Конспект расчет сопротивления проводника удельное сопротивление. Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление. Формирование умений и навыков

Разделы сайта

Выбор редакции:

На уроке подробно раскрываются анонсированные ранее параметры проводника, от которых зависит его сопротивление. Оказывается, что для расчета сопротивления проводника являются важными его длина, площадь поперечного сечения и материал, из которого он изготовлен. Вводится понятие удельного сопротивления проводника, которое характеризует вещество проводника.

Тема: Электромагнитные явления

Урок: Расчёт сопротивления проводника. Удельное сопротивление

На предыдущих уроках мы уже поднимали вопрос о том, каким образом электрическое сопротивление влияет на силу тока в цепи, но не обсуждали, от каких же конкретно факторов зависит сопротивление проводника. На сегодняшнем уроке мы узнаем о параметрах проводника, которые определяют его сопротивление, и узнаем, каким образом Георг Ом в своих экспериментах исследовал сопротивление проводников.

Для получения зависимости силы тока в цепи от сопротивления Ому пришлось провести огромное количество экспериментов, в которых необходимо было изменять сопротивление проводника. В связи с этим он столкнулся с проблемой изучения сопротивления проводника в зависимости от его отдельно взятых параметров. В первую очередь, Георг Ом обратил внимание на зависимость сопротивления проводника от его длины, о которой уже вскользь шла речь на предыдущих уроках. Он сделал вывод, что при увеличении длины проводника прямо пропорционально увеличивается и его сопротивление. Кроме того, было выяснено, что на сопротивление влияет еще и сечение проводника, т. е. площадь фигуры, которая получается при поперечном разрезе. При этом, чем площадь сечения больше, тем сопротивление меньше. Из этого можно сделать вывод, что чем провод толще, тем его сопротивление меньше. Все эти факты были получены опытным путем.

Кроме геометрических параметров на сопротивление проводника влияет еще и величина, описывающая род вещества, из которого состоит проводник. В своих опытах Ом использовал проводники, изготовленные из различных материалов. При использовании медных проводов сопротивление было каким-то одним, серебряных - другим, железных - третьим и т. д. Величину, которая характеризует род вещества в таком случае, называют удельным сопротивлением .

Таким образом, можно получить следующие зависимости для сопротивления проводника (рис. 1):

1. Сопротивление прямо пропорционально длине проводника , которую в СИ измеряют в м;

2. Сопротивление обратно пропорционально площади сечения проводника , которую мы будем измерять в мм 2 из-за малости;

3. Сопротивление зависит от удельного сопротивления вещества (читается «ро»), которое является табличной величиной и измеряется обыкновенно в .

Рис. 1. Проводник

Для примера приведем таблицу значений удельных сопротивлений некоторых металлов, которые получены опытным путем:

Удельное сопротивление ,

Стоит отметить, что среди хороших проводников, которыми являются металлы, наилучшими являются драгоценные металлы, при этом серебро считается самым лучшим проводником, т. к. у него наименьшее малое удельное сопротивление. Этим объясняется использование драгоценных металлов при пайке особо важных элементов в электротехнике. Из значений удельных сопротивлений веществ можно делать выводы об их практическом применении - вещества с большим удельным сопротивлением подойдут для изготовления изоляционных материалов, а с небольшим - для проводников.

Замечание. Во многих таблицах удельное сопротивление измеряют в , что связано с измерением площади в м 2 в СИ.

Физический смысл удельного сопротивления - сопротивление проводника длиной 1 м и площадью поперечного сечения 1 мм 2 .

Формула для вычисления электрического сопротивления проводника, исходя из указанных выше рассуждений, выглядит следующим образом:

Если обратить внимание на эту формулу, то можно сделать вывод, что из нее выражается удельное сопротивление проводника, т. е., определив силу тока и напряжение на проводнике и измерив его длину с площадью поперечного сечения, можно с помощью закона Ома и указанной формулы вычислить удельное сопротивление. Затем, его значение можно сверить с данными таблицы и определить, из какого вещества изготовлен проводник.

Все параметры, которые влияют на сопротивление проводников, необходимо учитывать при конструировании сложных электрических цепей, таких как линии электропередач, например. В таких проектах важно сбалансированно подобрать соотношения длин, сечений и материалов проводников для эффективного компенсирования теплового действия тока.

На следующем уроке будет рассмотрено устройство и принцип работы прибора, называющегося реостат, основной характеристикой которого является сопротивление.

Список литературы

Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. - М.: Мнемозина.
Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. - М.: Просвещение.

Интернет-портал Exir.ru ().
Классная физика ().

