Закон Ома для замкнутой цепи

УРОК № 8
ТЕМА: ЗАКОН ОМА ДЛЯ ЗАМКНУТОЙ ЦЕПИ.
ЦЕЛИ:
1. Усвоить законы постоянного тока для
цепи, содержащей источники тока.
2. Развитие аналитического мышления,
умений классифицировать и рассчитывать
электрические цепи, содержащие источники
тока..
3. Расширение политехнического кругозора.
ТИП УРОКА: комбинированный.
ВИД УРОКА: диалог-общение.
ХОД
У Р О К А.
I Организационный момент:
1. Сообщение темы и целей урока.
2. Опорные понятия:
• Замкнутая цепь с одним источником тока.
• Внешнее сопротивление цепи.
• Внутреннее сопротивление источника тока.
• Закон Ома для цепи с одним источником.
• Закон Ома для цепи с несколькими
источниками тока.
II Опрос:
1. Задача 5 стр. 31(на доске заготовить на перемене).
Найти напряжение и силу тока на резисторах 6 Ом и 8 ом.
3А
a
c
3 Ом
6 Ом
3А
8 Ом
3 Ом
b
2 Ом
d
1. Ucd = 3 А • 4 Ом = 12 В,
2. 12 В / 6 Ом = 2 А,
3. 3 А – 2 А = 1 А,
4. 1 А • 8 Ом = 8 В.
2 + 8 + 2 = 12 Ом,
2 Ом
6 • 12 / (6+12) = 4 Ом
2. Фронтально: законы соединений.
R1
R2
R3
V
V
V
А
I
.
R1
А
R2
А
R3
А
V
.
А
I
V
III Изложение темы
урока:
1. Что происходит при замыкании
источника тока каким-то
резистором?
2. Чему равна разность
потенциалов между полюсами
источника тока в разомкнутой
цепи, в замкнутой цепи?
(см. урок №5)
3. Что называют внешним
сопротивлением – R?
4. Что называют внутренним
сопротивлением – r?
r
I
_ +
ξ
R
• по цепи течёт ток
• UR= ξ – цепь разомкнута.
• UR= ξ – IAcI /q – цепь замкнута
•IAcI /q = Ir – работа сил сопротивления
внутри источника тока.
R – сопротивление, подключённое к источнику тока – внешнее
сопротивление. Падение напряжения на внешней цепи
UR= IR
т. к. сопротивлением подводящих проводов в данном случае можно
пренебречь.
r – внутреннее сопротивление – это сопротивление источника тока.
5. Чему равна работа сил
сопротивления при перемещении
единичного заряда от отрицательного
полюса к положительному внутри
источника тока? (см. урок № 5)
6. Что в итоге имеем?
•… разности потенциалов
на внутреннем участке
цепи IAcI /q = Ir .
UR= ξ – IAcI /q,
UR= IR,
IAcI /q = Ir.
Получаем: IR = ξ - Ir,
ξ = IR+ Ir, ξ = I (R + r).
I = ξ / (R+r) – Закон Ома для замкнутой цепи.
Сила тока в замкнутой цепи прямо пропорциональна
ЭДС источника тока и обратно пропорциональна
полному сопротивлению цепи.
Слайд 14
Рассмотрим участок цепи, содержащий источник тока.
Для участка цепи, содержащего ЭДС, закон
Ома записывается в следующей форме:
IR = U12 = φ1 – φ2 + ξ
= Δφ12 + ξ .
слайд14
Это соотношение принято
называть обобщенным
законом Ома.
Участок цепи (cd) является однородным.
По закону Ома IR = Δφcd.
Участок (ab) содержит источник тока с
ЭДС, равной ξ. По закону Ома для
неоднородного участка, I r = Δφab + ξ.
Сложив оба равенства, получим:
I (R + r) = Δφcd + Δφab + ξ.
Но Δφcd = Δφba = – Δφab.
Поэтому
I (R + r) = ξ
– Закон Ома для
замкнутой цепи.
Найдём разность потенциалов на
полюсах источника тока:
1. Если внешняя цепь разомкнута,
то, разность потенциалов на
полюсах разомкнутой батареи
равна ее ЭДС. Δφba = ξ
2. Если внешнее нагрузочное
сопротивление R включено и через
батарею протекает ток I,
то разность потенциалов на
ее полюсах становится
равной Δφba = ξ – I r = I R
3. Если внешнее сопротивление R
равно нулю, то возникает короткое
замыкание,
и разность потенциалов на
полюсах батареи равна 0.
Δφba = 0.
Это очень важно знать!!!
