Лампа накаливания.Короткое замыкание. Предохранители.

Урок 49 17.03.2017 г

Тема урока: «Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы. Короткое замыкание. Предохранители»

Цели урока: развивать умения применять знания в незнакомой ситуации; показать связь физики с повседневной жизнью; продолжить изучение правил обращения с электроприборами.

организовать деятельность обучаемых по:

Освоению знаний об электрических явлениях (свечение ламп); методах научного познания природы;

Овладению умениями применять полученные знания для объяснения разнообразных процессов (короткое замыкание), принципов действия важнейших технических устройств (предохранителей);

Развитию способности к самостоятельному приобретению новых знаний по физике в соответствии с жизненными потребностями и интересами (электрического освещения, использование теплового действия электрического тока в устройстве теплиц и инкубаторов)

Воспитание уважения к творцам науки и техники (Александр Николаевич Ладыгин, Томас Эдисон, Петрова, Яблочкова).

Применение полученных знаний и умений для решения практических задач повседневной жизни (выбор ламп для освещения), обеспечения безопасности своей жизни (наличие исправных предохранителей в цепи).

Требования к данному уроку:

Знать/понимать:

• смысл физических величин работа и мощность электрического тока;

• смысл физического закона Джоуля-Ленца.

Уметь:

• приводить примеры практического использования физических знаний об электромагнитных явлениях.

Использовать приобретённые знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для:

• обеспечения безопасности в процессе использования электробытовых приборов;

• контроля за исправностью электропроводки.

Методы обучения: проблемно-поисковая беседа, письменные упражнения, наглядные методы.

Приёмы обучения: обсуждение ответов и мнений учеников, стимулирование посредством анализа жизненных ситуаций, просмотра видеозаписи.

Средства обучения: компьютер, проектор, презентация, видеоролик «Короткое замыкание в высоковольтной линии», лампы накаливания, учебник, несколько различных плавких предохранителей, автоматическая пробка, современные автоматы на 6, 10, 16, 25 А, электропаяльник, кипятильник, утюг.

Необходимое лабораторное оборудование и приборы:

- магнитная доска,

из комплекта оборудования L-микро:

- выпрямитель,

- резистры на 1 Ом,2 Ом, 3 Ом,

-лампочка на 12 В,

- 4 ключа,

- проволока длиной 12 см и диаметром 0,16 мм,

- подставка с зажимами,

-компьютер,

- мультимедийный проектор,

Ход урока:

1. Организационный момент (3 мин.) Добрый день, ребята! (Учитель приветствует учеников, отмечает в журнале отсутствующих. Учащиеся приветствуют учителя.)

2. Актуализация знаний. (7 мин.) Надеюсь, что наша с вами совместная деятельность на сегодняшнем уроке принесет нам много приятного и полезного. В настоящее время на уроках физики мы подошли с вами к завершению знакомства с основами электричества. Закрепим знания законов постоянного тока. Включаю презентацию ( слайд 1) Продолжим изучение теплового действия тока на примерах его применения. Хотелось бы узнать ваше мнение, а зачем современному человеку нужны знания в области электричества? слайд 2 (Возможные ответы: чтобы больше знать, чтобы понимать действие приборов и научиться их чинить, чтобы изобретать новые более совершенные приборы на пользу человечеству)

В основном, друзья, чтобы выжить. Мы привыкли, что огромную работу за нас совершает электрический ток. Но всегда должны знать, что эксплуатация даже самого безобидного электроприбора несет в себе большую опасность.

Возникает вопрос: «А в чем, собственно, опасность?»

Чтобы успешно справиться с поставленными задачами, необходимо повторить пройденный материал, который нам поможет в решении проблем, выявленных на уроке.

На предыдущих уроках мы занимались изучением различных электрических явлений, познакомились с важными физическими величинами, без которых невозможно изучение новой темы, узнали закон Джоуля-Ленца. Слайд 3.

• В чем проявляется тепловое действие тока?

• Почему при прохождении тока проводник нагревается?

• По какой формуле можно рассчитать количество теплоты, выделяемое проводником с током?

• Как формулируется закон Джоуля-Ленца? Почему он носит такое название?

• Сформулировать закон Ома.

3. Изучение нового материала. (25 мин.)

