Урок физики по теме "Способы соединения потребителей. Последовательное соединение"

Цели урока:

1. образовательная – изучить особенности соединений потребителей, закрепить изученный материал, оценить практическое применение данного материала;
2. развивающая – развить образное мышление, быстроту реакции, умение чётко определить способы соединения и параметры электрической цепи с несколькими потребителями;
3. воспитывающая – формировать уважение к профессионалам и любовь к профессии, умение работать в команде;
4. деятельностная – применять полученные знания на практике.

Тип урока: комбинированный.

Методы обучения:

1. по характеру дидактических целей и решению познавательных задач: объяснение, демонстрация на действующем макете, решение задач;
2. по форме взаимодействия преподавателя и обучающихся: 1) пассивный, словесный(объяснение), наглядная (макеты), практическая (задача); 2) интерактивные методы: практическая направленность осваиваемых умений, навыков на уровне компетенций

Оснащение уроков:

1. технические средства: макет “Неразветвленная электрическая цепь”;
2. дидактические средства: раздаточный материал с пропущенными местами для заполнения формулами и результатами вычислений.

Организационный момент (3 мин).

Приветствие. Проверка присутствующих, готовности к уроку.

Целевая установка (2 мин).

Цель работы: Ознакомиться со способами соединения потребителей, изучить особенности последовательного включения потребителей в электрическую цепь.

Изложение нового материала (30 минут).

Потребители в электрической цепи могут быть соединены по-разному: последовательно и параллельно, наконец, смешанно, звездой и треугольником.

Сегодня мы рассмотрим последовательное соединение. При последовательном соединении условный “выход” первого потребителя соединён с условным “входом” второго, “выход” второго со входом третьего и т.д.

Например, электрическая цепь с 3-мя сопротивлениями нагрузки имеет вид:

Рис. 1.

В общем случае: R₁≠R₂≠R₃

1. Ток в цепи через все сопротивления один и тот же.
2. При повреждении одного элемента (потребителя ) ток в цепи прекращается. Это происходит потому , что протекание тока в цепи возможно при одновременном выполнении двух условий, а именно : 1) цепь замкнута; 2) в цепи имеется источник питания. С повреждением одного из потребителей условие 1 нарушается, и ток в цепи не течет.
3. Напряжение источника распределяется между потребителями пропорционально их сопротивлениям, т.е.
   U= U₁+U₂+U₃
   Справедливость данного выражения вытекает из закона сохранения энергии и легко подтверждается опытным путем.
4. 11Общее (эквивалентное) сопротивление цепи выводится из предыдущего выражения путем подстановки значений напряжений: U=I*Rэкв; U₁=I*R₂; U₂=I*R₂; U₃=I*R₃, поэтому результате Rэкв = R₁+ R₂+ R₃
5. Общая мощность, потребляемая цепью, равна сумме мощностей, потребляемых каждым потребителем. Если в выражении U=U₁+U₂+U₃ почленно каждую из величин умножить на одно и тоже число, (в данном случае на I), то суть равенства не изменится, т.е. U*I=U₁*I+U₂*I+U₃*I получим выражение для мощности: P=P₁+P₂+P₃

Для закрепления материала (30 мин) преподаватель включает макет “Неразветвленная цепь постоянного тока” с последовательным соединением 3-х ламп накаливания различной мощности.

Включив напряжение источника (показания вольтметра 220 В), преподаватель задает вопрос: какой режим мы наблюдаем в электрической цепи? Ответ: режим холостого хода (I=0 ; U₁=0; U₂=0; U₃=0)

При замыкании тумблером цепи из трех ламп видим показания измерительных приборов:

I=1,14 А; U₁=87,7В; U₂=65,8В; U₃=65,8В.

Преподаватель раздает карточки заданий по результатам наблюдаемого опыта, куда следует вписать необходимые формулы вычислений и их результаты. Для этого необходимо:

1. удостовериться, что U= U₁+ U₂+ U₃
2. вычислить Rэкв
3. определить R₁, R₂, R₃.
4. проверить с помощью вычислений справедливость равенства Rэкв=R₁+R₂+R₃
5. найти мощности каждой из ламп, т.е. P₁, P₂, P₃
6. численно доказать правильность вычислений тождеством: P=P₁+P₂+P₃

Далее преподаватель отмечает, что в случае, если R₁=R₂=R₃=R, формулы имеют вид Rэкв=n*R, где n – число последовательно включенных потребителей и
P=n*P, где P – мощность одного потребителя.

В заключение преподаватель обращает внимание обучающихся еще раз на п.2 особенностей последовательного соединения. Такого рода соединение имеет ограниченное практическое применение , так как повреждение одного из потребителей приводит к тому, что электрическая цепь не работает. Последовательное соединение может быть в елочной гирлянде, где собраны маломощные лампочки, рассчитанные на небольшие напряжения. В целях формирования навыков умственного труда, преподаватель задает вопрос: сколько лампочек, рассчитанных на напряжение 2,5В следует включить последовательно, чтобы гирлянда работала при напряжении сети 220В? Ответ 88 шт.

Вопрос: как поступить, если имеется всего 50 ламп? Ответ: включить добавочное сопротивление, рассчитанное на 95В (220В-2,5*50=95В)

Подведение итогов урока (10 мин): оценить активно работавших на занятии обучающихся, ответить на возможные вопросы по данной теме.

Домашнее задание (5 мин).

1. Конспект.
2. В.С.Попов “Теоретическая электротехника”, стр.53–55.
3. Решить задачу: определить, какое напряжение должно быть подано на добавочное сопротивление, включенное последовательно с электрическим звонком, рассчитанным на 12В, если напряжение сети 220В.
4. Подготовиться к выполнению лабораторной работы “Исследование последовательного и параллельного способов соединения потребителей”.