Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление

0
33
физика

Цели: ознакомить учащихся с электрическим сопротивлением провод­ников как физической величиной; дать объяснение природе электрического сопротивления на основании электронной теории; показать зависимость сопротивления от геометрических размеров проводника. Побуждать учащихся к преодолению трудностей в процессе умственной деятельности, воспитать интерес к физике.

Демонстрации: электрический ток в различных металлических про­водниках; зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и материала.

Ход урока

I . Организационный момент

II . Повторение изученного.

Проверка домашнего задания

Если на предыдущем уроке не хватило времени провести самостоятель­ную работу, можно поработать с ней в начале этого урока, либо провести фронтальный опрос по теме «Электрическое напряжение».

III . Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Электрическое сопротивление проводника.

2. Зависимость сопротивления проводника от его длины, площа­ди поперечного сечения и материала.

3. Удельное сопротивление.

1. Формирование представления о сопротивлении можно начать с опы­та, цель которого – показать, что сила тока в проводнике зависит не только от напряжения, но и: от свойств самого проводника.

Собираем электрическую цепь из источника тока и медной проволочки на колодке, выключателя, амперметра и вольтметра. Замыкаем цепь запи­сываем показатели амперметра и вольтметра. Затем вместо медной прово­лочки включаем никелиновую такой же длины и сечения. Сила тока в цепи уменьшается. Если же включить железную проволочку, то сила тока значи­тельно увеличится. Вольтметр же при подключении к концам этих прово­лочек показывает одинаковое напряжение. Следовательно, сила тока зави­сит от какого-то свойства проводника. Очевиден вывод: проводники влия­ют на силу тока; иначе говоря, – оказывают сопротивление току. Очевид­но, тот проводник обладает большим сопротивлением, в котором при том же напряжении проходит меньший ток.

Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи называют его сопротивлением.

Для лучшего понимания учениками природы электрического сопротив­ления необходимо рассмотреть модельные представления электрического тока в металле, обратив внимание учащихся на взаимодействие движущих­ся электронов с ионами кристаллической решетки.

Возникает вопрос:

– Что является причиной, ограничивающей силу тока в проводнике? Путем логических рассуждений учащиеся подводятся к выводу, что та­ких причин две:

а) электрическое поле положительно заряженных ионов кристалличе­ской решетки действует с силой на электроны, уменьшая их скорость направленного движения, а, следовательно, и силу тока;

б) воздействие электрического поля электронов на соседние электроны, что также приводит к уменьшению скорости их направленного движения.

2. Далее учитель ставит перед школьниками следующую проблему:

– От чего и как зависит сопротивление проводника?

Проводя опыты по выяснению факторов, влияющих на сопротивление проводника, учитель задает классу вопросы:

– Как показать на опыте зависимость сопротивления проводника от его длины? Площади поперечного сечения?

– Как можно показать, что сопротивление проводника зависит от рода вещества, из которого он изготовлен?

Выяснив причины, ограничивающие силу тока в проводнике, переходим к формулированию обобщающего определения величины сопротивления. Для этого выполним ряд опытов с проводниками различной длины, площа­ди поперечного сечения и материала. Учащиеся, анализируя полученные результаты, самостоятельно приходят к заключению:

Сопротивление проводника прямо пропорционально длине, обратно про­порционально площади поперечного сечения и зависит от материала.

Электрическое сопротивление обозначается буквой R . = Ом.

За единицу сопротивления принимают сопротивление такого проводни­ка, в котором при напряжении на концах 1 В сила тока равна 1 А.

3. Удельное сопротивление. Если обозначить сопротивление проводни­ка буквой R , его длину буквой 1, а площадь поперечного сечения – S , то формула для вычисления сопротивления будет иметь такой вид:

где р – коэффициент, характеризующий электрические свойства веще­ства, из которого изготовлен проводник. Этот коэффициент называется удельным сопротивлением вещества. Он равен:

RS Откуда:Ом-мм

В заключение урока необходимо познакомить учащихся с таблицей удельных электрических сопротивлений некоторых веществ. Поскольку сопротивление металлических проводников зависит от температуры (оно увеличивается при повышении температуры), то в таблице приводятся зна­чения удельных сопротивлений для температуры 20°С.

– Удельное сопротивление никелина 0,4Ом мм

Что это значит?

Из таблицы следует, что серебро и медь – лучшие проводники электри­чества. Для нагревательных элементов удобно использовать вещества с большим удельным сопротивлением, например, нихром.

IV . Закрепление изученного. Решение задач

С целью закрепления материала желательно конец урока посвятить ре­шению простых задач по изученной теме:

Задача 1

Каково сопротивление медного провода длиной 1 м и площадью попе­речного сечения 1 мм ?

Задача 2

Имеются две медные проволоки одинаковой длины. У одной площадь поперечного сечения 1 мм2, а у другой – 5 мм2. У какой проволоки сопро­тивление меньше и во сколько раз?

Задача 3

При устройстве молниеотвода использовали стальной провод сечением 35 мм2 и длиной 25 м. Определите его сопротивление.

Задача 4

Ртуть заполняет стеклянную трубку с внутренним сечением 1 мм2 и имеет сопротивление 2 Ом. Вычислите длину столбика ртути в трубке.

Домашнее задание

1. § 39 учебника; вопросы и задания к параграфам.

 

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь