Постоянный электрический ток. Закон Ома.

Зав. кафедрой________

План учебного занятия

(теоретического или производственного обучения)

Постоянный электрический ток. Закон Ома. Практическая работа «Решение качественных и количественных задач».

(тема занятия)

Наименование модуля /дисциплины: физика

Подготовил педагог Бектемисова С.К.

"__" ______20_ года

1. Общие сведения

2. Курс, группа 1

3. Тип занятия: урок закрепление

4. Цели, задачи: Разъяснить физический смысл закона Ома для полной цепи постоянного тока. Познакомить с правилами расчета электрических цепей с разными типами соединений источников тока.

5. Перечень ожидаемых результатов и (или) профессиональных умений, которыми овладеют обучающиеся в процессе учебного занятия:

- знают физический смысл закона Ома для полной цепи постоянного тока

- могут составлять дано задачи и применять формулы при решении

- знают обозначение физических велечин

6. Необходимые ресурсы: сборник задач

7. Ход занятия      

Лекция

Чтобы ток в цепи существовал длительное время, нужно поддерживать на концах проводника постоянную разность потенциалов. Это делает источник тока (генератор). Если в цепи действуют только электрические силы, то работа их по замкнутому контуру равна нулю. На заряд должны действовать силы не только электрической, но и неэлектрической природы. Любые силы, действующие на электриче­ски заряженные частицы, кроме электростатического происхождения, называются сторонними силами. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием электрических сил, называется потребителем или внешним участком. Здесь электрическая энергия превращается в другие виды. Участок цепи , на котором заряды перемещаются под действием сторонних сил, называется источником тока или внутренним участком цепи. Здесь электрическая энергия получается за счет других видов энергии. Действие сторонних сил характеризуется электродвижу­щей силой (э.д.с.). (Провести гидродинамическую аналогию).

Определение: Величину, характеризующую зависимость электрической энергии, приобретенной зарядом в генераторе, от его внутреннего устройства, называют электродвижу­щей силой (ЭДС). Ее измеряют работой сторонних сил, совершенной при перемещении единичного положительного заряда.

E = А /q

Единица ЭДС. в СИ — вольт (В).

В источнике тока под действием сторонних сил происходит разделение зарядов. Так как они движутся, они взаимодействуют с ионами кристаллов и электролитов, отдавая им часть своей энергии. Это приводит к уменьшению силы тока т.о. источник тока обладает сопротивлением, которое называют внутренним.

По закону сохранения энергии для заряда:

E = U + I_*r

Т.к. U = I_* R

E = I_* R + I_*r

E = I( R + r)

I= E /( R + r)

Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи.

Действие сторонних сил характеризуется физической величиной называемой электродвижущей силой - 

ЭДС источника численно равна работе по перемещению единичного положительного заряда внутри источника от его отрицательного полюса к положительному.

Единица измерения в СИ [ ] = 1 В.

Найдем зависимость силы тока от ЭДС и сопротивления.

При перемещении заряда q внутри источника тока сторонние силы совершают работу А_стор = q
Q_внеш = I² R t = q I R - количество теплоты выделяющееся во внешней цепи
Q_внут = I² r t = q I r - количество теплоты выделяющееся в источнике тока (где r - внутреннее сопротивление источника).

Согласно закону сохранения энергии А_стор = Q_внеш + Q_внут, отсюда

q  = q I R + q I r ,

 = I R + I r

 - данное уравнение представляет собой закон Ома для полной цепи. Сумма сопротивлений R + r называется полным сопротивлением цепи.

Сила тока в замкнутой цепи, содержащей один источник, равна отношению ЭДС источника к полному сопротивлению цепи.

Решение задач:

1. Рассчитайте силу тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока, ЭДС которого равна 10 В, а внутреннее сопротивление равно 1 Ом. Сопротивление резистора равно 4 Ом.

2. При силе тока 4 А, с электрическим сопротивлением 2 Ом, чему равно напряжение на участке цепи.

3. При силе тока 4 А и напряжении 2 В, чему равно сопротивление на участке цепи

Д/з:

Решить задачу

Рассчитайте силу тока в замкнутой цепи, состоящей из источника тока, ЭДС которого равна 20 В, а внутреннее сопротивление равно 2 Ом. Сопротивление резистора равно 4 Ом.