Урок з фізики для 9 класу на тему:

Робота і потужність електричного стуму

Мета уроку:

Освітня:

З’ясувати поняття роботи й потужності електричного струму

Сформувати в учнів уміння встановлювати взаємозв’язки між фізичними величинами, явищами і процесами.

Показати практичну спрямованість отриманих знань.

Розвиваюча:

Розвивати навчально-інтелектуальні уміння (встановлювати причинно-наслідкові зв'язки, аналізувати, вибирати головне, узагальнювати, робити висновки); навчально-комунікативні уміння (задавати питання, пояснювати і доводити свою точку зору, взаємодіяти в парі); інтерес до предмета шляхом виконання різних завдань: практичних і теоретичних та сприяти розвитку логічного мислення.

Виховна:

Сприяти формуванню наукового світогляду та вихованню культури мислення і мови.

Пробудження пізнавального інтересу до предмета і оточуючим явищам.

Формувати вміння критично, але об'єктивно оцінювати предмети, явища.

Виховання емоційної і доброзичливої атмосфери, вміння працювати в колективі.

Тип уроку:

урок вивчення й первинного закріплення знань.

План викладення нового матеріалу:

1.Дія електричного струму, як наслідок перетворення електричної енергії.

2.Робота електричного струму.

3.Потужність електричного струму.

Демонстрації:

1.Піднімання вантажу за допомогою електричного двигуна.

2.Регулювання яскравості свіла лампи за допомогою реостата.

3.Лічильники електроенергії.

Хід уроку

Вступ:

Сьогодні ми приступаємо до вивчення нової теми яка має назву «Робота і потужність електричного струму». Але перед цим давайте пригадаємо, що ми знаємо про механічну роботу, енергію і потужність, які ми вивчали у 8 класі.

1.актуалізація опорних знань:

(у вигляді фронтального опитування)

1.Сформулюйте означення механічної роботи. Якою літерою позначають механічну роботу? В яких одиницях вимірюється механічна робота?

(Механічна робота, це фізична величина, яка чисельно дорівнює добутку модуля сили на модуль переміщення точки прикладання сили. [А]=1Н·1м=1Дж)

2. За якою формулою визначають роботу сили тяжіння при опусканні тіла вниз з деякої висоти h на обраний нульовий рівень:

(A=mgh)

3. Сформулюйте означення механічної енергії. Якою літерою позначають механічну енергію? В яких одиницях вимірюється механічна енергія?

(Механічна енергія – це фізична величина, що характеризує здатність тіла, або системи тіл виконувати роботу. [Е]=Дж)

4. На які два види поділяють механічну енергію? Як вони позначаються?

(На кінетичну та потенціальну Е_к, Е_п)

5. Дайте означення потенціальної енергії.

(Потенціальна енергія є енергією взаємодії і залежить від взаємного розміщення тіл або їх частин.)

6. Яку енергію ми називаємо кінетичною? За якою формулою визначають кінетичну енергію?

(Кінетична енергія – це енергія руху тіла або його частин. Е_к=mυ²/2.)

7. Сформулюйте закон збереження та перетворення механічної енергії.

(Енергія ніколи не зникає і не виникає з нічого, вона лише перетворюється з одного виду в інший або переходить від одного тіла чи системи тіл до іншого тіла чи системи тіл.)

2. викладення нового матеріалу:

1. Дія електричного струму, як наслідок перетворення електричної енергії.

Нову тему давайте почнемо з такого прикладу, як падіння тіла в полі тяжіння Землі.

Якщо тіло масою m падає з висоти h₁ до висоти h₂, то при цьому сила тяжіння виконує роботу A=mg(h₁ - h₂). Ця робота дорівнює зміні потенціальної енергії тіла: А=Е_п1 - Е_п2. Але загальна механічна енергія тіла не змінилася, кількісно ставши дорівнювати сумі потенціальної та кінетичної енергії тіла на висоті h₂. Робимо висновок: робота характеризує зміну енергії чи перетворення одного виду енергії на інший. У даному разі відбувається перетворення одного виду механічної енергії (потенціальної) на механічну енергію іншого виду (кінетичну).

2.Робота електричного струму.

Робота електричного струму також характеризує процес перетворення енергії одного виду (енергії електричного поля) на енергію іншого виду (внутрішню енергію тіла, механічну, інші види енергії).

Робота електричного струму – фізична величина, що характеризує перетворення електричної енергії в інші види енергії.

Дослід 1.

Давайте розглянемо перетворення електричної енергії на механічну.

Для демонстрації цього ми використаємо електричний двигун, послідовно з яким приєднано реостат та амперметр, коло підключено до джерела електроенергії через ключ. На валу двигуна закріплено вантаж.

При замиканні ключа по провідниках і обмотці двигуна починає проходити електричний струм. В результаті цього вал двигуна починає обертатися і піднімати вантаж. Електрична енергія перетворюється на механічну. Це свідчить про те, що електричний струм виконує роботу.

Дослід 2.

Щоб з'ясувати, від чого залежить робота електричного струму, скористаємося установкою з лампою розжарювання. Змінюючи опір реостата демонструємо різне світіння лампи. Звертаємо увагу на значення сили струму та напруги в цих випадках. Очевидно, чим яскравіше світиться лампа, тим більше виділяється в ній енергії й, отже, тим більшу роботу виконує електричний струм. Відзначаємо, що саме цьому випадку відповідають і більші значення сили струму та напруги.