Домашнее задание

Стр. 103-106: вопросы № 1-6. Перышкин А.В. Физика 8. - М.: Дрофа, 2010.
Длина и площадь поперечного сечения алюминиевого и железного проводов одинаковые. Какой из проводников имеет большее сопротивление?
Какое сопротивление имеет медный провод длиной 10 м и площадью поперечного сечения 0,17 мм 2 ?
Какой из сплошных железных стержней разного диаметра имеет большее электрическое сопротивление? Массы стержней одинаковые.

Тема урока: «Расчет сопротивления проводника. Удельное сопротивление.»

Цель урока:Выяснить, как зависит сопротивление проводника от его геометрических размеров и материала, из которого изготовлен проводник.

образовательные:

изучить зависимость сопротивления проводника от длины, площади поперечного сечения и материала из которого изготовлен данный проводник; ввести понятие "удельное сопротивление" и его единицы измерения;

развивающие:

формирование умений проводить обобщения; развитие мыслительной деятельности учащихся с помощью решения исследовательских задач; развитие практических умений и навыков;

воспитательные:

воспитание внимательности, аккуратности в обращении с измерительными приборами; воспитание познавательного интереса к предмету; формирование умения строить логическую цепочку рассуждений.

Тип урока, педагогическая технология

Урок формирования новых знаний, здоровьесберегающая, проблемное обучение, личностно-ориентированное обучение.

Оборудование урока

персональный компьютер, проектор, экран, презентация "Расчет сопротивления проводников", источник тока, амперметр, вольтметр, резисторы различного поперечного сечения и удельного сопротивления, соединительные провода, трубки разного диаметра, стакан с водой.

Этап урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

Актуализация знаний

Ребята мы с вами уже выяснили, что сопротивление проводника зависит от силы тока и напряжения. Но как вы думаете, от каких еще параметров зависит сопротивление проводника?

Это мы и выясним сегодня на уроке. Но сначала выполним небольшую самостоятельную работу.

Отвечают на вопросы.

Постановка цели урока

Проведем лабораторный опыт. Цель: определить сопротивление проводника.

Вопросы: Одинаковое ли получилось сопротивление?

Совпадает ли оно с написанным? Зависит ли оно от напряжения и силы тока?

Как вы думаете, отчего оно зависит?

Учащиеся выполняют лабораторный опыт в парах. «Определение сопротивления проводника» Измеряют силу тока в цепи и напряжение. Дальше используют закон Ома.

(Оформляют в виде задачи)

Учащиеся отвечают на вопросы.

Формулируют цель урока. Узнать, отчего зависит сопротивление.

Формирование новых знаний.

1.Проверим, зависит ли сопротивление от длины проводника.(деловая игра)

Модель проводника - ученики.

2.Как зависит сопротивление от поперечного сечения. Ток аналогичен воде в трубе. Предлагаю воду пропустить по трубкам разного диаметра.

3.Что произойдет, если поместить в трубку вату и снова пропустить воду?

Что произошло с сопротивлением?

Вывод: Сопротивление зависит от рода вещества.

Составим формулу.

Введем понятие удельного сопротивления проводника. Учитель показывает проводник длиной 1 м. и вводит определение.

1.Учащиеся делятся на две группы неравного числа.

Ток «передаётся» пожатием руки. В какой группе ток «передаётся» быстрее?

Учащиеся делают вывод.

Сопротивление прямо пропорционально длине проводника.

2.Учащиеся наливают воду в трубки и делают вывод, что сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения.

3.Отвечают на вопросы и делают вывод.

Учащиеся записывают формулу. Работают с учебником.(Находят определение удельного сопротивления проводника).

Формирование умений и навыков

Сегодня в школе проходит день здорового питания, поэтому задача будет про столовую. Какие электрические приборы есть в столовой?

Предлагаемая задача.

Какова длина спирали электроплиты в столовой, сделанной из нихрома толщиной 2 мм и сопротивлением 110 Ом.

Дано - на экране. Учитель разбирает решение.

Вопрос:На какую силу тока рассчитана эта плита?(2А)

Какая сила тока является безопасной для человека?(до 1 мА)

Учащиеся отвечают на вопросы.

Решают задачу.

На экране проверяем решение.

Ученики отвечают на вопросы.

Техника безопасности при работе с электрическими приборами.

Значит необходимо соблюдать правила техники безопасности.

Какие правила вы знаете?

Я предлагаю составить памятку, которую можно повесить в школе.

Учитель раздает картинки, ученики должны сделать подписи.

Учащиеся отвечают.

Учащиеся изготавливают памятку.

