Очевиден вывод: проводники влияют на силу тока; иначе говоря, - оказывают сопротивление току. Очевидно, тот проводник обладает большим сопротивлением, в котором при том же напряжении проходит меньший ток. Разные проводники обладают различным сопротивлением.

Электрическое сопротивление (R) - физическая величина, характеризующая свойство проводника ограничивать силу тока в цепи. Измеряется в омах (Ом).

Возникает вопрос:

-   Что является причиной, ограничивающей силу тока в проводнике?

а) электрическое поле положительно заряженных ионов кристаллической решетки действует с силой на электроны, уменьшая их скорость направленного движения, а, следовательно, и силу тока;

б) воздействие электрического поля электронов на соседние электроны, что

также приводит к уменьшению скорости их направленного движения.

От чего же зависит сопротивление? Из эксперимента 1 видно, что оно зависит от материала, из которого изготовлен проводник.

Эксперимент 2

Собираем схему, как в предыдущем опыте, но вместо резистора по очереди включаем в цепь железные проволоки разной длины, но с одинаковой площадью сечения. Замечаем показания амперметра в каждом случае.

Вывод: сила тока (а значит, и сопротивление) зависит от длины проводника.

Эксперимент 3

Та же схема, что и в предыдущих опытах. В качестве резистора по очереди включаются в цепь два куска железной проволоки равной длины, но с разной площадью поперечного сечения. Снимаются показания амперметра.

Вывод: сила тока (а значит, и сопротивление) зависит от площади поперечного сечения проводника.

Таким образом, сопротивление проводника прямо пропорционально длине, обратно пропорционально площади поперечного сечения и зависит от материала.

Отсюда сопротивление проводника

R =   l / S,

где  - удельное сопротивление вещества (Оммм2/м);

l - длина проводника [м];

S -площадь поперечного сечения [мм2].

1 Ом = 1В / 1А

 - удельное сопротивление вещества, это коэффициент, характеризующий способность вещества проводить электрический ток. Он равен

 =  R S /  l , это табличная величина.

Поскольку сопротивление металлических проводников зависит от температуры (оно увеличивается при повышении температуры), то в таблице приводятся значения удельных сопротивлений для температуры 20°С.

Из таблицы видно, что для металлов  маленькое, для диэлектриков большое.

Так как сопротивление зависит от длины проводника, то существует устройство, с помощью которого в электрической цепи можно изменять сопротивление. Это реостат.

Конструкция реостатов позволяет изменять длину проводника, по которому течет ток, изменяя при этом сопротивление в цепи. Путем изменения сопротивления цепи можно влиять на силу тока в ней. От нее, в свою очередь, зависит действие, оказываемое током на различные устройства в цепи.

III. Закрепление изученного

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

- Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен?

- Что называется удельным сопротивлением проводника?

- По какой формуле можно рассчитывать сопротивление проводников?

- В каких единицах выражается удельное сопротивление проводника?

- Из каких веществ изготавливают проводники, применяемые на практике?

- Для чего предназначен реостат?

- Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?

- Для каких величин указывают на реостате их допустимые значения?

- Как на схемах электрических цепей обозначают реостат?

IV. Решение задач

Задача Л-1313. Определите сопротивление медного контактного провода, подвешенного для питания трамвайного двигателя, если длина провода равна 5 км, а площадь поперечного сечения 0,65 см2.

Дано:                               Решение:

                                         Ответ: R=1,3 Ом.

Задача Л-1321. Обмотка реостата, изготовленная из никелиновой проволоки, имеет сопротивление 36 Ом. Какой длины эта проволока, если площадь ее поперечного сечения равна 0,2мм2?

Дано:                               Решение:

                                         Ответ: L=18 м.

ЗадачаЛ-1325. Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом. Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и того же материала, чтобы сопротивление получилось 36 Ом?

Дано:                               Решение:

                                        Ответ: S2 =0,5 мм2.

ЗадачаЛ-1335. Какой длины надо взять железную проволоку площадью поперечного сечения 2 мм2, чтобы ее сопротивление было такое же, как сопротивление алюминиевой проволоки длиной 1 км и сечением 4 мм2?

Дано:                               Решение:

                                        Ответ: l2 =140 м.

ЗадачаЛ-1333. Какова масса медного провода длиной 2 км и сопротивлением 8,5 Ом?

Дано:                               Решение:

                                        Ответ: m =71,5 кг.

Домашнее задание:  12,13. Задачи 41, 42, Л-1334, 1336.