Тұрақты токтың жұмысы мен қуаты.Электр тогының жылулық әрекеті. Джоуль-Ленц заңы

Оңтүстік Қазақстан облысы, Қазығұрт елді-мекені «Дарын» мектеп-интернатының

Физика пәнінің мұғалімі

Жолдыбаева Гульмира

Оразалықызы

Сабақтың тақырыбы: Тұрақты токтың жұмысы мен қуаты.Электр тогының жылулық әрекеті. Джоуль-Ленц заңы

Сабақтың мақсаты:

1) Тұрақты токтың жұмысы мен қуатын күнделікті өмірмен

байланыстыра отырып оқушыларға жеткізу.

2) Оқушының танымдық қабілетін,белсенділігін арттыра отырып,

өз бетімен жұмыс істей алуға тәрбиелеу.

3) Белсенділігі жоғары,теориялық білімін практикада қолдана

білетін тұлға қалыптастыру.

Сабақтың түрі: семинар сабақ

Сабақтың әдісі: топпен оқыту

Сабақтың көрнекілігі:

Сабақтың барысы:

1. Ұйымдастыру бөлімі:

а) Сыныптың сабаққа дайындығын тексеру (сынапты топқа бөлу. Ыстық алақан тренингін ұйымдастыру)

б) Сабақтың мақсатымен таныстыру

в) Сабақтың барысы: Блумның ойлау жолдары бойынша

Сабақтың эпиграфы ретінде Конфуций сөздері айта кеткенді жөн көрдім
«Білімге жетелейтін үш жол бар: ойлану, толғану жолы – бұл ең өнегелі жол, еліктеу жолы – бұл ең жеңіл жол, тәжірибе жолы – бұл өте ащы жол».
Бүгінгі сабақта біз философтар ойы бойынша білімге жетелейтін осы үш жолды қолданатын боламыз. Бірақ сендер үшін қай жол тиімді екенін өздерің шешетін боласыңдар.
Мен сендерге өткен сабақтағы алған білімдеріңді қолдана отырып, ойлану, толғану жолымен келесі тапсырмаларды орындап, сұрақтарға жауап беруді ұсынамын.
Өткен сабақтарға шолу: ( Білу деңгейі)

а) Тес сұрақтарын шешу (Интерактивті тақтаның көмегімен.)

1. Өткізгіштерді тізбектей жалғау барысында тізбектің барлық бөлігінде өзгермейтін шама?

А) R-кедергі Б) I-ток күші В) W-энергия С) U-кернеу

2. Толық тізбек үшін Ом заңы...

А) I= n q v S Б) I=U/R В) I=ε/ R+r С) I= q/t

2. Шамның қылы арқылы өтетін ток күші 2А. Шамдағы кернеу 10В, ол шамның кедергісі...

А) 5 Ом Б) 0,2 Ом В)0,3 Ом С) 0,5 Ом

4. Қысқа тұйықталу кезінде сыртқы тізбектің кедергісі....

А) ішкі кедергіге тең болады

Б) сыртқы кедергі нөлге ұмтылады

В) ішкі кедергіден үлкен болады

С) сыртқы кедергі ең үлкен мәнге жетеді

5. Кернеулігі 80 кВ/м электр өрісі 20 Дж жұмыс атқарғанда, 40·10³ Кл зарядтың орын ауыстыру қашықтығы

A) 2,7 мм. Б) 6,25 мм.+ В) 4,75 мм. С) 7,97 мм.

6. Өткізгіштің кедергісі тәуелді емес....

А) өткізгіштің ұзындығына

Б) өткізгіштің көлденен қимасының ауданына

В) өткізгіштің меншікті кедергісіне

С) ток күшіне

7. Диэлектрлік өтімділігі 2 болатын керосинде тұрған 1,4×10^-9 Кл заряд өзінен 0,005 м қашықтықтағы зарядты 2×10^-4 Н күшпен тартады. Екінші зарядтың шамасы (k = 9×10⁹ Н×м²/Кл²).

A) ≈ 0,8×10^-9 Кл.+ Б) ≈ 0,5×10^-9 Кл. В) ≈ 0,6×10^-9 Кл. С) ≈ 0,9×10^-9 Кл.

1. Өткізгіштерді параллель жалғау барысында тізбектің барлық бөлігінде өзгермейтін шама?

А) R-кедергі Б) W-энергия В) U-кернеу С) I-ток күші

9. Шамасы 12Ом үш бірдей кедергі берілген олар өзара параллель жалғанған. Тізбектегі жалпы кедергіні анықта...

