Урок 45

Тема: «Последовательное соединение проводников»

Цель урока: сформулировать законы последовательного соединения проводников; выработать навыки решения задач на расчет параметров участка цепи с последовательным соединением проводников.

Ход урока

1. 
   Проверка выполнения домашнего задания
   

Задача. Какой длины надо взять медную проволоку площадью поперечного сечения 0,5мм², чтобы сопротивление ее было равно 34 Ом?
Дано: Решение:

ρ = 0,017 S = 0,5мм2 R = 34 Ом l - ?

ρ = ; l= ; l= ; Ответ: 1км

1. 
   Для чего предназначен реостат? Реостат предназначен для регулирования силы тока в электрической цепи.
   
2. 
   Какова зависимость силы тока в проводнике от сопротивления этого проводника? (Сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению)
   
3. 
   Как формулируется закон Ома для участка цепи? (Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению)
   
4. 
   Почему электрическую лампу, рассчитанную на напряжение 127 В нельзя включать в цепь с напряжением 220В?
   
5. 
   От каких параметров проводника зависит его сопротивление? сопротивление проводника прямо пропорционально длине, обратно пропорционально площади и зависит от материала. R = ρ
   
6. 
   Каково назначение реостата в электрической цепи? (Устройство для регулирования напряжения и тока в электрической цепи, основная часть которого — проводящий элемент с активным электрическим сопротивлением, значение которого можно изменять плавно или ступенями в соответствии с заданными условиями)
   

Карточка 1.

1. 
   О связи каких электрических величин идет речь в законе Ома для участка цепи?
   
2. 
   Определите силу тока в электрочайнике, включенном в сеть с напряжением 220В, если сопротивление нити накала равно 40 Ом.
   

Карточка 2.

1. 
   При напряжении 110В, подведенном к резистору, сила тока в нем равна 5А. Какова будет сила тока в резисторе, если напряжение на нем увеличить на 10В?
   
2. 
   Сопротивление амперметра 0,02 Ом. Максимальная нагрузка 10А. Можно ли данный амперметр подключить непосредственно к аккумулятору, напряжение на полюсах которого 2В?
   

2. 
   Изучение нового материала
   

1. 
   Последовательное соединение проводников.
   
2. 
   Расчеты силы тока, напряжения и сопротивления в цепи с последовательно соединенными проводниками.
   
3. 
   Применение последовательного соединения проводников.
   

Электрические цепи на практике обычно состоят из нескольких источников тока, которые соединены между собой по-разному. Зная сопротивление каждого и способ их соединения, можно рассчитать общее сопротивление цепи.

На рисунке 78 учебника изображена цепь последовательного соединения двух электрических ламп.

Последовательным считают такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, коней второго – с началом третьего и так далее.

При выключении любого из проводников, в данном случае лампочек, происходит прекращение тока в цепи. По опытам мы знаем, что

- ток протекающий в цепи при последовательном соединении один и тот же
I = I₁ = I₂
Но при таком последовательном соединении происходит как бы увеличение длины проводника. Соответственно происходит увеличение сопротивления цепи.

Общее сопротивление цепи при последовательном соединении равно сумме сопротивлений отдельных проводников или отдельных участков цепи.
R = R₁ + R₂
Напряжение на концах отдельных участков цепи рассчитывается на основе закона Ома
U₁ = IR₁ U₂ = IR₂

Отсюда видно, что напряжение будет большим на проводнике с наибольшим сопротивлением, так сила тока везде одинакова.

Пусть R₁ > R₂, тогда U₁ >U₂
Следовательно, при последовательном соединении проводников общее напряжение на всем соединении равно сумме напряжений на каждом сопротивлении.

U = U₁ + U₂

Значит, полное напряжение в цепи при последовательном соединении или напряжение на полюсах источника тока, равно сумме напряжений на отдельных участках цепи
Это равенство объясняется на основе закона сохранения энергии. Ведь электрическое напряжение на участке цепи измеряется работой электрического тока, совершающееся при прохождении по этому участку цепи электрического заряда в 1 Кл.

U =

Эта работа совершается за счет энергии электрического поля, и энергия, израсходованная на всем участке цепи, равна сумме энергий на отдельных участках цепи.

Основным недостатком последовательного соединения проводников является то, что при выходе из строя одного из элементов соединения отключаются и остальные. Примером может служить елочная гирлянда. Если перегорит одна лампочка, то погаснут и другие. Но указанный недостаток может обернуться и достоинством. Представьте себе, что некоторую цепь нужно защитить от перегрузки: при увеличении силы тока цепь должна отключаться автоматически. Для этого рекомендуется использовать предохранители.

3. 
   Закрепление изученного
   

Решение задач.

1. 
   Участок цепи состоит из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивления которых 50 Ом и 70 Ом. Напряжение на участке цепи 60 В. Найдите силу тока в цепи и напряжение на каждом из резисторов.
   

Дано: Решение

R1 = 50 Ом R2 = 70 Ом Uобщ = 60В Найти: Rобщ -? Iобщ -? U1 -? U2-?

Rобщ = R1 + R2 U = I∙ R Rобщ = 50Ом + 70 Ом = 120Ом Iобщ= U1 = I∙ R1 = 0,5А ∙50Ом = 25В U2 = I∙ R2 = 0,5А ∙70Ом = 35В Ответ: 0.5А; 25В; 35В.

2. 
   Резисторы с сопротивлениями 2кОм и 8кОм соединены последовательно. На каком из них большее напряжение? Во сколько раз?
   
3. 
   Вольтметр V₁ показывает 12В. Каковы показания амперметра и вольтметра V₂?
   

Дано: Решение:

R1 = 6 Ом R2 = 2 Ом U1 = 60В Найти: I -? U2-?

U = I∙ R Iобщ = I1 = I2 Iобщ= Iобщ= U2 = I∙ R2 = 2А ∙ 2Ом = 4В Ответ: 2А; 4В.

4. Как можно использовать одинаковые лампы, рассчитанные на напряжение 36 В, если напряжение в сети равно 220В? Нарисуйте схему цепи.

Дано: U = 220В

U₁ = 36В

N - ?

Решение: N = U / U₁ = 220 : 36 ≈ 6 лампочек

4. 
   Домашнее задание
   

1. 
   § 48учебнка, вопросы к параграфу.
   
2. 
   Упражнение 22 (3-4)