Расчет цепей постоянного тока

Разделы: Физика

Цель:

Воспитательная:

  1. Содействовать формированию коллективизма, аккуратности.
  2. Сформировать познавательный интерес студентов к изучаемому предмету.

Обучающая:

  1. Обобщить знания, полученные по изученному разделу.
  2. Вторичное осмысление ранее изученного материала. “Электрические цепи постоянного тока” через фронтальный опрос.
  3. Выявить степень осознанности и глубины понимания изученного материала через решение практических задач.

Развивающая:

  1. Воспитать самостоятельность у студентов при работе с дидактическим материалом, при выборе ответов на поставленные вопросы.
  2. Воспитать уверенность в собственных высказываниях, суждениях при достижении цели.

Материально-дидактическое оснащение урока:

  1. компьютер с прикладным программным обеспечением.
  2. Контрольно-раздаточный материал: задачи, информационные листы.
  3. Калькуляторы.

Тип урока: Урок контроля, оценки знаний.

Межпредметные связи: Физика, электронная техника, электротехнические материалы, математика, информатика.

Время занятия (Т): 80 мин.

Число студентов (М): 36.

1. Организационный момент. 1 мин.

  1. Проверка работы ПК, на экране ПК план урока.
  2. Проверка присутствующих.

2. Сообщение темы и цели урока. Мотивация. 3 мин, ПД (Познавательная Деятельность)

Тема нашего занятия “Расчет цепей постоянного тока”. Цепи постоянного тока – это первый раздел курса “Электротехника”, поэтому в нем много понятий и определений, которые важно помнить. Решение задач требует знания основных законов постоянного тока, производных формул этих законов и умения их применять для расчета электрических цепей. Поэтому сегодня мы:

  • Обобщим знания, полученные по изученному разделу.
  • Проведем осмысление изученного материала “Электрические цепи постоянного тока” через фронтальный опрос.
  • И постараемся оценить степень осознанности и глубины понимания изученного материала через решение практических задач.

Нам требуется выбрать два эксперта, которые помогут преподавателю фиксировать правильные ответы.

3. Актуализация опорных знаний по теме: “Электрическое поле. Электрическая цепь”. 8 мин, ПД

Проводится фронтальный опрос, требующий быстроты ответов на знание определений и законов для актуализации и закреплении знаний по изученным темам. Участвует 18 из 36 студентов. Вторая половина отвечает на другом этапе урока.

  1. Какими свойствами обладает электрическая энергия?
  2. Что такое электрическое поле?
  3. Что такое напряженность электрического поля?
  4. Как взаимодействуют между собой разноименные заряды?
  5. Как взаимодействуют между собой одноименные заряды?
  6. Какое электрическое поле является однородным?
  7. Сформулировать закон Кулона.
  8. Что такое потенциал? единица измерения.
  9. Что такое напряжение? единица измерения.
  10. Что такое электропроводность?
  11. Какие вещества бывают по степени электропроводности?
  12. Из каких элементов состоит электрическая цепь?
  13. На какие участки делится электрическая цепь?
  14. Определение электрического тока.
  15. Сформулировать закон Ома для участка цепи.
  16. От чего зависит сопротивление проводника?
  17. Что такое проводимость? Единица измерения.
  18. Сформулировать закон Ома для полной цепи.
  19. Что такое ЭДС источника?
  20. Что такое электрическая мощность?

4. Буквенный диктант. 10 мин, ПД a 2

Студентам предлагается ответить про себя на вопрос, а записать лишь первую букву ответа. Затем из выделенных букв, нужно составить слово.

С–

(стабилитрон)

 Полупроводниковый прибор. Работает в режиме пробоя.

Т –

(туннельный)

 Диод, применяемый для усиления электрических сигналов.

А -

(амперметр)

 Прибор для измерения тока в цепи.

Б -

(барьер)

 Преграда для основных носителей заряда в p-n переходе (сущ).

И –

(инерция)

 Физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело.

Л –

(Ленц)

 Ученый, который открыл закон теплового действия тока (4 буквы).

И –

(индукция)

 Разделение зарядов в проводнике под действием внешнего поля (сущ.)