Сила тока короткого замыкания – максимальная сила тока, которую
можно получить от данного источника. У источников с малым
внутренним сопротивлением ток короткого замыкания может быть
очень велик и вызывать разрушение электрической цепи или
источника. Например, у свинцовых аккумуляторов, используемых в
автомобилях, сила тока короткого замыкания может составлять
несколько сотен ампер. Особенно опасны короткие замыкания в
осветительных сетях, питаемых от подстанций (тысячи ампер). Чтобы
избежать разрушительного действия таких больших токов, в цепь
включаются предохранители или специальные автоматы защиты
сетей.
В ряде случаев для предотвращения опасных значений силы тока
короткого замыкания к источнику подсоединяется некоторое внешнее
балластное сопротивление. Тогда сопротивление r равно сумме
внутреннего сопротивления источника и внешнего балластного
сопротивления.
Слайд 14
При расчёте более сложных электрических цепей, содержащих
слайд14
несколько источников тока применяются правила Кирхгофа.
1. Алгебраическая сумма сил токов
для каждого узла в разветвленной
цепи равна нулю:
I1 + I2 + I3 + ... + In = 0.
В разветвленной цепи всегда можно
выделить некоторое количество
замкнутых путей, состоящих из
однородных и неоднородных
участков. Такие замкнутые пути
называются контурами. На разных
участках выделенного контура
могут протекать различные токи.
На рис. представлен простой
пример разветвленной цепи.
Цепь содержит два узла a и d, в
которых сходятся одинаковые токи;
поэтому только один из узлов
является независимым (a или d).
В цепи можно выделить три контура
abcd, adef и abcdef. Из них только
два являются независимыми
(например, abcd и adef), так как
третий не содержит никаких новых
участков.
слайд14
Второе правило Кирхгофа является следствием закона Ома.
Запишем обобщенный закон Ома для участков, составляющих контур abcd.
Для этого на каждом участке нужно задать положительное направление
тока и положительное направление обхода контура. При записи
обобщенного закона Ома для каждого из участков необходимо соблюдать
определенные «правила знаков»,
Для участков контура abcd обобщенный
закон Ома записывается в виде:
Для участка bc: I1R1 = Δφbc – ξ1.
Для участка da: I2R2 = Δφda – ξ2.
Складывая левые и правые части этих
равенств и принимая во внимание, что
Δφbc = – Δφda , получим:
I1R1 + I2R 2 = Δφbc + Δφda– ξ1– ξ2 = – ξ1– ξ2.
I1R1 + I2R 2 = – ξ1– ξ2.
(1)
Аналогично, для контура adef можно
записать:
I3R3 – I2R 2 = ξ3 + ξ2. (2)
Данные выражения (1) и (2) представляют собой математическую
запись второго правила Кирхгофа. Сформулируйте это правило.
Второе правило Кирхгофа: алгебраическая сумма произведений
сопротивления каждого из участков любого замкнутого контура
разветвленной цепи постоянного тока на силу тока на этом участке
равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура.
слайд14
IV Домашнее задание: :
§ 11. № 1, 3 стр.40.
V Закрепление:
1. Закон Ома для однородного участка цепи.
Слайд 7
2. Закон Ома для полной цепи.
Слайд 7
3. Закон Ома для участка цепи, содержащего
источник тока.
Слайд 7
4. Первое правило Кирхгофа.
Слайд 11
5. Второе правило Кирхгофа.
Слайд 13
6. Какие правила знаков необходимо
соблюдать при записи обобщённого
закона Ома?
Слайд 12
VI. Самостоятельная работа
1 вариант
2 вариант
1. Как будет выглядеть закон Ома для случая,
когда внешнее
сопротивление много
больше внутреннего
R>>r
I=ξ/R
2. Что называется
внешним
сопротивлением?
Сопротивление
цепи, подключённой
к источнику тока.
_ +
r ξ
I
R
3. Записать
закон Ома для
участке цепи bc
I1R1 = Δφbc – ξ1.
VII. Подведение итогов
при коротком
замыкании, R = 0
I=ξ/r
2. Что называется
внутренним
сопротивлением?
Сопротивление
источника тока.
3. Записать
закон Ома для
участке цепи ef
I3R3 = Δφef + ξ3.
Слайд 14
Сегодня вы укрепляли свою память,
строили умозаключения,
анализировали и делали обобщения,
формулировали выводы.
Будущие энергетики, Вы узнали
самые главные законы электрических
цепей.
Хорошего Вам отдыха на перемене и
успехов на других уроках.
У Вас всё сегодня получится!