А) 4 Ом Б) 3 Ом В) 36 Ом С) 24 Ом

10. Тізбектегі өткізгіштің кедергісін 2есе кемітіп ал ток күшін 4 есе арттырғанда өткізгіштің кернеуі .....

А) 8 есе артады Б) 2есе кемиді В) 4есе кемиді С) 2есе артады

Жауаптары: 1- Б, 2 – В, 3 - А, 4 - Б, 5 – Б,

6 –С, 7 - А, 8 – В, 9 – А, 10 – С.

б) Сәйкестендіру

.Дұрыс нұсқасы: 1-5, 2-11, 3-9, 4-6, 5-1, 6-12, 7-10, 8-4, 9-8, 10-7, 11-2, 12-3

3. Жаңа сабақ түсіндіру. ( Түсіну)

І.Электр тогының жұмысы

Сонымен біз электр тогының бар екенін оның жылулық,химиялық,магниттік және биологиялық әсерлері бойынша білуге болады . Осы әсерлер арқылы элкетр тогы , нақты айтқанда электр тогының көзі жұмыс жасайды. Мысалы ток өткенде өткізгіш қызады,соның салдарынан олардың ішкі энергиясы өседі.Ал өтзгіштің ішкі энергиясының артуы ток жұмысының есебінен жүреді, осы жұмысты есептейік. Сонда электр өрісі өндіреді жұмыс төмендегідей.

А=q*U

Ток күші I=q/t болғандықтан жұмыс мынаған тең: A=IUt

Тізбектің бөлігі үшін Ом заңына сүйеніп Токтың жұмысының өрнегін мыны түрде жазуға болады.

Заңның тұжырымдамасы: Электр тогының жұмысы ток күші, кернеу және жұмыс істеуге кеткен уақыттың көбейтіндісіне тең.

Тізбектің бөлігіндегі токтың жұмысы ток күшінің кернеуге және жұмыс өндіруге кеткен уақытқа көбейтіндісіне тең.

Токтың жұмысы джоульмен (ДЖ) өлшенеді. 1ДЖ= 1А*1В*1с

ІІ.Токтың қуаты:

Кез келген электр приборы – электр шамы,электр двигателі т.б. уақыт бірлігінде белгілі бір энергия тутынуға есептелген. Сондықтан токтың қуаты деген ұғымның маңызы, токтың жұмысы ұғымымен қатар жүреді.,яғни бірін –бірі толықтыратын физикалық ұғымдар.

Қуат деп жұмыс атқару шапшаңдығын сипаттайтын физикалық шаманы айтамыз. Р әріпімен белгілейміз. Өлшем бірлігі ватт (1В)

Тізбек бөлігіндегі токтың қуаты бірлік уақытта атқарылған жұмыспен өлшенеді.

Бірлік уақыт ішінде сыртқы күштердің жасайтын жұмысы толық қуат деп аталады.

Әр ток көзінің ПӘК бар. ПӘК деп сыртқы күш жұмысының қандай бөлігін ток көзі пайдалы жұмысқа айналдырғанын көрсететін η шамасын айтады.

ІІІ.Джоуль-Ленц заңы.

Өткізгіш бойымен ток өткенде, өткізгіш қызады, яғни электр энергиясы ішкі энергияға айналады. Егер өткізгіш қозғалмаса, токтың барлық жұмысы өткізгішті қыздыруға жұмсалады.

Өткізгіштерді қыздыру тек ток күшіне ғана байланысты ма?

Жоқ! Өткізгіштердің жылуы олардың кедергілеріне де тәуелді болады. Кедергісі әр түрлі өткізгіштер бір тізбекке тізбектей жалғасақ онда әр өткізгіштерде бөлінетін жылу мөлшері түрліше болады.

Сол кезде бөлінетін жылу мөлшері мынаған тең болады

Q=A=I²Rt.

Бұл формула Джоуль-Ленц заңын сипаттайды.

Заңның тұжырымдамасы: Өткізгіштегі токтың бөліп шығаратын жылу мөлшері ток күшінің квадратына,өткізгіш кедергісіне және электр тогының өту уақытына тура пропорционал

Тізбек бөлігі үшін Ом заңын пайдаланып жылу мөлшерін былай түрлендіруге болады.

Демек, тізбектей жалғанған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің кедергілеріне тура пропорционал.

Q₁ / Q₂ = R₁ / R₂

ЭҚК жоқ тізбектің параллель жалғанған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің кедергілеріне кері пропорционал

Q₁ / Q₂ = R₂ / R₁

Жылу мөлшері джоульмен (1Дж) өлшенеді.

Ғалымдар жөніңде тоқтала кетсек: Бұл заңды тәжірибе жүзінде 1841 жылы ағылшын ғалымы Дж.Джоуль және 1843 жылыПетербург академигі Э.Х.Ленц ашқан. Сонымен электр тогының жылулық әсерін тусіндіретін заң Джоуль-Ленң заңы болды.

Өмірмен байланыстыру: Өндірісте,тұрмыста қолданыстағы электр приборларының жылуының мөлшері осы заңға негізделген. Элэктр тогының жылулық әсері тұрмыстық,өнеркәсіптік жылу қондырғыларында қолданылады. Олар электр шамдарында, өлшеу техникаларының аспаптарында,электрлік дәнекерлеуде,тағы да басқа көптеген қазіргі заманғы техниканың салаларында пайдаланылады.

в) Өткізгіштерді тізбектей және параллель жалғау ( Қолдану деңгейі)

Тапсырма:

Бірінші топ қыздыру шамдарын тізбектей,

Екінші топ параллель

Үшінші топ аралас жалғау түрлерін көрсетеді.

Құралдар: қыздыру шамы, өткізгіш сымдар, ток көзі, кілт, қысқыштар т.б.

г) Есептер шығару:

1. Гальвани элементінің батареясына 16Ом кедергіні қасқандатізбектегі ток күші 1А болған , ал 8 Ом кедергіні қосқанда ток күші 1,8А болған. Батареяның ЭҚК-ін және ішкі кедергісін табу керек.

(18В, 2 Ом)

2. ЭҚК-і 1,1В элементке қосылған кедергісі 2Ом өткізгіште 0,5А ток жүтіп тұр. Элементті қысқа тұйықтаған кездегі ток күшін анықта .

(5,5А)

б) Семантикалық карта толтыру ( Талдау деңгейі)

Дұрыс жауабы:

3. Сабақты бекіту. (Жинақтау)

а) Физикалық диктант

1. Тізбек бөлігіндегі токтың .......... сол токтың шамасына ,тізбек бөлігіңдегі кедергіге және ток өтетін уақытқа тура пропорционал.

2. Бірлік уақыт ішінде сыртқы күштердің жасайтын жұмысы ....... ........ деп аталады.

3. ......... деп сыртқы күш жұмысының қандай бөлігін ток пайдалы жұмысқа айналдырғанын көрсететін шаманы айтады.

4. Өткізгіштегі токтың бөліп шығаратын ......... ........ өткізгіштің кедергісіне, ток күшінің квадратына және оның өту уақытына тура пропорционал.

5. Тізбектей жалғаған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің ............... тура пропорционал.

6. Токтың ........ ток күші мен кернеудің көбейтіндісіне тең физикалық шама.

Жауыптары: 1- жұмысы, 2- токтың қуаты, 3- ПӘК, 4- жылу мөлшері, 5- кедергісіне , 6- қуаты,

в) Есептер шығару

1. Тізбектегі кернеу 15В кезінде, 10минутта 3А ток күші қандай жұмыс жасайды?

( 27кДж )

2. 110 В кернеуде 1А ток тұтынатын электр шамының қылсымында 2 мин уақыт ішінде қанша жылу бөлінеді?

( 13,2 кДж)

3. Электр қуаты 36Вт, 12В кернеуге есептелген шамдағы ток күші мен кедергісін анықта.

(3А, 4Ом )

4. Сыртқы кедергісі 0,8 Ом, ток көзінің ішкі кедергісі 0,2 Ом болса ПӘК-і қандай болады?

( 80% )

5.Тізбек ЭҚК-і 6В, ішкі кедергісі 0,1Ом батареядан және кедергісі 10,7Ом өткізгіштерден тұрады. 5минутта бүкіл тізбектеқанша жылу бөлінеді?

( 1кДж )

Есептер шығару барысында есептерге жасырынған сөзді анықтау.

4. Үй тапсырмасын беру: § 9.7. Тұрақты токтың жұмысы мен қуаты.

§ 9.10. Электр тогының жылулық әрекеті. Джоуль-Ленц заңы

Практикалық тапсырма

1. Үтікті 5 минут қыздырып, оның техникалық көрсеткіштерін пайдаланып, үтіктен бөлініп шығатын жылу мөлшерін есептеу.

2. Бір күнде тұтынатын электр энергиясының төлемін есептеу.

6. Оқушыларды бағалау: бірін-бірі бағалау, екі жұлдыз бір тілек,