Plán lekce Ohmův zákon pro úsek obvodu | Plán lekce fyziky (8. ročník): | Vzdělávací sociální síť

V § 2.3 byly odvozeny vztahy, které spojují amplitudy střídavých proudů a napětí na rezistoru, kondenzátoru a induktoru:

Tyto vztahy se svým vzhledem podobají Ohmovu zákonu pro úsek stejnosměrného obvodu, ale nyní nezahrnují hodnoty stejnosměrných proudů a napětí v úseku obvodu, ale amplitudové hodnoty střídavých proudů a napětí.

Vztahy (*) vyjadřují Ohmův zákon pro úsek obvodu střídavého proudu obsahující jeden z prvků , a . Fyzikální veličiny , a ω se nazývají aktivní odpor rezistoru , kapacitní odpor kondenzátoru a indukční odpor cívky .

Když střídavý proud protéká částí obvodu, elektromagnetické pole vykonává práci a v obvodu se uvolňuje Jouleovo teplo. Okamžitý výkon v obvodu střídavého proudu se rovná součinu okamžitých hodnot proudu a napětí: . Prakticky zajímavá je průměrná hodnota výkonu za dobu střídavého proudu.

Zde и – amplitudové hodnoty proudu a napětí v dané části obvodu, φ – fázový posun mezi proudem a napětím. Čára označuje znaménko průměrování. Pokud část obvodu obsahuje pouze rezistor s odporem , pak je fázový posun:

Aby tento výraz odpovídal vzorci pro výkon stejnosměrného proudu, zavádějí se pojmy efektivních nebo účinných hodnot proudu a napětí:

Průměrný výkon střídavého proudu v části obvodu obsahující rezistor se rovná

Pokud část obvodu obsahuje pouze kondenzátor o kapacitě , pak je fázový posun mezi proudem a napětím tedy

Podobně lze ukázat, že .

Výkon ve střídavém obvodu se tedy uvolňuje pouze na aktivním odporu. Průměrný střídavý výkon na kondenzátoru a cívce je nulový.

Uvažujme nyní elektrický obvod sestávající z rezistoru, kondenzátoru a cívky zapojených sériově. Obvod je připojen ke zdroji střídavého proudu o frekvenci ω. Všemi sériově zapojenými částmi obvodu protéká stejný proud. Mezi napětím vnějšího zdroje a proudem dochází k fázovému posunu o určitý úhel φ. Můžeme tedy psát

Tento záznam okamžitých hodnot proudu a napětí odpovídá konstrukcím na vektorovém diagramu (obr. 2.3.2). Průměrný výkon vyvinutý zdrojem střídavého proudu se rovná

Jak je vidět z vektorového diagramu, , proto Veškerý výkon vyvinutý zdrojem se tedy uvolní jako Jouleovo teplo na rezistoru, což potvrzuje dříve učiněný závěr.

V § 2.3 byl odvozen vztah mezi amplitudami proudu a napětí pro sériový obvod:

se nazývá celkový odpor obvodu střídavého proudu. Vzorec vyjadřující vztah mezi amplitudovými hodnotami proudu a napětí v obvodu lze zapsat jako

Tento vztah se nazývá Ohmův zákon pro obvod střídavého proudu. Vzorce (*) uvedené na začátku této části vyjadřují speciální případy Ohmova zákona (**).

Koncept celkového odporu hraje důležitou roli ve výpočtech obvodů střídavého proudu. V mnoha případech je vhodné použít vizuální metodu vektorových diagramů k určení celkového odporu obvodu. Uvažujme jako příklad paralelní obvod připojený k externímu zdroji střídavého proudu (obr. 2.4.1).

Při konstrukci vektorového diagramu je třeba vzít v úvahu, že při paralelním zapojení je napětí na všech prvcích , a stejné a rovné napětí externího zdroje. Proudy protékající v různých větvích obvodu se liší nejen hodnotami amplitudy, ale také fázovými posuny vzhledem k aplikovanému napětí. Celkový odpor obvodu proto nelze vypočítat podle zákonů paralelního zapojení stejnosměrných obvodů . Vektorový diagram pro paralelní obvod je znázorněn na obr. 2.4.2.

Vektorový diagram pro paralelní RLC obvod

Z diagramu vyplývá:

Celkový odpor paralelního obvodu je tedy vyjádřen poměrem

Při paralelní rezonanci () nabývá celkový odpor obvodu maximální hodnoty rovnající se aktivnímu odporu rezistoru:

Fázový posun φ mezi proudem a napětím při paralelní rezonanci je nulový.

