Электр тогының күші

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 6 бет
Таңдаулыға:

Дәріс тақырыбы: Ток күші, кернеу, кедергі.

Жоспар:

Электр тогы. Электр тогының күші.
Кернеу жөніндегі ұғым. Кернеу бірлігі.
Тізбек бөлігіне арналған Ом заңы.

1. 8 сыныпта электр тогының анықтамасын электр зарядттарының тәртіптелген қозғалысы деп анықтау керек. Алйда тұрақты токты оқып үйрену барысында барлық негізгі ұғымдарды негізінен металдардағы электр тогы мысалымен енгізген жөн. Бұл жағдайда электр тогы- еркін электрондардың электр өрісінің әсерімен тәртіптелген электр тогы деп анықталады.

Бұл ұғымды бір қатар тәрбиелер негізінде қалыптастырады. Бұл үшін ең алдымен зарядталған электроскоптан зарядталмаған электроскопқа электр зарядтарының өткізгіш бойымен ағып өтуіне арналған тәжірибе жасалады. Ол үшін екі электрометр алып, алдынғы біреуін зарядтайды. Электрометрлерді металл шыбіқпен қосып, электр зарядының бір электрометрден екіншісіне берілетіндігіне көз жеткізеді.

Егер электрометрлер және зарядтардың ағуының индикаторы ретінде нион лампасы қолданылса, тәжірибені әлсірек етіп қоюға болады. Берілген тәжірибені демонстрациялау үшін кондукторларының ара қашықтығы жалғастырулы стерженьнің ұзындығына тең болатын етіп столға екі электрометр орналастырады. Электрленген таяқтардың көмегімен бір шарды зарядтайды. 2-шарды зарядсыз күйінде қолданады. Осы шар бекітілген электрометрдің стрелкасы 0-ді көрсетіп тұра береді. Шарлардың айрығына неон лампасы, мн-5 болса тіпті жақсы, қосылған өткізгішпен жалғастырылады. Мұнда бір мезетте неон лампасының жарқырауы мен бірінші электрометрдің көрсеткішінің азаййып, ал екіншісінің көрсеткішінің көбеюі байқалады. Электрометрдің қөрсетулері тенескеннен кейін лампаның жарқырауы тоқталады. Бақылау уақыты аз болғандықтан, тәжірибені бірнеше рет қайталайды. Нәтижесінде мынадай қорытынды жасалады:өткізгіш бойымен аз уақыттық электр тогы жүреді.

Тоқ көзінің ролі мен оның жұмыс істеу принципін түсіндіру үшін алғашында кондукторларының арасында, кішкентай ұшқындық аралық арқылы болса тіпті жақсы неон лампасы қосылған электрофор машинасымен жасалатын тәжірибелерге жүргізіледі. Машинаның дискілері айналғанда электр зарядтары бөлінеді. өткезгіш ішінде электр өрісі пайда болады да, электрондар орын ауыстыра бастайды, яғни ұзақ уақыт электр тогы жүріп тұрады. Бұдан: зарядтар бөлінген жағдайда ғана электр тогы ұзақ уақыт жүріп тұрады деген қортынды жасалады. Бұл жағдайда өткізгіш ішінде электр өрісі әсерінен электрондар орын ауыстырады. Сонымен ток көзінің ролі- электр зарядтарын бөлу және өткізгіш ішнде электр өрісін қоздыру.

Ток көздерінде энергияның қандайда болмасын бір түрі (механикалық ішкі) электр энергиясына айналатыны түсіндіріледі. Демонстрацияланған тәжірибеде механикалық энергия электр энергиясына айналады.

Әрі қарай токтың бағыты туралы мәселені түсіндірген жөн. Металл өткізгіштерде электрондар токтың қабылданған бағытына қарама-қарсы бағытта қозғалатының оқушыларға ескерту керек.

Мұнан кейін химиялық ток көздерін: гальвани элементтері мен аккумуляторды оқып үйренуге көшу керек.

