Тема 28. Закон Ома для ділянки кола. Спад напруги. Опір провідника. Залежність опору від довжини, площі поперечного перерізу і матеріалу провідника. Залежність питомого опору провідника від температури.

Мета: нагадати студентам про закон Ома для ділянки кола та про залежність опору від геометричних параметрів провідника, температури та матеріалу.

Актуальність: вміння пояснювати фізичні явища, пізнавальна зацікавленість до предмета

Міжпредметна інтеграція: математика.

План

l. Повторення основних понять із електродинаміки прочитаних в першому семестрі

2. Закон Ома для ділянки кола

3. Основні характеристики опору провідника.

Знати: основні поняття із електродинаміки, закон Ома для ділянки кола, характеристики опору провідника.

Вміти: розв’язувати задачі на закон Ома для ділянки кола

Ключові поняття: Електричне поле, напруженість поля, робота електричного поля, сила взаємодії між зарядами, закон Ома для ділянки кола.

l. Повторення основних понять із електродинаміки прочитаних в першому семестрі

Кожне заряджене тіло створює електричне поле, що діє на інші заряджені тіла.

Електричне поле - це форма матерії; за допомогою якої здійснюється взаємодія між електрично зарядженими тілами.

Відношення сили F, що діє з боку електричного поля на точковий пробний заряд q, поміщений у цю точку поля, до цього заряду називається напруженістю електричного поля в цій точці:

Напруженість поля в одиницях СІ виражають: [ Е] = Н/Кл .

Напруженость поля точкового заряду

Напруженість електричного поля системи N зарядів дорівнює векторній сумі напруженостей полів, створюваних кожним з них окрема:

Робота з переміщення точкового заряду в електростатичному полі A_1-2=qEd.

Потенціал – енергетична характеристика електростатичного поля, як дорівнює відношенню потенціальної енергії W електричного заряду, розташованого в цій точці поля до значення цього заряду q. .

Сила взаємодії між зарядами Q i q рівна:

Енергія взаємодії: U – напруга.

,

Електроємність провідника:

Електроємність плоского конденсатора : .

Формула для ємності відокремленого сферичного провідника:

У випадку паралельно з’єднаних конденсаторів загальна ємність дорівнює:

При послідовно з’єднаних конденсаторах:

Енергія електричного поля

Напрямлений рух заряджених частинок називають електричним струмом.

Сила струму І дорівнює відношенню заряду, перенесеного через поперечний переріз провідника за проміжок часу, до цього проміжку часу

або

2. Закон Ома для ділянки кола

Від сили струму в ланцюзі залежить величина впливу, який струм може чинити на провідник, будь то теплове, хімічне або магнітне дію струму. Тобто, регулюючи силу струму, можна керувати його впливом. Електричний струм, у свою чергу – це впорядкований рух частинок під дією електричного поля.

Очевидно, що чим сильніше поле діє на частинки, тим більше буде сила струму в ланцюзі. Електричне поле характеризується величиною, званої напругою. Отже, сила струму залежить від напруги.

Формула закону Ома для ділянки кола

Зіставивши дві ці залежності, можна прийти до такого ж висновку, до якого прийшов німецький вчений Георг Ом в 1827 р. Він пов’язав воєдино три вищевказані фізичні величини і вивів закон, який назвали його ім’ям.

З акон Ома для ділянки кола говорить:Сила струму в ділянці кола прямо пропорційна напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено пропорційна його опору:

де I – сила струму, U – напруга, R – опір.

3. Основні характеристики опору провідника

Електричний опір зумовлений взаємодією заряджених частинок із іншими зарядженими частинками провідника. Одиницею вимірювання є 1 Ом. Електричний опір залежить лише від властивостей самого провідника – довжини, площі поперечного перерізу, і матеріалу.

ρ – питомий опір, одиниця вимірювання Ом·м.

Залежність опору металів від температури. Зі збільшенням температури опір металів зростає за законом:

де R₀, ρ₀ – питомий опір, та опір при 0 С.

α - температурний коефіцієнт опору, що залежить від матеріалу і міститься в таблицях.

Література

1. Фізика. 10 кл.: підруч. для загальноосвіт. навч. закладів : рівень стандарту / Л. Е. Генденштейн, І. Ю. Ненашев.– Х. : Гімназія, 2010.

2. Фізика. Підруч. для 10 кл. серед. загальноосвіт. шк../ С. У. Гончаренко – К.: Освіта, 2002.

3. А. П. Римкевич. Збірник задач з фізики. – К.: «Радянська школа», 1982.

4. Кирик Л. А. Усі уроки фізики. 11 клас. Рівень стандарту. - Х.: Вид. група Основа, 2011.

Питання для самоаналізу

1. Сформулюйте закон Ома для ділянки кола.

2. Від чого залежить значення опору провідника?

3. Чим і як вимірюють силу струму, напругу, опір?

4. В чому полягають закони послідовного і паралельного з’єднання провідників?

5. Яким має бути опір амперметра і вольтметра у порівнянні із опором ділянки кола?