Решение задач. Законы постоянного тока. Виртуальный эксперимент исследования сложных цепей постоянного электрического тока. Класс: 10 Учитель: Федорова Лия Андреевна МБОУ СОШ 2 г. Донской

Цели и задачи урока: совершенствовать умения планировать и проводить физический эксперимент, обрабатывать результаты эксперимента, делать выводы, обрабатывать результаты с помощью табличного процессора (MS Excel) на компьютерах, использовать программные средства компьютера (MS Power Point) для демонстрации

Ответьте на вопросы: 1. Что такое электрический ток? 2. Какой ток называют постоянным? 3. Сформулируй закон Ома для участка цепи. 4. Запишите на доске законы последовательного и параллельного соединения проводников. 5. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. 6. Что такое ЭДС? 7. Сформулируйте закон Ома для полной (замкнутой) цепи.

Видео. Георг Ом.

Решите устно задачи. Задача 1. а) Определите общее сопротивление участка цепи. Ответ: 4R R R R R 3R3R

б) Определите общее сопротивление участка цепи. Ответ: 3,5R Решите устно задачи. R R R R 3R3R R

Задача 1. Определить сопротивление между точками А и В контура, составленного из одинаковых сопротивлений R.

Решение: Из симметрии ясно, что токи через элементы CO и DO должны быть одинаковы и равны токам, текущим через элементы OF и OE. А раз так, то в точке О цепь можно разорвать, при этом токи через элементы сетки не изменятся: Точки О и О' – точки равного потенциала.

Ответ: 1,5 R

Цифровой мультиметр.

Задача 2. Определите общее сопротивление участка цепи изображенного на рисунке.

Решение: Потенциалы в точках С и D одинаковы, т.е. φ с = φ D Так как ветви электрической цепи симметричны, следовательно между точками C и D нет падения напряжения, а значит ток на участке СD не течет. Тогда схему можно перерисовать так: R ACB = R+2R = 3R R ADB = R+2R = 3R R AB = 1,5RОтвет: 1,5R

Определите сопротивление проволочного каркаса, имеющего форму куба, если он включен в цепь между точками А и В. Сопротивление каждого ребра каркаса 3 Ом. Точки, имеющие одинаковые потенциалы, можно соединять или разделять, не изменяя силу тока в участках цепи, т.е. не изменяя сопротивления всей цепи. Точки 1,2,3 имеют равные потенциалы, следовательно их можно соединить и точки 4,5,6 также имеют равные потенциалы и их также можно соединить. Задача 3.

Получим эквивалентную схему (б), которая легко решается.

Практическая работа. Исследование электрической цепи источника постоянного тока. Цель работы – определение электродвижущей силы источника тока (ЭДС), исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления.

Рассмотрим электрическую цепь, представленную на рисунке.

Рассмотрим теперь режимы работы источника тока. Из закона Ома следует, что: ток в замкнутой цепи достигает наибольшего значения, равного I max =ε/r, при R=0. Этот режим работы источника называется режимом короткого замыкания. Если наоборот, сопротивление внешней цепи R, то ток асимптотически стремится к нулю. Такой режим называется режимом холостого хода. В этом случае, разность потенциалов между клеммами источника равна ЭДС. Отметим также, что разность потенциалов U на клеммах источника одновременно является и падением напряжения на внешнем сопротивлении и поэтому по закону Ома для участка цепи

Мощность, выделяемая в виде тепла при прохождении электрического тока через сопротивление, определяется законом Джоуля-Ленца: Полная мощность является суммой полезной мощности и мощности, выделяющейся на внутреннее сопротивление:

коэффициент полезного действия (КПД) источника постоянного тока: Используя данные соотношения можно показать, что:

Соберите электрическую цепь по схеме:

Постройте графики зависимости с помощью таблиц Exel) 1) полезной мощности от сопротивления 2) полной мощности от сопротивления 3) КПД от сопротивления.

Вывод: В проведенной лабораторной работе мы определили ЭДС источника тока, исследовали зависимости полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его КПД от нагрузочного сопротивления.