8 сыныпта химиялық ток көздерінде болатын процестерге түсінік берілмейді. Ток көздері құрылысының сипаттамасымен, жұмыс істеуін көрсетумен, оларды қолданудың кейбір ережелері хабарлаумен және олардың ішіндегі энергия айналуының сипаты туралы жалпы мағұлмат берумен шектелген жеткілікті.

Гальвани элементтерінің ішінен алғашқы тоқ көздері бойынша табылатындары: Вольта элементі мен Лекланшенің құрғақ элементі. Гальвани элементтерінде химиялық энергия электр энергиясына айналады.

Аккумуляторлар - екінші кезектегі ток көздері - қышқылды - сілтілі болады.

2. Ток күші туралы ұғымды енгізуде түтікпен ағатын су аналогиясы пайдалы. Шынында да, судың ток күші туралы түтіктің көлденен қимасынан уақыт бірлігінде ағып өтетін судың массасы бойынша ғана айтуға болады.

Ал электр тоғының күші өткізгіштің көлденен қимасынан уақыт бірлігінде ағып өтетің электр мөлшеріне тең.

Амперді хж (си) жүйесінің негізгі өлшем бірлігі ретінде енгізуде, ток күшінің бірлігін сайлап алуда, оның кез келген әсерін: (жылулық, магниттік немесе химиялық) пайдалану мүмкіндігі болғаны ескеріледі. Қазір ток күшінің оның магниттік әсері бойынша енгізетіні белгілі.

Оқушыларға бұрын токтық магниттік әсері демонстрацияланған болса да, бұл мәселеге қайта оралып, токтардың өзара әсерлерін көрсеткен жөн. Осы мақсатта екі станиол лентасынбір біріне паралелль орналастырып, олардың бойымен ток жүргізеді. Оқушылар металдардағы токтардың бағыттары бірдей болғанда, олар бір біріне тартылатын, ал бағыттары әр түрлі болғанда бірінен- бірі тебілетінін көреді.

Ток күшін өлшеу әдісімен таныстыру үшін демонстрациялық амперметрден және оған тізбектеп қосылған лампадан тұратын тізбек құрастырылады. Лампа қылының қызуы неғұрлым күшті болса, прибордың көрсетуі де соғұрлым елеулі болатынына көңіл аударылады. Демонстрацияланған приборға ұқсас приборлардың көмегімен ток күшінің мәні туралы түсінік алуға болады. бұл прибордың амперметр деп аталатыны және олар тізбекке тізбектеп қосылатыны ескеріледі.

Өтілген материалды бекіту үшін қарапайым электр тізбегін құрастырып, ток күшін өлшеуге арналған лабораториялық жұмыс өткізіледі. Тізбектің әр түрлі орындарындағы тізбекті салыстыру керек деген тапсырманы қойып, жұмысқа зерттелерлік сипатын беруге болады. Осы лабораториялық жұмыстың негізінде оқушыларда, тізбектің тармақталмаған бөлігінің кез келген қимасындағы ток бірдей екендігі туралы, айқын түсінік қалыптасуы керек: оқушылардың кейде бұл тақырып бойынша негізінен өрнегімен есептер шығаруға болады.

3. 8сынып физика курсындағы ең қиын түсініктің бірі-кернеу. 8сынып оқулығында кернеу, токың пайда болуының себептері болып табылады, электр өрісін сипаттайтың шама ретінда енгізілген. Бұған әртүрлі екі электр лампасының қылдарында бірдей ток тұрақталатын тәжірибемен түсінік беріледі. Осы лампалардың жарықталуының түрліше болуы немен түсіндіріледі? Бұл сұраққа жауап бере отырып, оқулықтың авторлары, ток күшімен қатар тағыда бір шаманы - лампадағы кернеуді де, есепке алу керек деген қортындыға келеді. Осыдан кейін тізбектің қандайда болмасын бір бөлігінен өтетін бір кулон электр мөлшерінің жұмысын осы бөліктің ұшатарындағы кернеу деп атау қабылданғаның айтады.

