8 клас. Урок 1. Робота та потужність електричного струму

Це мій конспект уроку, у якому добре описано матеріал уроку, ознайомтеся і вам буде все зрозуміло. Потім виконаєте експериментальне завдання та дасте відповіді на питання тестів. Удачі вам!

Тема уроку. Робота і потужність електричного струму

Ми всі звикли до того, що маємо вдома комфорт завдяки різним побутовим приладам, які працюють на електроенергії. Та чи завжди ми раціонально і економно їх використовуємо.

(за столом сидить дівчина, до неї підходить інша, між ними відбувається діалог)

Перша дівчина: Що робиш,подружко?

Друга дівчина: Рахую збитки.

Перша дівчина: Це як?

Друга дівчина: Вчора, коли я збиралася йти до школи мені зателефонували, і я

забулася вимкнути світло. Люстра із 5 лампочок була ввімкнена 6 годин. От матуся і поставила завдання: треба порахувати збитки бюджету нашої сім’ї. Одна лампочка розрахована на 220 В і споживає струм 0,5 А – це я знаю, а як обчислити витрати електроенергії - не знаю.

Перша дівчина: Немає проблем. На уроці фізики тобі пояснять скільки кіловат «згоріло» у вашій вітальні.

Друга дівчина: А що таке кіловати?

Перша дівчина: Ходімо до кабінету фізики на урок «Робота і потужність електричного струму». Вчитель допоможе розв’язати твою задачу.

Учитель: Сьогодні ми дізнаємося, що таке робота і потужність електричного струму, за якою формулою можна обчислити ці величини, і де ми зможемо використати ці знання. Записали число, класна робота. Тема сьогоднішнього уроку ,як ви вже зрозуміли, «Робота і потужність електричного струму».

- Ми з вами уже зустрічалися із поняттями « робота» і «потужність» у механіці. Тому давайте пригадаємо, що таке механічна робота (міра зміни енергії системи тіл, одиниці виміру – Дж ).

- Яка фізична величина є потужністю? (потужність – фізична величина, що показує як швидко виконується робота і дорівнює N=A/t, вимірюється у Вт)

- Ми будемо розглядати роботу і потужність у електриці, то пригадаємо, які величини характеризують електричний струм ( сила струму, напруга, електричний опір)

- То давайте пригадаємо, яка фізична величина є силою струму (сила струму – фізична величина, що показує, яка кількість електричних зарядів проходить через поперечний переріз провідника за одиницю часу, I=g/t, А)

- Що таке напруга? ( напруга – фізична величина, що дорівнює відношенню

роботи електричного поля по переміщенню електричного заряду до величини

цього заряду, U=A/g, В)

4.Вивчення нового матеріалу

Учитель: Перед вами стоять електричні прилади. Для чого вони нам потрібні?

Електричний чайник – дає нам тепло

Радіоприймач – звук

Електролампа - світло

Електродриль – одержуємо механічний рух

За рахунок чого працюють всі ці прилади?

Можлива відповідь учнів: За рахунок електричної енергії, що дає нам джерело струму, і ця енергія перетворюється в інші види енергії.

В електричному колі мірою перетворення електричної енергії є робота електричного струму. Робота поля з переміщення заряду на ділянці кола характеризується напругою.

(учень виводить формулу роботи)

Можлива відповідь: Із формули напруги випливає формула для обчислення роботи електричного струму на ділянці кола A=Ug.

Учитель: Як ми можемо знайти заряд, що пройшов в провіднику?

Відповідь учнів: g=It, тоді робота струму дорівнює A=UIt.

Учитель: Скажіть, в яких одиницях вимірюються величини, що входять у формулу?

Учні: робота –Дж, сила струму - А

напруга - В час -с

Учитель: Тоді ми можемо записати чому дорівнює 1 Дж: 1Дж=1В ×1А 1с.

А тепер подивіться на формулу і скажіть, які потрібні нам прилади, щоб на практиці визначити роботу струму.

Можлива відповідь учнів: Амперметр, щоб визначить силу струму, вольтметр для визначення напруги і секундомір, щоб визначити час роботи електричного

приладу.

Учитель: Як називається прилад, який ми використовуємо в побуті для визначення витраченої електроенергії, а отже для визначення роботи струму?

Учні: Електролічильник.

Учитель: У роботі лічильника поєднали три названі прилади. Під час проходження струму через лічильник усередині нього починає обертатися легкий алюмінієвий диск. Швидкість його обертання пропорційна силі струму й напрузі. Тому за числом обертів, зроблених за певний час, можна зробити висновок про роботу, виконану струмом.

Учитель: У яких одиницях вимірюємо роботу струму, яку записують за показаннями лічильника (кВт×год). Як ви думаєте, чому, адже у ватах вимірюється потужність?

Можлива відповідь учнів: Мабуть робота струму пов’язана з потужністю електричних приладів, які ми використовуємо.

Учитель: Як можна визначити потужність електричного струму?