Подведение итогов

«Три пути ведут к знанию: путь размышления - это путь самый благородный, путь подражания - это путь самый легкий, и путь опыта - это путь самый горький». Так сказал древний китайский философ Конфуций. Я надеюсь, что сегодня на уроке вы прошли всеми путями к своим знаниям и получили именно тот результат, который ожидали. Спасибо вам за урок и плодотворную работу.

Домашнее задание

Приложение 1

В карточке ответы расположены в произвольном порядке. Необходимо привести их в соответствие с вопросами.

Электрическим током в металлах называется…

Сила тока вычисляется по формуле

Амперметр включается в цепь

Единица измерения напряжения

Гальванический элемент на схеме обозначается

Электрическая лампа на схеме обозначается

Вольтметр прибор для измерения…

упорядоченное движение свободных электронов

«Расчет сопротивление проводника. Удельное сопротивление»

Цели урока :

Обучающая: Создать условия, побуждающие самообразовательную активность

учащихся, применять свои знания в новой ситуации, формировать умение решать

расчетные задачи. Установить зависимость сопротивления проводника от его длины,

площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен.

Развивающая: Развивать элементы творческого поиска на основе приема обобщения знаний, умение анализировать, наблюдать, собирать электрические цепи, чертить схемы, развивать навыки практической работы, интерес к предмету путём выполнения разных заданий.

Воспитательная : Воспитание мировоззренческих понятий; познаваемость окружающего мира; воспитание чувства товарищеской взаимовыручки, взаимопонимание, чувство ответственности, этики работы в парах.

Оборудование : источник тока, амперметр, вольтметр, линейка, ключ, исследуемые

проводники, соединительные провода, компьютер, проектор.

Ход урока

I. Организационный этап. Определение целей урока . (1 мин.)

II. Этап актуализации опорных знаний (10 мин.) – работа со всем классом

1. Что такое сила тока? Кокой буквой она обозначается?

2. По какой формуле рассчитывается сила тока?

3. Как называется единица измерения силы тока? Как она обозначается?

4. Как называется прибор для измерения силы тока? Как он обозначается на схемах?

5. По какой формуле находится электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника, если известны сила тока и время его прохождения?

6. Что такое электрическое напряжение? Кокой буквой оно обозначается?

7. По какой формуле рассчитывается электрическое напряжение?

8. Как называется единица измерения напряжения? Как она обозначается?

9. Как называется прибор для измерения электрического напряжения? Как он обозначается на схемах?

10. Какими правилами следует руководствоваться при включении вольтметра в цепь?

11. Какова зависимость силы тока от напряжения?

12. Как обозначается электрическое сопротивление?

13. Как зависит сила тока от сопротивления?

14. Сформулируйте закон Ома для участка цепи

III . Объяснение материала. (10 мин)

На предыдущем уроке мы выяснили, что причиной сопротивления проводника является взаимодействие движущихся электронов с ионами кристаллической решетки.

Разные проводники обладают различным сопротивлением из – за различия в строении их кристаллической решетки, из – за разной длины и площади поперечного сечения.

Значит можно предположить, что сопротивление проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, и от вещества, из которого он изготовлен.

Проведем опыт : Силу тока в цепи измеряют амперметром, напряжение – вольтметром. Зная эти параметры и используя закон Ома можно определить сопротивление каждого из проводников. В цепь источника тока по очереди включают различные проводники:

Никелиновые проволоки одинаковой толщины, но разной длины;

Никелиновые проволоки одинаковой длины, но разной толщины (разной площади поперечного сечения);

Никелиновую и нихромовую проволоки одинаковой длины и толщины.

Выводы :

Из двух никелиновых проволок одинаковой толщины более длинная проволока имеет большее сопротивление;

Из двух никелиновых проволок одинаковой длины большее сопротивление имеет проволока с меньшим поперечным сечением;

Никелиновая и нихромовая проволоки одинаковых размеров имеют разное сопротивление.

Зависимость сопротивления проводника от его размеров и вещества, из которого изготовлен проводник, впервые на опытах изучил Ом .

Он установил, что сопротивление прямо пропорционально длине проводника, обратно пропорционально площади его поперечного сечения и зависит от его вещества проводника.

Как учесть зависимость сопротивления от вещества, из которого изготовляют проводник?

Для этого вычисляют так называемое удельное сопротивление вещества.

Удельное сопротивление – это физическая величина, которая определяет сопротивление проводника из данного вещества длиной 1 м, площадью поперечного сечения 1 м2.

