Урок по теме "Работа и мощность электрического тока"

Разделы: Математика

Цель урока: Выяснить характер зависимости между энергией, выделяемой на участке цепи, электрическим током и сопротивлением этого участка цепи.

Демонстрации:

  1. Механическая работа электрического тока;
  2. Измерение мощности в электрической цепи с помощью амперметра и вольтметра.

Ход урока

I. Анализ итогов контрольной работы

Перед началом изучения новой темы анализирую результаты контрольной работы по темам «Строение атома» и «Сила тока, напряжение, сопротивление», останавливаюсь на наиболее характерных ошибках, разбираю решение некоторых задач у доски.

П. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

  1. Работа электрического тока как характеристика процесса превращения электрической энергии;
  2. Расчет работы электрического тока;
  3. Мощность электрического тока;
  4. Измерение работы и мощности электрического тока.

1. Изучение нового материала начинаю с повторения понятий энергии и механической работы, с которыми учащиеся знакомились при изучении механики в 7 классе.

Задаю вопрос:

– Что понимают под механической энергией и работой?

В качестве примера можно рассмотреть падение тела в поле тяготения Земли, приведя следующие рассуждения: если тело массой т падает с высоты h1 до высоты h2, то при этом сила тяжести совершает работу А = mg(h1 - h2). Эта работа равна изменению потенциальной энергии тела: А = Еп1 – Еп2. Но общая механическая энергия тела не изменилась, она стала равной сумме потенциальной и кинетической энергии тела на высоте h2.

Отсюда вывод: работа характеризует изменение энергии или превращение одного вида энергии в другой. В данном случае происходит превращение одного вида механической энергии (потенциальной) в механическую энергию другого вида (кинетическую).

Далее сообщаю, что работа электрического тока также характеризует процесс превращения энергии одного вида (энергии электрического поля) в энергию другого вида (внутреннюю энергию тел, в механическую и другие виды энергии).

При введении понятия работы электрического тока проделываю опыты, непосредственно демонстрирующие механическую работу электрического тока (подъем груза электродвигателем). Для демонстрации собираю установку из электродвигателя, последовательно с которым включаю реостат и демонстрационный амперметр.

Учащиеся на опыте видят, что электрический ток совершает работу, следовательно, электрическая энергия превращается в механическую.

– Какие еще явления показывают, что электрический ток может совершать работу?

2. Чтобы установить, от чего зависит работа электрического тока, можно воспользоваться установкой с лампой накаливания. Изменяя сопротивление реостата, демонстрирую различное свечение лампы. Одновременно замеряю значение силы тока и напряжение в этих случаях. Очевидно, чем ярче светится лампа, тем больше выделяется в ней энергии и, следовательно, тем большую работу совершает электрический ток. Следовательно, именно этому случаю соответствуют и большие значения силы тока и напряжения. Опыт дает возможность качественно установить, что:

Работа электрического тока A пропорциональна силе тока I, напряжению U и времени прохождения тока t:

А=IUt (Приложения 1, 2)

Формулу работы можно получить и из известного учащимся выражения

U=A/q  Отсюда: А = Uq= lUt

За единицу работы электрического тока принят джоуль. Джоуль равен работе, выполняемой электрическим током силой 1 А при напряжении 1 В за 1 с:

1 Дж = 1 В × 1 А × 1 с

3. Мощность электрического тока. С понятием мощности учащиеся уже встречались при изучении механики. Поэтому вначале повторяем определение мощности и единицы ее измерения.

– Что понимают под механической мощностью? (Ответы учеников.)
Чтобы найти среднюю мощность электрического тока, надо его работу разделить на время:

(Приложение 3)

За единицу мощности принят ватт (Вт):

1 Вm = 1 В × 1 А

4. Для измерения работы электрического тока нужен прибор, учитывающий напряжение, силу тока и время прохождения тока. Таким прибором является электрический счетчик. Электрические счетчики устанавливаются везде, где используется электрическая энергия.

Для измерения мощности электрического тока используются ваттметры, учитывающие напряжение и силу тока. Измерить мощность можно и с помощью вольтметра и амперметра. Чтобы вычислить искомую мощность, умножают напряжение на силу тока, найденные по показаниям приборов.

III. Решение задач

Если в конце урока остается время, решаем с учащимися задачи (Приложение 4).

IV. Домашнее задание

  1. §50, 51, 52 учебника; вопросы к параграфу;
  2. Сборник задач В.И. Лукашика, Е.В. Ивановой: № 1396, 1398, 1405, 1407.

Электронные ресурсы взяты в сети Интернет:

  1. Работа тока – Приложение 1.
  2. Работа электрического тока – Приложение 2.
  3. Мощность электрического тока – Приложение 3.
  4. Подборка задач_Работа и мощность электрического тока – Приложение 4.