Учень Р=A/t. Тоді потужність електричних приладів Р=UIt/t=UI. Одиниця вимірювання – 1Вт=1В ×1А.

Учитель: Порівняємо одиниці вимірювання роботи і потужності:

1Дж=1В ×1А× 1с 1Вт=1В ×1А

Звідси випливає ще один вираз для одиниці роботи електричного струму: 1 Дж=1Вт×1с

10 годин

А=100 Вт∙36 000 год=3 600 000 Дж

А=0,1кВт∙10 год=1 кВт∙год

Якщо електрична лампа потужністю 100 Вт світитиме впродовж 10 год, то

робота електричного струму дорівнюватиме: А=100Вт×36000 с=3 600 000 Дж.

Одиницю роботи 1Вт незручно використовувати на практиці, бо в споживачах електроенергії струм виконує роботу протягом тривалого часу, а витрачену енергію електролічильником визначають найчастіше за місяць. Тому на практиці зручніше час визначати в годинах, а роботу струму не в джоулях, а в кіловатгодинах:

А=0,1 кВт×10 год=1 кВт ×год .

Учитель: Що може 1 кВт×год ?

Учні:

- нагрівання до кипіння 7 л води;

- виведення в інкубаторі 30 курчат;

- випікання 30 кг хліба;

-освітлювання приміщення люмінесцентною лампою потужністю 40 Вт протягом доби;

- робота електронного годинника протягом трьох місяців;

- робота за настільним комп’ютером протягом 5 годин;

- робота вентилятора протягом 20 годин;

- помел 100 кг зерна;

- доїння 40 корів;

- свердління отворів у деталях протягом 4 годин;

- робота пилососа протягом 2 годин.

Учитель: Дослідимо потужність електроприладів.

Завдання для першої групи: визначити потужність однієї електролампи;

Завдання для другої групи: визначити потужність кожної з двох однакових ламп, з’єднаних паралельно;

Завдання для третьої групи: визначити загальну потужність двох ламп, з’єднаних паралельно;

Завдання для четвертої групи: визначити загальну потужність двох резисторів, з’єднаних послідовно;

Завдання для п’ятої групи: визначити потужність кожного резистора, з’єднаних послідовно, якщо опір їх однаковий.

« Коло ідей».

Учитель: Тепер кожна група обміняється результатами своєї роботи.

«Доповідач» групи 1: Електричне коло складається з однієї лампи. Напруга в колі дорівнює 4В,сила струму, що проходить через лампу дорівнює 0,2 А. Тоді потужність струму лампи дорівнює 0,8 Вт.

«Доповідач» групи 2: Два резистора з’єднані послідовно. Їх опори рівні, то і потужність цих ламп буде однаковою: Р1 = Р2. Струм, що проходить через резистор дорівнює 1,1 А, напруга - 1 В. Тоді споживана потужність одного резистора дорівнює 1,1 Вт.

«Доповідач» групи 3: Треба знайти загальну потужність двох резисторів, з’єднаних послідовно. Для цього ми знайшли напругу на цій ділянці кола, яка дорівнює 2 В, і силу струму – 1,1 А. Тоді потужність струму резисторів – 2,2Вт. «Доповідач» групи 4: Треба знайти потужність ділянки кола, що складається із двох паралельно з’єднаних електроламп. Загальна напруга такого з’єднання дорівнює 4 В, сила струму – 0,1А. Тоді потужність даної ділянки кола – 0,4 Вт.

«Доповідач» групи 5: Щоб знайти потужність лампи, яка під’єднана паралельно до другої, ми визначили струм на цій лампі, І = 0,05 А. Споживачі при такому з’єднані розраховані на однакову напругу, яка дорівнює 4В. Потужність лампи дорівнює 0,2 Вт.

Фронтальна бесіда ( йде обговорення і порівняння результатів експериментів)

Учитель: Перша група визначала потужність струму однієї лампи, а група 4 – двох ламп з’єднаних паралельно. Порівняємо ці значення.

Можлива відповідь: Потужність однієї лампи у 2 рази більша за потужність двох ламп. Це відбувається тому, що при паралельному з’єднані струм розподіляється на два споживачі.

Учитель: Друга група визначала потужність струму на окремих резисторах, з’єднаних послідовно. Чому дорівнює загальна їх потужність?

Учні: 2,2 Вт.

Учитель: Порівняйте це значення потужності із результатом одержаним групою 3.

Учні: Значення рівні.

Учитель: Який висновок можемо зробити?

Учні: Загальна потужність кола розподіляється на всі споживачі струму.

Учитель: Цей висновок ми зможемо використати для паралельного з’єднання? Можлива відповідь: Так. Потужність струму двох ламп, з’єднаних паралельно, дорівнює сумі потужностей на окремих лампах: 0,4Вт=0,2Вт+0,2Вт.

Учитель: Запишемо правило для потужності струму в колі у вигляді схеми:

Загальна потужність струму

Р=Р1+Р2 Р=Р1+Р2

4.Закріплення нового матеріалу.