Т –

(температура)

 Параметр, при изменении которого изменяется сопротивление проводника (11 букв).

Р –

(резистор)

 Изделие, предназначенное для выполнения роли сопротивления электрическому току.

О –

(однородная)

 Электрическая поле, напряженность в каждой точке которого одинакова по величине и направлению.

Н –

(напряжение)

 Разность потенциалов.

5. Работа над ошибками 15 мин, ПД .

Предлагается информационный лист с текстом, в котором допущены ошибки как технические, так и орфографические. Провести работу над ошибками (ошибок 10).

Работа над ошибками

Простейшая электрическая цепь состоит из трех основных элементов: источника электрической энергии, приемника электрической энергии, соединительных проводов. Кроме основных элементов в электрические цепи входят различные вспомогательные элементы для управления (рубильники, переключатели, контакторы и др.), защиты (плавкие предохранители, реле и т. д.), регулирования (реостаты, стабилизаторы тока и напряжения, трансформаторы), контроля (амперметры, вольтметры и т. д.).

Источники электрической энергии

Источник электрической энергии — это преобразователь какого-либо вида неэлектрической энергии в механическую. В настоящее время основным видом такого преобразователя является электромеханический двигатель — преобразователь механической энергии в электрическую. На тепловых электростанциях работают турбогенераторы — электрические машины, приводимые в движение тепловыми (паровыми, газовыми) турбинами, а на гидроэлектростанциях установлены гидрогенераторы—электрические машины с приводом от гидравлических турбин. Турбогенераторы и гидрогенераторы электростанций — это машины постоянного тока.

Источниками электрической энергии служат электрические трансформаторы и выпрямители. Эти устройства не вырабатывают электрическую энергию, а получают ее от тех же генераторов переменного тока, изменяют ее характеристики: трансформаторы изменяют величину напряжения, а выпрямители преобразуют постоянное напряжение в переменное. Трансформаторы и выпрямители, с одной стороны, являются приемниками электрической энергии, а с другой — источниками.

Приемники электрической энергии

Наиболее многочисленными и разнообразными элементами электрических цепей являются приемники электрической энергии. Они преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии:

  • механическую (электродвигатели переменного и постоянного тока, тяговые электромагниты);
  • тепловую (электрические промышленные печи, бытовые нагревательные приборы, сварочные аппараты),
  • световую (лампы электрического освещения, прожекторы, фотоэлектрические приборы),
  • химическую (аккумуляторы в процессе разрядки, электролитические ванны и др.).

Для передачи и распределения электрической энергии служат провода и кабели, с помощью которых соединяются в электрические цепи источники, приемники электрической энергии и промежуточные устройства.

В соединительных проводах и кабелях при наличии в них электрического тока выделяется теплота, поэтому в расчете они выступают как приемники электрической энергии.

6. Фронтальный опрос “Режимы работы электрической цепи”, “Соединения резисторов”. 8 мин, ПД .

Проводится фронтальный опрос, требующий быстроты ответов на знание определений и законов для актуализации и закреплении знаний по изученным темам. Участвуют следующие 18 из 36 студентов.

  1. Сформулировать Закон Джоуля-Ленца.
  2. Перечислить режимы работы электрической цепи.
  3. Какие параметры характеризуют работу электрической цепи?
  4. Что называют ветвью электрической цепи?
  5. Что называют узлом электрической цепи?
  6. Что называют контуром электрической цепи?
  7. Что называют последовательным соединением приемников электрической цепи?
  8. Как определяют общее сопротивление в неразветвленной цепи при последовательном соединении?
  9. Как определяют общее напряжение в неразветвленной цепи последовательном соединении?
  10. Что называют параллельным соединение приемников электрической цепи?
  11. Как определяют общее сопротивление в неразветвленной цепи при параллельном соединении?
  12. Как определяют общий ток в разветвленной цепи при параллельном соединении?
  13. Дайте определение первого закона Кирхгофа.
  14. Дайте определение второго закона Кирхгофа.
  15. Сформулировать закон Ома для участка цепи.
  16. Что такое потенциальная диаграмма?
  17. Какие величины откладывают по оси Х, а какие по оси Y?
  18. Как определяют знак ЭДС источника в неразветвленной цепи?
  19. Как определяют I в неразветвленной цепи с несколькими источниками?