Слайд 4,5. На рисунке изображены нагревательные приборы. Как вы думаете, о чем сегодня пойдет речь? Учитель. – Что общего у всех этих приборов? Ученики: – они все нагреваются Учитель. – Значит, как их можно назвать? Ученики: – Электрические нагревательные приборы (слайд 6) Учитель. Но здесь есть прибор, который отличается от всех других приборов.(слайд 7) Закройте на минутку глаза и представьте, что однажды на всей земле погасли все лампы, огни реклам и фонари. Потухли прожектора и фары машин, пропали разом все спички и свечки… Страшно? Наверное, пещерному человеку было очень страшно, когда наступала ночь. Должно быть, с тех давних пор и мечтал человек завести дома маленькое прирученное солнце. И, разумеется, завел! И солнце, и луну, и звезды,… Правда, для этого ему понадобилось не одно тысячелетие.

– А вы всё знаете об этих приборах? /– нет/

– Тогда, я вам предлагаю на уроке подробнее изучить данные приборы.

– Итак, тема урока: «Лампа накаливания. Электрические нагревательные приборы».  /записывают число и тему урока в тетради/

– А что бы вы хотели узнать об этих приборах?

/ученики: – устройство и виды электрических лампочек; - применение; - устройство и принципы действия нагревательного элемента

Учитель. Итак, цель нашего урока - выяснить, как устроена лампа накаливания, принцип и особенности её действия.

Учитель. Сейчас я предлагаю нарисовать лампу как вы ее представляете. (показать один из работа на экране). Открываем учебники на стр. 156 прочитайте о лампе рядом нарисуйте рис.87 и сравните со своим рисунком, все ли верно вы изобразили и все ли части лампы у вас есть, поставьте себе оценку. Дальше мы послушаем историю изобретения ламп. (учащимся заранее дано задание подготовить сообщение. 5 мин. самостоятельное изучение параграфа 55.

Что вы узнали о лампе накаливания? Выслушать ответы, показать портреты ученных которые внесли большой вклад в историю изобретение ламп.

Постановка проблемы. (Слайд 16)Удельное сопротивление вольфрама в два раза меньше, чем железа. Почему же именно вольфрам используется в качестве нити накала в электрических лампочках? Внимание учащихся заостряется на практическом применении материалов, обладающих большим удельным сопротивлением. Учитель:(слайд 19) Лампа это не единственный прибор, где используется тепловое действие тока. Тепловое действие тока используют в различных электронагревательных приборах и установках. В домашних условиях широко применяют электрические плитки, утюги, (слайд 20) чайники, кипятильники. В промышленности тепловое действие тока используют для выплавки специальных сортов стали и многих других металлов, для электросварки. В сельском хозяйстве с помощью электрического тока обогревают теплицы, кормозапарники, инкубаторы, сушат зерно, приготовляют силос.

Основная часть всякого нагревательного электрического прибора — нагревательный элемент. Нагревательный элемент представляет собой проводник с большим удельным сопротивлением, способный, кроме того, выдерживать, не разрушаясь, нагревание до высокой температуры (до 1000—1200 °С). Чаще всего для изготовления нагревательного элемента применяют сплав никеля, железа, хрома и марганца, известный под названием «нихром». Удельное сопротивление нихрома р = 1,1Ом-мм²/м что примерно в 70 раз больше удельного сопротивления меди. Большое удельное сопротивление нихрома дает возможность изготовлять из него весьма удобные — малые по размерам — нагревательные элементы. Проблема. Почему нагревательные элементы не изготавливают из фарфора, у которого удельное сопротивление в миллиарды раз больше всех веществ, приведённых в таблице?.

Учащиеся обобщают полученную информацию и отвечают на вопрос: «Какими свойствами должно обладать вещество, используемое для изготовления нагревательных элементов?»

Вывод: нагревательный элемент представляет собой проводник, обладающий большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления.

Сегодня мы с вами рассмотрим ещё одну очень важную тему, знание которой вам пригодится в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности в процессе использования электробытовых приборов и контроля за исправностью электропроводки. Создание мотивации. Рассмотрим такую ситуацию, которую покажут нам ребята:

Операционно- исполнительный этап.

Задание 2 (постановка учебной задачи):

- Давайте разыграем небольшую ролевую игру, в которой всего два героя: хозяин дома и хозяйка.

(Учитель заранее, буквально на перемене, объясняет двум артистичным учащимся их роли: нервная под вечер героиня и хозяин, безмолвно исполняющий все ее приказы.