Кернеудің электр өрісін сипаттайтынына оқушылардың көзін жеткізу керек.

Кернеу ұғымын қалыптастыруды мынадай кезеңдерге бөлу ұсынылады:

ток көздерінің кернеуі туралы түсінік беру;
Кернеудің ток көзі тудыратын электр өрісін сипаттайтынын көрсету.
Тізбек бөлігіндегі кернеу туралы ұғымды енгізу.

Кернеу ұғымын енгізудің бірінші кезеңі шамамен мынадай болып. Токтың әртүрлі әсеріне шығындалаын энергияны үздіксіз толықтырып тұратын ток көзі болса, электр тогы ұзақ уақыт жүзіп тұра алмайтындығын оқушыларға ескертіледі. Әрі қарай ток көзінің тізбекте ток тудыру «қабілетін» сипаттау қажеттігі туралы айтылады. Сілтілі аккумулятордан 3, 5В лампалардан және жалғастырушы сымдардан тізбек құрастырылады. Алдымен ток көзі ретінде сілтілі аккумулятордың бір қалбырын алады. Лампы жанбайды. Сонан соң сілтілі аккумулятордың екі қалбырын алғанда лампаны жояды, бірақ күнгірт болады. Егер үш аккумулятодан тұратын батареяны алсақ, лампа жеткілікті түрде жарық болып жанады. Бұл жағдайда ток көзі лампаның жануына қажетті электр тогын туғыза алатын күйде дейді. әрбір ток көзін кернеу деген ерекше шамамен сипаттауға болды. Қай ток көзі бірдей жағдайларда тізбекте көп ток туғызсса, соның кернеуі көп болады.

Екінші кезенде ток көзі электр өрісінің тудыратының түсіндірген жөн. Ток көзінің кернеуі неғұрлым көп болса, оның тудыратын өрісі де соғұрлым күшті болады. сонымен, кернеу- электр тізбегіне әсер ететің және онда электр тогын тудыратын электр өрісін сипаттайды.

Үшінші кезеңде кернеу ұғымы мен кернеу бірліктерінің дәл анықтамасына көшеді.

Біреуін 127В жарықтандыру желісіне қосылатын, жарықтандыру лампасынан, екіншісі 4, 5В батарейкадан қоректендірілетін қалта фонарының лампасынан тұратын екі тізбек құрастырылады. Егер жарықталыну лампасы 25Вт болса, онда шамамен екі лампадағы ток(0, 2А) бірдей болады, ендеше, уақыт бірлігенде лампалардан бірдей электр мөлшері ағып өтеді. Бірақ жарықтандыру лампасы қалта фонарының лампасына қарағанда жарықты әлденеше есе көп шығарады.

Қалта фонарының лампасына қарағанда, жарықтандыру лампасынан белгілібір электр мөлшері өту үшін көп мөлшерде энергия қажет болатыны өзінен-өзі түсінікті. Жарықтандыру лампаны тұтынатын қуат қалта фонары тұтынатын қуатқа қарағанда көп.

Мұнда тағы да екі тізбекте ток бірдей, бірақ тізбектердің ток көздерінде айырмашылық бар, кернеулері екені айта кеткен жөн. «Кернеу берілген электр тізбегі учаскісінен электр мөлшері бірлігі қозғалғанда қанша электр энергиясы шығындалатының көрсетеді. ( мұндағы А-жұмыс, Е-энергия, Р-қуат ) » сонан соң кернеу бірлігі вольтқа анықтама беріледі:

Оқушыларға кернеу вольтампермен өлшенетіндігі және жұмыс істеу принципі амперметрдікіндей екерндігі, бірақ ол тізбекке паралелль қосылатыны туралы айтылады.