Единица удельного сопротивления в системе СИ является 1 Ом *м, или

Значения удельного сопротивления проводника приведены в таблице 8 (стр.105 учебник физика 8 класс, автор А.В.Пёрышкин).

Опытным путем было установлено, что у металлов удельное сопротивление с повышением температуры увеличивается.

Из всех металлов наименьшим удельным сопротивление обладают серебро и медь. Следовательно, серебро и медь – лучшие проводники электричества. При проводке электрических цепей используют алюминиевые, медные и железные провода.

Во многих случаях бывают нужны приборы, имеющие большое сопротивление. Их изготавливают из специально созданных сплавов – веществ с большим удельным сопротивлением.

Например, как видно из таблицы 8, сплав нихром имеет удельное сопротивление почти в 40 раз больше, чем алюминий.

Фарфор и эбонит имеют такое большое удельное сопротивление, что почти совсем не проводят электрический ток, их используют в качестве изоляторов.

IV . Закрепление материала. (15 мин.)

Учащимся предлагается вариант заданий, составленный в соответствии с КИМами ГИА. Задания обсуждаются коллективно, у доски поочередно решаются задания №3, 4, 6.

Часть 1

Сопротивление проводника зависит от

1) 0,204 Ом 2) 0,816 Ом 3) 2,04 Ом 4) 28,23 Ом

Для плавного изменения силы тока нужно использовать

Выключатель 3) рычажный реостат
ползунковый реостат 4) амперметр

Какой длины нужно взять никелиновую проволоку сечением 0,2 мм 2 для изготовления реостата сопротивлением 20 Ом?

1) 5 м 2) 10 м 3) 15 м 4) 20 М

Часть 2

Установите соответствие между физическими величинами и формулами для их вычисления. К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию второго и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами

Физические величины Формула

А) сила тока 1)

Б) напряжение 2)

В) сопротивление 3)

Применение Устройство

А) для измерения напряжения 1) реостат

Б) для измерения силы тока 2) вольтметр

3) гальванометр

4) амперметр

5)электроскоп

V. Домашнее задание. П 45, 46, упр 20 № 2 (в)

Реостаты

Реостат - прибор, который используется для регулирования силы тока в цепи.

Самый простой реостат - проволока с большим удельным сопротивлением, такая как никелиновая или нихромовая.

Виды реостатов:

Ползунковый реостат - еще один вид реостатов, в котором стальная проволока намотана на керамический цилиндр.Проволока покрыта тонким слоем окалины, которая не проводит электрический ток, поэтому ее витки изолированы друг от друга.Над обмоткой - металлический стержень по которому перемещается ползунок.

Он прижат к виткам обмотки.От трения ползунка о витки слой окалины стирается и электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, потом в стержень.Когда реостат подключили в цепь, можно передвигать ползунок, таким образом увеличивать или уменьшать сопротивление реостата.

Жидкостный реостат - представляет бак с электролитом, в который погружаются металлические пластины.

Проволочный реостат - cостоит из проволоки из материала в котором высокое удельное сопротивление, натянутый на раму.

Нельзя превышать силу тока реостата, потому что обмотка реостата может перегореть.

Реостат мы часто применяем в повседневной жизни, например, регулируя громкость телевизора и радио, увеличивая и уменьшая скорость езды на машине.

Предварительный просмотр:

Разработка урока по теме

«Расчет сопротивление проводника. Удельное сопротивление»

Физика, 8 класс.

Разработала: Беловол Людмила Викторовна

Учитель физики МБОУ СОШ № 42

Город Краснодар

Наука начинается с тех пор, как начинают измерять.

Точная наука немыслима без меры.

Д.И.Менделеев

Цели урока :

Обучающая: Создать условия, побуждающие самообразовательную активность

Учащихся, применять свои знания в новой ситуации, формировать умение решать

Расчетные задачи. Установить зависимость сопротивления проводника от его длины,

Площади поперечного сечения и вещества, из которого он изготовлен.

Развивающая: Развивать элементы творческого поиска на основе приема обобщения знаний, умение анализировать, наблюдать, собирать электрические цепи, чертить схемы, развивать навыки практической работы, интерес к предмету путём выполнения разных заданий.

Воспитательная : Воспитание мировоззренческих понятий; познаваемость окружающего мира; воспитание чувства товарищеской взаимовыручки, взаимопонимание, чувство ответственности, этики работы в парах.

Оборудование : источник тока, амперметр, вольтметр, линейка, ключ, исследуемые

Проводники, соединительные провода, компьютер, проектор.

Ход урока

I. Организационный этап. Определение целей урока . (1 мин.)

II. Этап актуализации опорных знаний (10 мин.) – работа со всем классом