Кладов.С.А.

ТЕМА 2: Електричний струм в провіднику. Сила струму. Електричний опір

Формування предметних компетентностей: сформувати поняття про джерела струму і їх види, роль джерел у створенні струму, домогтися того, щоб вихованці розуміли для чого під’єднують джерело у коло, що відбувається в середині джерела

Формування ключових компетентностей: формувати здатність застосовувати отримані знання на практиці; оволодівати вміннями знаходити потрібну інформацію, використовуючи різні джерела; розвивати критичне мислення та спроможність аргументувати власну думку

Тип заняття: комбінованє заняття

Обладнання: навчальна презентація, комп’ютер, проєктор, велокаски трьох кольорiв, обруч гімнастичний, кульки для гри, три корзини

Хід заняття

І. ОРГАНІЗАЦІЙНА ЧАСТИНА

/Педагог починає заняття з вислову Ніноли Теста : Електрика – ось ті крила, які несуть людство в чудовий світ безмежних можливостей.

/Перегляд відеоматеріалу

https://www.youtube.com/watch?v=Dnq454iKYbk

https://www.youtube.com/watch?v=yhGop-ZUgR

ІІ. АКТУАЛІЗАЦІЯ ОПОРНИХ ЗНАНЬ ТА ВМІНЬ

/Питання для обговорення і повторення набутих знань

• Що таке електричний струм?

• За яких умов існує тривалий струм в ланцюзі? В якому напрямку йде електричний струм?

• Що станеться, якщо заряджені тіла з'єднати провідником?

• Що можна сказати про рух зарядів? Які набої переміщаються в провіднику?

• Які набої переміщаються в провідниках?

• Яка теплова дія струму?

• Яка причина нагрівання провідника? Де застосовується це явище?

/Розповідь вихованців

Електричний струм - впорядкований рух заряджених частинок. Рух спрямованих вільних електронів в металевих провідниках під дією поля називають електричним струмом.

Електричний струм спрямований по руху позитивних зарядів, тобто від «+» джерела до «-». В металах переміщуються вільні електрони. У рідинах переміщаються «+» і «-» іони.

Для існування струму в ланцюзі необхідні вільні заряди і електричне поле, створене джерелом струму.

Позитивні іони взаємодіють з рухомими електронами. Амплітуда коливань іонів збільшується, провідник нагрівається.

/Педагог переходе до більш детального розгляду теми:

Під дією електричного поля електроні переміщаються по провіднику.

Рух спрямованих вільних електронів в металевих провідниках під дією поля називають електричним струмом. Так само в провідниках під дією поля можуть рухатися будь-які заряджені частинки іони, електрони.

Для існування електричного струму необхідні наступні умови:

а) наявність вільних електронів в провіднику;

б) наявність зовнішнього електричного поля для провідника.

Електричний струм припиняється, якщо електричне поле, що створює рух зарядів, зникає. Електричне поле в провідниках створюється джерелами електричного струму. І виконують функцію електро-рушійної сили (ЕРС).

III. МОТИВОЦIЙНА ГРА

Для усвоения даної теми

/Пропонується гра: «Електричний струм у провіднику та електричний опір»

Група ділитися на три команди. Кожна команда одягає певного кольору велошоломи: червоні, сині та білі.

Команда «ЯДРО атому» в червоних шоломах вишиковуються уздовж лінії квадратно-гніздовим методом, утворюючи «кристалічну атомну решітку провідника». Для виділення зони можна використовувати паперові млинці або гімнастичні обручі

Команда «Електрон» в синіх шоломах повинні ходити по колу атома (всі в одному напрямі), а команда «Ядро атому» повинна руками утримувати команду «Електрон».

Команда в білих шоломах «Вільні електрони».

Керівник гуртка бере на себе функцію ЕРС у нього два кошики. Одна порожня, а інша з ігровими кульками.

Умови гри: Команді «Вільні електрони» перенести максимальну кількість кульок з кошику в порожній кошик пройшовши через провідник. А командам «ЯДРО атому» і «Електрон» відбити кульки у команди «Вільні електрони».

Правила гри: Команда у білих шоломах «Вільні електрони» стає по колу утворюючи умовно електричний ланцюг, проходячи через атоми з електронами тобто умовно «провідник». У кожного в руках по одній кульці. За командою «Увімкнути», команда «Вільні електрони» починає рухатись по колу, переносячи кульки з одного кошику в інший. Друга команда «Електрон» повинні перешкоджати команді «Вільні електрони» обертаючись навкруги команди «Ядро атому» з рівномірною швидкістю. Команді «Електрон» діяти руками заборонено. Команда «Ядро атому» повинна руками утримувати команду «Електрон» і контролювати рівномірність обертання команди «Електрон». Якщо сталося торкання «Вільні електрони» з командою «Електрон» та команда «Вільні електрони» повинні залишити кульки в кошику команди «Електрон». За командою «Вимкнути» команда «Вільні електрони» повинні зупинитися.

• А тепер підсумуємо:

Електричний опір — властивість (спроможність) провідника перешкоджати проходженню електричного струму. Позначається електричний опір здебільшого латинською літерою R, одиниця опору в СІ – Ом.