Учитель: Як ви пам’ятаєте , на урок прийшли подружки, щоб дізнатися, скільки електроенергії було не економно витрачено і скільки сім’я заплатить за цю енергію. Тож давайте допоможемо.

Задача

У люстру вставлено 5 лампочок, кожна з яких розрахована на напругу 220 В і струм 0,5 А. Підрахувати скільки енергії витратиться за час вашого перебування в школі, якщо, ідучи з дому, ви забули вимкнути таку люстру. Скільки коштує електроенергія, витрачена на роботу 5 лампочок за 6 год, якщо тариф – 33,72 коп за 1кВт×год?

N =5 Робота струму однієї лампочки: А=UIt

U=220 В A*=220В ×0,5А ×6год = 660Вт ×год = 0,66 кВт× год

І=0,5А Робота струму 5 ламп:

1кВт∙ год – 33,72 коп А=5×0,66кВт×год=3,3кВт×год.

А - ?

Учитель: Скільки гривень треба заплатити за 3,3 кВт×год?

Відповідь учня: Якщо за 1кВт×год треба заплатити 33,72коп, то за 3,3кВт×год:

3,3кВт×год ×33,72 коп=111,276 коп=1грн 12 коп.

Можлива відповідь: 1грн 12коп – витрати не значні, але, якщо систематично залишати електроприлади без потреби ввімкненими, то сім’я затратить велику суму із свого бюджету.

Необхідно економно витрачати електричну енергію в побуті.

Учитель: Ми визначили не економне використання електроенергії за один день однієї сім’ї. У нашому селі 780 будинків. Якщо кожна сім’я села марно буде використовувати стільки ж енергії за добу, то яке значення одержимо?

Учень: 780×3,3 кВт ×год=2 574 кВт.

Учитель: Якщо за добу кожна сім’я економно використовуватиме електроприлади, то в масштабах країни –це 35 500 000 кВт×год електроенергії.

Якщо кожна сім’я зменшить витрати електроенергії тільки на 1кВт×год за тиждень, то за рік по країні економія становитиме 4 млрд. кВт× год.

Учитель: За рахунок чого ми можемо економити витрати?

Можлива відповідь учнів: Цього можна досягти за рахунок раціонального розташування освітлювальних приладів, грамотної експлуатації побутової електротехніки.

Домашнє завдання

1. Творче завдання - визначити масу нагрітої водив електричному чайнику

• На ел. чайнику знайдіть значення його потужності Р=

• Налийте у чайник деяку кількість води при кімнатній температурі (20 град)

• Ввімкніть чайник і вимірюйте час, за який вода закипить (100⁰ С)

• За формулою потужності Р= визначити, яку роботу виконав струм, що пройшов через спіраль ел. чайника

• Вважаючи, що вся виконана робота йде на нагрівання води, визначити масу нагрітої води.

2. Виконати тестове завдання

ЗАПИТАННЯ №1  Що характеризує потужність електричного струму?

Електричне поле електричного струму

Швидкість виконання роботи електричним струмом

Роботу електричного струму на ділянці кола

Швидкість  руху електричного  заряду в провіднику

ЗАПИТАННЯ №2  Серед наведених формул укажіть формулу для обчислення роботи електричного струму.

A = F • s

A = U • I • t

P =  A / t

I = U / R

ЗАПИТАННЯ №3  Якою є потужність електричного струму на ділянці кола, якщо сила струму в ній дорівнює 2 А, а  напруга 50 В?

25 Вт

0,04 В

100 Вт

200 Вт

ЗАПИТАННЯ №4  Яку роботу виконує електричний струм на ділянці кола за 5 хвилин, якщо споживана потужність дорівнює 4 кВт?

1200 кДж

20 кДж

800 кДж

0,75 кДж

ЗАПИТАННЯ №5  Встановіть відповідність потужності та роботи електричного струму

А = 18 МДж А = 18 800 000 Дж

А = 18,8 МДж Р = 30,80 гВт

Р = 3000 Вт Р = 3 кВт

Р = 3080 Вт А = 18 000 000 Дж

ЗАПИТАННЯ №6  Яким є номінальний опір волоска розжарення електричної лампи, на цоколі якої написано “100 Вт, 110 В”?

121 Ом

10/11 Ом

1,1 Ом

1/121 Ом

ЗАПИТАННЯ №7  Яку одиницю роботи електричного струму, крім джоуля, використовують:

Вт

кВт•год

кВт

кВт/год

ЗАПИТАННЯ №8  Серед наведених формул укажіть формулу для обчислення потужності електричного струму.

Q = I²•R•t

P = UI

P = F•υ

A = U•I•t  

ЗАПИТАННЯ №9  Яку роботу виконує електричний струм за десять хвилин на ділянці кола, якщо сила струму в ньому 2 А, а напруга 50 В?

100 Дж

6000 Дж

10 Дж

200 Дж

ЗАПИТАННЯ №10 
За який час електричний струм виконає роботу 10 кДж, якщо потужність струму 40 Вт?

400000 с

0,004 с

250 с

0,25 с