7. Практическое задание “Метод свертывания электрической цепи”. 20 мин, ПД .

Студентам даются задания на тему “Метод свертывания электрической цепи”.

На этом же этапе Экспертам заранее предлагается задание, где нужно ответить на вопрос и записать несколько формул в Word, вставить их в заранее подготовленную презентацию.

Вариант 1

Для цепи, представленной ниже, U3=25В, Р3= 12,5 Вт; R1=40 Ом; R2=60 Ом. Определить R3, ток в цепи и напряжение на ее участках и на зажимах цепи.

Вариант 2

Для цепи, представленной ниже, R1=12 Ом, I1=2 А, R1: R2: R3=1:2:3.

Определить напряжение на зажимах цени U, сопротивления R1, R2, RОБЩ, токи I2, I3 и общий ток I.

Вариант 3

Для цепи, представленной ниже, U=240 В, R1=7 Ом; R2=24 Ом, R3=40 Ом. Определить токи на всех участках цепи.

Вариант 4

Для цепи, представленной ниже, U1=20 В, R1=40 Ом; R2=50 Ом, R3=30 Ом, R4=20 Ом. Определить ток в цепи и напряжение на ее участках и на зажимах цепи.

Вариант 5

Для цепи, представленной ниже, общий ток I=10 А, R3=20 Ом, R1: R2: R3=2:5:10.

Определить сопротивления участков R1 и R2, общее сопротивление RОБЩ, а также напряжение на зажимах цени U, и токи I1, I2, I3.

Вариант 6

Для цепи, представленной ниже, R3=4 Ом, I3=10 А, R1=2 Ом; R2=5 Ом, R4=3 Ом. Определить токи на всех участках цепи и напряжение на зажимах цепи.

 

Вариант 7

Для цепи, представленной ниже, общий ток I=5А, I1= 2 А, R3=20 Ом, R2: R3=1:2.

Определить токи I2 и I3, а также общий ток I, сопротивления участков R1 и R2, общее сопротивление RОБЩ, а также напряжение на зажимах цени U.

Вариант 8

Для цепи, представленной ниже, U=120 В, R1=7, 5 Ом; R2=20 Ом, R3=50 Ом, R4=100 Ом. Определить токи на всех участках цепи.

Вопросы для экспертов

  1. Написать формулу напряженности.
  2. Написать формулу потенциала.
  3. Написать формулу закона Ома для участка цепи.
  4. Написать формулу закона Ома для полной цепи.
  5. Написать формулу зависимости сопротивления от геометрических размеров и материала проводника.

Ответы:

.

8. Задание со сменой установки. 10 мин, ПД image4254.gif (934 bytes).

Эксперты говорят, какие формулы они записали, группа студентов тем самым проверяет и свои знания. Затем студентам предлагается их запомнить в том же порядке. Задание убирается, и учащиеся отвечают на вопросы преподавателя письменно.

  1. Сколько всего формул?
  2. На каком месте стоит формула закона Ома для участка цепи?
  3. На каком месте стоит формула закона Ома для полной цепи?
  4. Что стоит в знаменателе последней формулы?
  5. Формула, для определения какой величины стоит на втором месте?
  6. На каком месте стоит формула для определения сопротивления?
  7. Сколько раз в формулах повторилась величина сопротивления?
  8. Назовите первую формулу.

9. Подведение итога урока Анализ урока, сообщение оценок. 2 мин, ПД .

Сообщается одна оценка каждого студента, отмечается наиболее качественные письменные работы малых групп.

10. Выдача домашнего задания. 3 мин, ПД image4252.gif (926 bytes).

В цепи со смешанным соединением сопротивлений I1= 5A, R1=19 Ом, R2=70 Ом, R3=30 Ом, R4=60 Ом, R5=20 Ом, R6=5 Ом, R0=1 Ом.

Вычислить токи, напряжения и мощность каждого участка цепи и всей цепи, определить ЭДС Е цепи. Составить баланс мощностей.