Під час свого руху носії електричних зарядів взаємодіють з атомами провідника і віддають енергію. Це призводять до втрат енергії носіями заряду і величина струму, що проходить через провідник, зменшується. Атоми, які перебувають в коливальному русі навколо положення рівноваги, при цьому збільшують амплітуду коливання. Таким чином, енергія електричного поля перетворюється в енергію коливання атомів, тобто в тепло.

Електричний опір залежить від властивості самого провідника, яку називають питомим опором або опірністю, і позначають літерою ρ (просто кажучи, від кількості електронів, які можуть відриватись від своїх атомів і ставати вільними).

Електричний опір також залежить від довжини самого провідника: чим довший провідник, тим більший опір він чинить електричному струмові, котрий через нього проходить.

Електричний опір також залежить від площі поперечного перерізу провідника: чим більша ця площа, тим більше електронів можуть одночасно пройти через провідник і, відповідно, тим меншим буде опір. (Додаток 6)

Тож, опір — це величина, яка характеризує спроможність елемента перетворювати електричну енергію на теплову. Його причиною є розсіяння електронів на атомах та неоднорідностях матеріалу, по якому тече струм.

• Розглянемо, опір деяких матеріалів. (Додаток 7)

У таблиці наведено опір дроту довжиною 1 метр і площею перерізу 1 см², зробленого з різних матеріалів (або циліндру речовини аналогічних розмірів у випадку рідин і газів)

Електричний опір вимірюється в омах (Ом), кілоомах (кОм), мегомах (мОм). 1 Ом – це приблизно опір мідного дроту завдовжки 62 метри, що має площу поперечного перерізу 1 мм².

ІV. ПРАКТИЧНА ЧАСТИНА

/Наступну частину заняття педагог присвячує розв'язанню тестових завдань. (Додаток 8)

ІІІ. ЗАКЛЮЧНА ЧАСТИНА

/Заключне слово педагога:

Весь цей процес відбувається завдяки властивості провідника чинити електричний опір електричному струму і розуму людини, котрий зумів використати цю властивість для своїх потреб.

• Дякую всіх за співпрацю!

Додаток 1

Додаток 2

Додаток 3

Додаток 4

Додаток 5

Додаток 6

Додаток 7

Додаток 8

Тренувальні тести

1. На рисунку показаний розчин мідного купоросу. Рух яких

частинок створює електричний струм у рідинах? Виберіть правильну відповідь.

А Молекул.

Б Атомів.

В Електронів.

Γ Позитивних і негативних іонів.

2. Н а рисунку зображений один з видів самостійного розряду. Виберіть правильну відповідь.

А Це дуговий розряд.

Б Це тліючий розряд.

В Це іскровий розряд.

Γ Це коронний розряд.

3. У якому з приладів, зображених на рисунках, можна створити напрямлений рух заряджених частинок тільки в одному напрямку?

А У резисторі.

Б У конденсаторі.

В У напівпровідниковому діоді.

Γ У лампі денного світла.

БІБЛІОГРАФІЯ

1.Бугаёв А.И. Методика преподавания физики в средней школе: Теорет. основы / А.И. Бугаёв // Учебное пособие для студентовпед. ин-тов по физ.-мат. спец. – М.: Просвещение, 1981. – 288 с.

2.Бургун І.В. Розвиток навчально-пізнавальних компетенцій учнів основної школи в навчанні фізики: монографія / І.В. Бургун. – Херсон: Грінь Д.С., 2014. –528 с.

3.Выготский Л.С. Педагогическая психология / Л.С. Выготский // [под ред. В.В. Давыдова]. –М.: Педагогика, 1991. –480 с.

4.Головко Д. Б., Рего К. Г., Скрипник Ю. О. Основи метрології та вимірювань: Навчальний посібник. — К.: Либідь, 2001. — 408 с. ISBN 966-06-0195-6.

5.Державний стандарт базової і повної загальної освіти, затверджений постановою Кабінету Міністрів України від 23 листопада 2011 р. No 1392. [Електронний ресурс] //mon.gov.ua/ua/activity/education/56/692/ state_standards/.

6.Дудніков А. А. Основи стандартизації, допуски, посадки і технічні вимірювання: Підручник — К. : Центр навчальної літератури, 2006. — 352 с. ISBN 966-364-303-Х

7.Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Східний видавничий дім, 2004—2013.

5.Новікова І.М. Моделювання процесу діяльності вчителів фізики / І.М. Новікова // Вісник Чернігівського національного педагогічного університету. Серія: Педагогічні науки. – 2015. – Вип. 127. – С. 132–139.

8.Пінчук О.П. Формування предметних компетентностей учнів основної школи в процесі навчання фізики засобами мультимедійних технологій: автореф. дис. канд. пед. наук / О.П. Пінчук; Національний педагогічний університет імені М.П. Драгоманова. - К., 2011. - 20 с.

9.Чайковська І.А. Структура, зміст і модель формування предметних компетентностей з фізики в учнів старшої школи. Збірник наукових праць Кам'янець-Подільського національного університету ім. Івана Огієнка21 (2015): C 300-303.