На магнитной доске собрана электрическая цепь, в которой параллельно соединены: лампочка, резисторы 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом, каждый со своим ключом. До разветвления параллельной части цепи нужно включить примерно 3 см проволоки так, чтобы при включении четвертого прибора при повышении нагрузки проволока раскалилась, задымилась и возможно перегорела. Вся электрическая цепь на магнитах находится на доске, где включая фантазию, учитель может разноцветными мелками нарисовать вокруг цепи домик, с окном, в котором загорается при включении лампочка, и расположены электроприборы. Во время сценки юноша поочередно замыкает ключи по мере увеличения сопротивления)

Хозяйка готовит ужин: -Дело было вечером, ближе к ужину…

Хозяйка: Вань, а Вань пора чай пить, может, чайник включишь?

Хозяйка: Ой! Я ещё утром загрузила стиральную машину, включи, ну пожалуйста, а то до ночи не успеет постирать.

Хозяйка: Нет! Так и знала, что пока ты будешь возиться, ужин опять остынет, включай микроволновку.

Хозяйка: Вань, а Вань темнеет, включи свет, пожалуйста.

Хозяйка : Вань, а Вань не чувствуешь, чем-то пахнет… Мы кажется, горим!!!

Ваня: Вырубай свет, звони пожарным! (уместно обратить внимание на этом этапе о соблюдении правил безопасности)

Задание 3 (формулировка темы, работа с учебником):

- Спасибо ребятам. Мы сейчас с вами разыграли ситуацию, которая случается, как говорит статистика, в 90 % всех пожаров в России. Как называется данная ситуация?...( короткое замыкание). Давайте назовем и запишем тему еще одну тему сегодняшнего урока «Короткое замыкание» и попробуем разобраться, в чем же причина случившейся «трагедии».

-Все электрические приборы в квартирах и домах подключаются параллельно. А вы знаете, что при параллельном подключении нагрузки общее сопротивление в цепи… ( падает).

(Если дети сразу не ответят на этот вопрос, то можно устно рассчитать общее сопротивление параллельного соединения резисторов 1 Ом, 2 Ом, 3 Ом.)( сопротивление 6/11, напряжение 12 В, то сила тока окажется 22 А.

Вывод: Общее сопротивление на параллельном участке цепи всегда меньше любого из сопротивлений, включенных в цепь

-Обратимся к закону Ома для участка цепи ( по желанию учащийся пишет на доске, всем классом проговариваем вслух).

-К чему приводит резкое уменьшение сопротивления при неизменном напряжении?

Вывод: При неизменном напряжении при уменьшении сопротивления сила тока резко возрастает.

-Совсем недавно мы познакомились с еще одним важным законом Джоуля-Ленца. Что он гласит?...( что энергия, выделяемая в проводнике прямо пропорциональна произведению квадрата силы тока на сопротивление и время протекания тока в цеп).

(Формула записывается на доске и проговаривается учащимися.

-Что же получается? При увеличении силы тока, выделяемое количество теплоты стремительно…( растет), что и приводит к плавлению обмотки проводов. В результате чего провода на выходе от источника тока могут сомкнуться, длина цепи резко укорачивается, сопротивление в цепи падает до нуля, при этом сила тока возрастает до бесконечности. В такой ситуации говорят, что проводник замкнули накоротко или произошло короткое замыкание. Учитель: Что же такое короткое замыкание?

Ученики: ( могут попытаться сформулировать определение, если нет). Давайте обратимся к материалу учебника , на стр.159 рис 89 (Учебник физики 8 класс. Авт. Перышкин).

Учитель: у кого-то дома случались подобные ситуации или вы такое явление встречаете впервые?

Ответы учащихся: . . . .

Учитель: короткие замыкания очень часто приводят к пожарам, как - нибудь можно решить эту проблему обезопасить наши дома и избежать пожара?

Ответы учащихся .. .. . . .

Учитель: Чтобы избежать этого в сеть включают предохранители. Назначение предохранителей – сразу же отключить линию, если сила тока вдруг окажется больше допустимой нормы. Они защищают электроприборы от выхода из строя при перегрузках в электрической сети.

Предохранители устанавливают на входе электрических приборов и установок. Обычно они изготавливаются из медной проволоки, покрытой оловом. Каждый предохранитель рассчитан на определённое номинальное значение силы тока и наибольшее допустимое рабочее напряжение, которые на нем написаны. Если сила тока превысит допустимое значение, то проволока расплавится и цепь окажется разомкнутой. Такие предохранители называются плавкими. (Показать плавкие предохранители). Действие современных предохранителей основано на тепловом расширении тел при нагревании. При возникновении неисправности в цепи, это устройство отключается автоматически. (Показать автоматические пробки, автоматы для размыкания цепи, слайд ). Предохранители, применяемые в квартирной проводке, располагают на специальном щитке, устанавливаемом у самого ввода проводов в квартиру. (см. рис. 90, 91, 92 учебника). В каждый из проводов включают последовательно отдельный предохранитель. Предохранители должны быть установлены в соответствии с проводкой в доме.

