Строение силы. ЭДС. Закон Ома для полной цепи - Поурочные разработки к учебнику В. А. Касьянова - Физика - Поурочные планы к учебникам Мякишева Г. Я. и Касьянова В. А. 11 класс - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока

Цель: сформулировать закон Ома для полной цепи.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проведение самостоятельной работы

1. Каково сопротивление 1 м провода из константана диаметром 0,8 мм. (Ответ: 1 Ом.)

2. Известно, что сопротивление спирали лампочки карманного фонарика составляет 15 Ом. Какой длины вольфрамовый провод взят для изготовления спирали, если ее диаметр равен 0,1 мм? (Ответ: 2,14 м.)

3. При намотке катушки из медного провода ее масса возросла на 17,8 г, а сопротивление оказалось равным 34 Ом. Оцените по этим данным длину и площадь поперечного сечения провода. (Ответ: 20 м; ≈ 10^-8 м².)

III. Изучение нового материала

Для того чтобы ток не прекращался, необходимо, чтобы положительные заряды, перемещающиеся на тело В с тела А, вновь возвращались на тело А, а отрицательные - возвращались на тело В. На некотором участке замкнутой цепи заряды двигались против действующих на них электростатических сил. Для этого на заряды должны действовать другие силы, направленные в противоположную электростатическим силам сторону. Такие силы неэлектростатического происхождения называются сторонними силами. В источнике тока на электрические заряды действуют сторонние силы. Сторонние силы в различных источниках возникают по разным причинам. Во время работы источника непрерывно перемещаются положительные заряды между электродами от отрицательного полюса к положительному. Чем больше заряд перемещается, тем большая работа А_ст совершается.

Отношение работы сторонних сил к значению положительного заряда, переносимого внутри источника, называют электродвижущей силой источника (ЭДС).

Участки электрической цепи, на которых электрический ток создается только электрическим полем, называют однородными.

Закон Ома:

Участок цепи, на котором действуют сторонние силы, называют неоднородным.

Закон Ома для полной цепи:

где r - внутреннее сопротивление источника тока [Ом]; R - внешнее сопротивление цепи [Ом].

ЭДС источника можно измерить, если источник замкнуть на вольтметр R_B, сопротивление которого значительно больше внутреннего сопротивления, тогда внутренним сопротивлением можно пренебречь.

Если к полюсам источника присоединен проводник, сопротивление которого мало по сравнению с внутренним сопротивлением источника, этот случай называют коротким замыканием: R = 0.

Ток короткого замыкания может достигать порядка 20-200 А, а иногда и 1000 А. В этом случае может произойти перегрев проводов, пожар здания, чтобы избежать этого в цепь включают предохранители.

IV. Закрепление материала

- Каково назначение источника тока?

- Что такое сторонние силы?

- Что такое ЭДС?

- Как формулируется закон Ома для участка цепи?

- Как формулируется закон Ома для полной цепи?

- Что такое короткое замыкание?

V. Решение задач

1. Батарейка для карманного фонаря замкнута на реостат. При сопротивлении реостата 8,65 Ом напряжение на нем 3,3 В, а при сопротивлении 3,5 Ом - напряжение 3,5 В. Найдите внутреннее сопротивление и ЭДС батарейки. (Ответ: r = 0,2 Ом, ε = 3,7 В).

2. Источником тока в цепи служит батарейка с ЭДС = 30 В. Напряжение на зажимах батареи 18 В, а сила тока в цепи 3 А. Определите внешнее сопротивление и внутреннее сопротивление цепи. (Ответ: R = 6 Ом, r = 4 Ом).

3. К полюсам источника тока с ЭДС 8 В присоединили проводник сопротивлением 30 Ом. При этом напряжение между концами проводника стало 6 В. Чему равно внутреннее сопротивление источника? (Ответ: 10 Ом).

Домашнее задание

п. 3, 4.