Дослід дає можливість якісно встановити: робота електричного струму А пропорційна силі струму I, напрузі U і часу t. Записуємо формулу:

А=UIt

Формулу роботи можна дістати відразу ж із відомого означення напруги U.

Питання:

Дайте означення електричної напруги.

Відповідь: Електрична напруга це фізична величина, яка характеризує електричне поле і визначається відношенням роботи електричного поля на певній ділянці кола до електричного заряду, що пройшов по цій ділянці.

U=A/q

Звідси

А=Uq=UIt

Робота електричного струму на ділянці кола дорівнює добутку напруги на кінцях цієї ділянки на силу струму і на час, протягом якого виконується робота.

За одиницю роботи електричного струму взято джоуль. Джоуль дорівнює роботі, яку виконує електричний струм силою 1А за напруги 1В протягом 1с:

[A]= 1А·1В·1с=1Дж

Щоб виміряти роботу на ділянці кола необхідно мати вольтметр, амперметр і годинник (секундомір).

На практиці роботу електричного струму вимірюють спеціальним приладом – електричним лічильником, зовнішній вигляд якого ви можете бачити на малюнку.

Лічильник електричної енергії можна побачити в кожному будинку або квартирі. Конструкція лічильника поєднує властивості всіх названих вище приладів.

Потужність електричного струму

На балоні або цоколі електричної лампи, корпусі багатьох побутових електроприладів, в інструкціях до них ви обов'язково побачите написи: «220В; 60Вт», «потужність електричної праски 1,2кВт» тощо. Давайте згадаємо з механіки, що вимірюють у ватах?

Відповідь: Потужність.

Дайте означення механічної потужності. Якою літерою позначають механічну потужність.

Відповідь: Потужністю називають відношення виконаної роботи до проміжку часу, за який виконано цю роботу. Позначають потужність літерою Р.

3.Потужність електричного струму.

При роботі електроприладів говорять про потужність електричного струму.

Якщо робота електричного струму А виконана протягом часу t, то потужність електричного струму Р визначатиметься формулою:

P=A/t

Потужність електричного струму – фізична величина, що характеризує здатність електричного струму виконувати певну роботу за одиницю часу.

Скориставшись відомим вам співвідношенням А=Ult, надамо формулі для потужності електричного струму такого виду:

P=UI

Потужність електричного струму визначається добутком напруги на кінцях ділянки кола і сили струму в цій ділянці.

Одиницею потужності електричного струму є ватт

[P]=1В·1А=1Вт

Для вимірювання потужності електричного струму використовують ватметри.

Позасистемна одиниця роботи струму

В електриці часто користуються для вимірювання роботи струму позасистемною одиницею – кіловат-годиною:

1кВт·год=1000Вт·3600с=3600000Вт·с=3,6·10⁶Дж, або 1кВт·год=3,6МДж

Робота і потужність при послідовному і паралельному з’єднанні

При послідовному з’єднанні споживачів електроенергії з опорами R₁, R₂, R₃… сила струму в них однакова, а напруга на ділянці кола: U=IR. Тому потужність: P=UI=IRI=I²R, а робота струму: A=Pt=I²Rt.

Отже, при послідовному з’єднанні споживачів:

P=I²R; A=I²Rt, де R=R₁+R₂+R₃+…+ R_n

При паралельному з’єднанні споживачів електроенергії з опорами R₁, R₂, R₃… напруга на них однакова, а сила струму I=U/R. Тому потужність: P=UI=U·U/R=U²/R, а робота струму: A=Pt=U²t/R.

Отже, при паралельному з’єднанні споживачів:

P=U²/R; A=U²t/R, де

3.повторення та закріпленняматеріалу:

1. Якісні питання:

1 Що називають роботою електричного струму?

2. За якою формулою можна визначити роботу електричного струму?

3. Назвіть одиниці роботи електричного струму в СІ.

4. Як на практиці вимірюють роботу електричного струму?

5. Назвіть позасистемну одиницю вимірювання роботи електричного струму

6. Що називають потужністю електричного струму?

7. За якою формулою можна визначити потужність електричного струму?

8. Назвіть одиниці потужності електричного струму в СІ.

9. За якими формулами зручніше визначати роботу і потужність електричного струму при послідовному та паралельному з’єднанні елементів ділянки електричного кола?

що ми дізналися на уроці

• Робота електричного струму – фізична величина, що характеризує перетворення електричної енергії в інші види енергії.
• робота електричного струму А пропорційна силі струму I, напрузі U і часу t.

А=UIt

• за одиницю роботи електричного струму взято джоуль.

[A]= 1А·1В·1с=1Дж

• Потужність електричного струму – фізична величина, що характеризує здатність електричного струму виконувати певну роботу за одиницю часу.

P=A/t

P=UI

• за одиницю потужності електричного струму взято ватт

[P]=1В·1А=1Вт

• в електриці часто користуються для вимірювання роботи струму позасистемною одиницею – кіловат-годиною:

1кВт·год=1000Вт·3600с=3600000Вт·с=3,6·10⁶Дж, або 1кВт·год=3,6МДж

• Потужність і робота при послідовному з’єднанні споживачів:

P=I²R; A=I²Rt, де R=R₁+R₂+R₃+…+ R_n

• Потужність і робота при паралельному з’єднанні споживачів:

P=U²/R; A=U²t/R, де

4.домашнє завдання:

1. §19, 20 (Фізика: підруч. для 9 класу загальноосвіт. навч. закл./ В. Д. Сиротюк. – К.: Зодіак-ЕКО, 2009. – 208с.: іл). Дати відповіді на запитання після параграфу.