 К сожалению, человеческий фактор- халатность, оплошность, проступок, лень, всем известное, «авось, да обойдется», элементарное незнание  физики и правил обращения с электроприборами не позволения избежать короткого замыкания, а вот предохранители- защищают квартиру от пожара.

4. Систематизация знаний.

Проверить уровень самостоятельности мышления школьника в применении знаний в различных ситуациях.

1. Закон утверждает, что если по проводнику идет электрический ток, то проводник нагревается. Почему же не греется электропроводка, соединяющая лампу и розетку?

( Проводка греется, но слабо, так как ее сопротивление намного меньше сопротивления лампы.)

2. Какой вид соединений применяется в квартирах? (Параллельное). Представьте, что все ваши электроприборы включены, что может произойти? (При параллельном соединении, общее сопротивление цепи всегда меньше меньшего сопротивления, тогда сила тока в цепи значительно увеличится, что приведет к сильному нагреванию даже подводящих проводов, тогда возможно возгорание, что и происходит иногда, тогда случается пожар.) 3. Электрик при ремонте случайным касанием задел одновременно два провода электропроводки, что привело к короткому замыканию. Определите силу тока короткого замыкания, если в цепи напряжение 220 В и сопротивление отвертки и проводов 10 Ом (ответ: 22 А)

Дано:	Решение:	Вычисление:
R=10 Ом U=220 В		Ответ: I=22 А
Iкз=?

Задача 4 Рассчитать силу тока в аккумуляторе при коротком замыкании, к которому может привести банальная оплошность – падение гаечного ключа на клеммы аккумулятора. Некоторым ученикам уже приходится иметь дело с аккумуляторами. У них очень маленькое внутреннее сопротивление (0,01 Ом) и номинальное напряжение12 В. Расчёт будет понятен без введения понятия электродвижущей силы, т.к. дети знают: чтобы в цепи был ток, она должна быть замкнутой.

;

Для сравнения: 10 А – допустимый ток в квартирной проводке. Ток силой 1200 А приведёт к сгоранию обкладок, и аккумулятор может взорваться от выделенного тепла. Учитель обращает внимание учеников на бережное обращение с аккумуляторами, особенно кислотными (свинцовыми).

Задача 5 . Вы проводите каникулы в деревне (или на загородной даче). Единственная самодельная электрическая плитка, изготовленная вашим дедушкой, вышла из строя (перегорела спираль). Вам срочно нужна новая спираль. Проверив дедушкин сундук, вы обнаруживаете 3 одинаковых куска подходящей проволоки. Как их нужно соединить, чтобы получить спираль возможно большей мощности? Какие меры безопасности нужно предусмотреть перед использованием этой плиты?

Обсуждение результатов, формулирование выводов.

, В квартире параллельное соединение, значит

-при параллельном соединении проволок, мощность спирали:

()

-при последовательном соединении:

- при смешанном соединении:

Вывод: При параллельном соединении проволок, мощность спирали наибольшая

6. В семье Ивановых часто пользуются одновременно пылесосом и микроволновой печью. Мощность пылесоса составляет 1300 Ватт, а мощность микроволновки 800 Ватт. На какую силу тока должны быть рассчитаны предохранители в квартире Ивановых? (ответ: 10 А)

Дано:	Решение:	Вычисление:
P1=1300 Вт P2=800 Вт U=220 В		Ответ: Iп=10 А
Iп=?

7. В одной семье любят использовать одновременно несколько электрических приборов таких как телевизор с мощностью – 300 Вт, компьютер – 400 Вт, и микроволновую печь- 2 кВт, напряжение в сети 220 В. Приборы в цепь включаются параллельно. Определите, сработает ли отключение автоматического предохранителя, если он рассчитан на силу тока в 12 А? (ответ: 12,27 А-Да)

Дано:	СИ:	Решение:	Вычисление:
P1=300 Вт P2=400 Вт P3=2 кВт U=220 В Iп=12 А	2000 Вт		I Iп , предохранитель отключится Ответ: I=12,27 А, предохранитель отключится
I=? I ? Iп

Домашнее задание: параграфы 55, 56 . итоги главы.

Рефлексия в презентации