Cíl lekce: seznámit studenty s Ohmovým zákonem pro úsek elektrického obvodu, že síla proudu je přímo úměrná napětí na koncích vodiče.

Stáhnutí:

Příloha	velikost
konspekt_uroka_zakon_oma_dlya_uchastka_tsepi.docx	26.68 KB

Náhled:

Plán hodiny fyziky

Téma: „Ohmův zákon pro část elektrického obvodu“

Vyvinuto učitelkou fyziky O.V. Arkhipovovou

Cíl lekce: seznámit studenty s Ohmovým zákonem pro úsek elektrického obvodu, že síla proudu je přímo úměrná napětí na koncích vodiče.

Vzdělávací: naučit studenty, jak aplikovat Ohmův zákon na část obvodu provedením experimentu k určení vztahu.

Rozvojové: rozvíjet schopnost pozorovat, porovnávat, kontrastovat a zobecňovat výsledky experimentů; dále rozvíjet schopnost používat teoretické a experimentální metody fyzikálních věd k doložení závěrů o studovaném tématu a k řešení problémů.

Vzdělávací: rozvíjet kognitivní zájem o daný předmět, vytvářet podmínky pro formování myslící osobnosti schopné sebevyjádření.

Typ lekce: lekce o učení nové látky.

Používají se následující SOT: informační a komunikační technologie, technologie diferenciace úrovní, projektová výuka, technologie chránící zdraví.

Vybavení pro hodinu: počítač, multimediální projektor, plátno, psaní na tabuli, učebnice, sešity, rozvinutá prezentace, demonstrační ampérmetr a voltmetr, zdroj proudu, klíč, propojovací vodiče.

1. Závislost síly proudu na odporu vodiče při konstantním napětí;

2. Závislost síly proudu na napětí při konstantním odporu úseku obvodu.

Techniky a metody

Aktualizace základních znalostí

Práce s kreativními a testovacími úkoly

(s využitím designové technologie a technologie diferenciace úrovní)

Učení nového materiálu

Konverzace, demonstrace experimentu, použití vizuálních pomůcek: počítačový model

Upevňování nového materiálu

Pokyny k domácím úkolům

Vzkaz učitele, psaní na tabuli

— Ahoj lidi! Dnes začneme studovat nové téma v sekci fyziky pro 8. ročník, které nám pomůže určit závislost proudu na odporu vodiče při konstantním napětí a závislost proudu na napětí při konstantním odporu úseku obvodu. Zkusme si sami formulovat Ohmův zákon. Rozdělíme se do tří skupin (v řadách). Každá ze skupin, která bude působit jako výzkumníci, se pokusí analyzovat, co v hodině viděla, vyvodit vlastní závěry a vysvětlit získané výsledky. To vše musí být zaznamenáno do „Výzkumného listu“. Na konci hodiny zástupce z každé skupiny promluví o vašem výzkumu a výsledcích. Cesta hledání vám zadá řadu úkolů, které musíte splnit. Před vámi je hodnotící list studenta. Do něj si zapíšete body za splněné úkoly.

HODNOTÍCÍ LIST STUDENTA

1. Kreativní úkol

2. Testovací úkol

3. Praktický úkol

4. Celkový počet bodů

Aktualizace základních znalostí

(využití informačních a komunikačních technologií a technologií pro diferenciaci úrovní)

První úkol je kreativní:

Každá skupina (řádek) je rozdělena do diferencovatelných skupin A, B, C. Úlohy pro tyto skupiny A, B, C se kontrolují. Poté si studenti vymění práci se spoluhráčem ve stole a zkontrolují ji porovnáním obdržených odpovědí se správnými, které jsou zobrazeny na obrazovce. Poté se body zapíší do hodnotícího archu.

Skupina A: Na obrazovce v poskytnutém obrázku jsou chyby, prosím, opravte je.

Skupina B: Před sebou máte fyzickou loterii. Definice jsou napsány na malých kartách. Pokud se shodují s obrázkem na obrazovce, zvednete je.

Odpověď: ampérmetr – zařízení pro měření síly proudu, zdroj proudu – baterie, jev elektrifikace, atom hélia

Skupina C: Na obrazovce jsou zobrazena různá písmena, zkuste je použít k sestavení vzorců pro fyzikální veličiny, které charakterizují jakýkoli elektrický obvod, a k jejich definování.

Odpověď: proud I=q/t, odpor R=ρl/S, napětí U=A/q

– Lidi, splnili jste první úkol. Výborně! Teď musíte splnit testovací úkol.

Druhým úkolem je test.

Test “Charakteristiky elektrického proudu”

Co je nosičem elektrického proudu v kovech?