кедергі туралы ұғымды мына тәжірибенің негізінде енгізеді. Аккумулятор батареясынан (3 элемент), 1А-ге арналған шунты бар демонстациялық амперметрден, қалта фонарының лампасынан және кілттен тұратын схема құрастырып алады. Жалғастырушы мыс сымдардың көлденен қимасы үлкен әрі қысқа болады. тізбекті тұйықтап, лампаның жарық жанғаны бақыланып, амперметрдің шкаласымен есептеу жүргізеді. Мыс сымды жіңішке және ұзін никель сымымен алмастырып, тәжірибені қайталайды. Сонда лампы аздап жарық шығарады да, амперметр өте аз ток көрсетеді. Тағыда бір никель өткізгішті қосқанда, токтың одан да азайғаның байқайды. Бұдан мынадай қортынды шығуы сөзсіз: өткізгіштер тоққа әсер етеді немесе олар токтың жүруіне кедергі жасайды. Кернеулері бірдей екі өткізгіштің қайсысында ток аз болса, соның кедергісі көп болады.

кедергінің бірлігі 1Ом есебінде ұштарындағы кернеу 1В болғанда 1А ток өтетін өткізгіштің кедергісі алынады. Оқулықта кедергі ұғымын енгізуден бұрын, тізбектегі ток күшінің кернеуге тәуелділігі анықталады. Эксперименттік жолмен ток күшінің кернеуіне пропорционалдығы, ал өткізгіштің өрегімен анықталатың ерекше шема-кедергімен сипатталатыны тағайындалады. Кедергіні осындай жолмен енгізуге болады. оның өзгешелігі мынада, Ом заына дейін кіреді. Кедергі бірлігі Ом-ның анықтамасын енгізгенде қатынасы айқын емес түрде пайдаланылады.

Өткізгіш кедергісінің оның материялына, ұзындығына және көлденен қимасының ауданына байланыстылығын тағайындау үшін, тәжірибе жасауда, төрт сым тартылған ағаш понельден тұратың Главугтехпром приборын падаланған жақсы. Сымдары жақсы көріну үшін, оларды ақ реңкке (фонға) орналастырған жөн.

Тәжірибеге дайындық кезінде, кедергісі ең аз сымдарды қосу керек және гальвонаметрдің стрелкасы бүкіл шкала бойына бұрылатындай болу үшін, мыс сымнан оған сәкес шунт жасалады. Прибордың көрсетуі қосылатын сымдардың кедергісіне ғана емес, сонымен бірге тізбектің жалпы кедергісіне де байланысты болғандықтан, ток көзінің және жалғастырушы сымдардың (проводтардың ) кедергілері қосылатын өткізгіштердікінен едәуір аз болуы керек. Ток көзі ретінде ішкі кедергілері өте аз аккумулятор алынады.

Сәкес өткізгіштерді кезек- кезек қсу арқылы кедергінің олардың материалына, ұзындығына және көлденен қимасының ауданына байланыстылығы, амперметрдің көрсетуі бойынша тағайындалады. Барлық өлшеулерді байқап және нәтижелерді салыстырып отыру оқушыларға оңайға түспейтіндіктен, әрбір тәжірибеге түсініктер беріледі және қортындыларды тақтаға, оқушылардың дәптерлеріне жазып отыру керек.

Егер дайын прибор жоқ болса, онда екі бөлек набор: біреуі-ұзындықтары мен қималары бірдей әр түрлі материалдардан жасалған сымдардан, ал екіншісі- бір материалдан жасалған және ұзындығы мен қимасы бірдей екі сымнан тұратын екі прибор әзірлеген жақсы.

Бірінші прибормен кәдімгі әдіс бойынша өткізгіш кедергісінің оның материалына тәелділігі көрсетіледі және өткізгіштің меншікті кедергісі ұғымы енгізіледі; екіншісімен өткізгіш кедергісінің оның геометриялық өлшемдеріне тәелділігі демонстроциаланады. Бұл үшін алдымен бір сымды қосады, сонан соң оларды тізбектеп және паралелльдеп қосады.

Тәжірибелер негізінде өткізгіштердің кедергісі олардың материалдарына, ұзындығына тура пропорционао, ал көлденен қимасы ауданына кері пропорционал тәуелділікте болады деген қортынды жазылады.