E) atomy;
G) ionty;
3) elektrony;
I) protony;

Z daných výrazů najděte vzorec pro výpočet síly proudu

Vyjádřete 0,025 V v milivoltech

I) 250 mV
K) 25 mV
L) 2,5 mV
M) 0,25 mV

Jak by měl být ampérmetr připojen k obvodu?

H) sériově, bez ohledu na póly;
O) zapojené sériově s ohledem na polaritu
P) paralelně bez ohledu na póly;
R) paralelně s ohledem na polaritu

Určete hodnotu dělení a mez měření voltmetru

H) 0,5 V a 5,5 V;
O) 1 V a 5 V;
P) 0,5 V a 8 V;
R) 1 V a 8 V

Když vodičem projde elektrický náboj o energii 6 C, vykoná se práce 660 J. Jaké je napětí na koncích tohoto vodiče?

O) 110 V;
P) 220 V;
R) 330 V;
C) 666 B.

Dvě cívky drátu stejného průřezu mají délku 50 m a 150 m. Která z nich má větší odpor a kolikrát?

K) První 3krát;
L) Prvních 9krát;
M) Podruhé 3krát;
H) Druhý je 9krát.

Jak se změní odpor vodiče, pokud se jeho délka zdvojnásobí a tloušťka zmenší na polovinu?

A) Zvětšit 8krát;
B) Zvýší se 4krát;
B) Zvýší se dvakrát;
D) To se nezmění.

Výsledek testu je vyhodnocen okamžitě, protože odpověď obsahuje zašifrovaný název tématu hodiny „Ohmův zákon“ a je okamžitě zapsán do hodnotícího archu studenta. Hodnocení testu:

1–4 úkoly (skupina A) – známka „3“;

1–6 úkoly (skupina B) – známka „4“;

Úkoly 1–8 (skupina C) – známka „5“.

Prezentace zástupců skupin s výsledky výzkumu. Ze správných odpovědí v testu musí děti sestavit kombinaci slov: „Ohmův zákon“

Učení nového materiálu.

— Zkontrolujme, co máme: Ohmův zákon. Tato fráze odpovídá tématu naší lekce „Ohmův zákon pro část obvodu“ (snímek 1).

V roce 1867 vědec G. Ohm stanovil závislost fyzikálních veličin: proudu, napětí, odporu (snímek 2).

— Na jakých faktorech závisí hodnoty I, U, R?

Studenti: I z q za jednotku času, U je charakteristika pole,
R — z délky vodiče l, z plochy průřezu S a z typu vodivé látky p.

— Tyto veličiny spolu souvisí. Jak spolu tyto veličiny souvisí?

Ukázkové odpovědi od studentů.

– Po četných experimentech G. Ohm zjistil, že síla proudu v úseku obvodu je přímo úměrná napětí na koncích tohoto úseku a nepřímo úměrná odporu stejného úseku (snímek 3).

Pro vizuální zkoumání vztahu mezi proudem, napětím a odporem je třeba se obrátit na zkušenosti. Nezapomeňte, že pro stanovení závislosti jedné hodnoty na druhé musí být jedna hodnota konstantní.

Dnes budete muset samostatně zopakovat experiment provedený G. Ohmem v praxi a stanovit vztah mezi elektrickými veličinami (experiment).

Každé skupině (řádku) je nabízeno vybavení: zdroje proudu, klíč, ampérmetr, voltmetr, reostat, propojovací vodiče.

Studenti ve skupinách A a B zjišťují závislost proudu na napětí, studenti ve skupině C zjišťují závislost proudu na odporu (alespoň 5 experimentů pro každou skupinu). Každá skupina vypracuje na tabuli protokol ve formě tabulky a grafu závislosti I(U) nebo I(R). Celá skupina vyvodí společný závěr a porovná ho s dříve navrženou formulací zákona.

– Vždy připraven stát vedle nebo před ním.

— Podej pomocnou ruku.

— Je snadné se sklonit před malými nebo slabými.

– Po neúspěchu se zvednout.

— Zatížit si bedra tíhou starostí nebo obav.

— Obraťte se k těm, kteří zůstali pozadu.

— Splňte si svůj sen.

— Rovnováha mezi přáními a možnostmi.

– Přeskočit únavu a bolest

— Bojuj s vlastním stínem.

— Zhluboka se nadechněte nad tím, co se nesplnilo.

— Nest si přátelství a lásku po celý život.

Pokračování ve studiu nového tématu.

Praktický úkol: stanovme vztah mezi I, U a R.

Zjistěme závislost I = f (U) experimentálně. Sestavme elektrický obvod na stole podle schématu. Nakresleme závislost I = f (U).