Әрі қарай өрнегін енғізіп, шамасының физикалық мағынасын түсіндіреді. Меншікті кедергілер таблицасын қарастырып, мыс: мына Ом мм ² \м жазу нені көрсететінің анықтайды. Оқушылар бұл жазудың, ұзындығы 1м, ал көлденен қимасы 1мм ² темір өткізгіштің кедергісі 0, 098 Ом болады дегенді білдіретінің мүдірмей айтулары керек.

СИ бірлігінде меншікті кедергі атауы Ом*м;

Өтілген материалды тереңдету және бекіту үшін ең алдымен мынаған ұқсас сапалық есептеу шығарылады:

бір бөлек сымды екіге бөліп, бөліктерді өзара еседі. өткізгіштің кедергісі қалай өзгереді?
Кедергісі R сымды созғыш станок арқылы өткізу нәтижесінде оның қимасы екі есе кемиді де, ал оның көлемі өзгермейді. Сымның кедергісі неге тең?

тәуелділігін есептеуге берілген есептерді алгебралық жолмен тенеді. Оқулықта бұл теңдеулік тізбек бөлігіне арналған Ом заңынан кейін баяндалады. Онда осы тәуелділікке берілген есептер ұсынылады. тәуелділігінің тізбек бөлігі үшін Ом заңынан бұрын берген жөн деп есептейміз. Бұл жағдайда есеп шығару Ом заңын оқудан кейін сабақтарға ған жинақталмай, барлық сабақтарға біркелкі бөлінеді.

4. Омның тізбектің учаскісіне арналған заңы түрінде эксперимент жүзінде тағайындалады. Мынадай түрде жинақталатың, тәжірибелер мен қондырғылардың әрқайсысының өзіне тән сипаттамалары бар.

а) резисторларын ауыстыру жүзеге асырылатын қондырғылармен жасалатын тәжірибе;

б) демонстрациялық кедергілер магазинімен жасалатын тәжірибе және демонстрациялық реохордпен жасалатын тәжірибелер. Осы тәжірибелердің бәрінде демонстрациялық амперметрлер мен вольтметрлер қолданылады.

Демонстрацианы алдымен ток көзі есебінде сілтілі аккумулятордың бір қалбырын, онан соң тізбектеп қосылған екі қалбырын және тағы басқаларын ала отырып жүргізуге болады. Алайда тізбекке қосымша реостат қосып, оның жәрдемімен зерттелетін тізбектің бөлігіне дәл 1В, 2В, және т. б. кернеу ала алғанда ғана ең жақсы нәтиже шығады.

Демонстрациялық кедергілер магазинімен тізбек учаскіне арналған Ом заңы бойынша жасалатын оқушыларға анағұрлым түсінікті тәжірибені толығырақ сипаттайық.

Ток көзін, кедергілер магазинің, амперметрді, реостаттың және ажыратқышты тізбектеп қосады. Амперметрге 3А арналған шунт, вольтметрге 5В арналған қосымша кедергі қосып және ол приборға арналған қосымша кедергі қосып және осы приборға сәкес шкала дайындайды. Сырғымалы контактісі бар реттегіш тәжірибеде қосымша рөл атқарады бұл туралы оқушыларға қысқаша айтқан жөн. Барлық тұйық тізбектегі қосқыш сымдарды бір түсті, ал вольтметрді басқа түсті сыммен қосқан жөн.

Демонстрацияны екі кезеңге бөліп жүргізеді. Ең алдымен берілген тізбектің учаскісіндегі кернеу тұрақты болғанда, токтың тізбек бөлігіндегі кедергіге тәуелділігі тағайындалады. Бұл үшін кедергілер магазинінің жәрдемімен тізбектегі кедергіні біртіндеп 1, 2 және 4Ом етіп өзгертеді. Магазиннің кедергісін өзгерткен кезде тізбек бөлігіндегі кернеуді реостаттың жәрдемімен тұрақты, мысалы, 2В етіп ұстайды. Тәжірибенің негізінде 1-кестені жасайды.

1-кесте