В каком классе изучают закон ома: Закон Ома. Физика. 8 класс. Разработка урока

Содержание

Закон Ома. Физика. 8 класс. Разработка урока

Тип урока: изучение нового материала.

Цели:

  • образовательные: установить зависимость между силой тока, напряжением на однородном участке электрической цепи и сопротивлением этого участка, сформулировать закон Ома для участка цепи, научиться применять его при решении задач;
  • развивающие: развивать умения сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты экспериментов; продолжить формирование умений пользоваться теоретическими и экспериментальными методами физической науки для обоснования выводов по изучаемой теме и для решения задач.
  • воспитательные: воспитывать чувство уважения к товарищу при работе в группах, учащиеся должны убедиться в том, что: законы физики являются отражением тех связей, которые существуют в природе.

Задачи (шаги, с помощью которых достигаются цели урока):

  • усвоить, что сила тока прямо пропорциональна напряжению на концах проводника, если при этом сопротивление проводника не меняется;
  • усвоить, что сила в участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению, если при этом напряжение остается постоянным;
  • знать закон Ома для участка цепи;
  • уметь определять силу тока; напряжения по графику зависимости между этими величинами и по нему же – сопротивление проводника;
  • уметь наблюдать, сопоставлять, сравнивать и обобщать результаты демонстрационного эксперимента;
  • уметь применять закон Ома для участка цепи при решении задач;
  • отрабатывать навыки проверки размерности;
  • отрабатывать навыки соотношения полученных результатов с реальными значениями величин.

Использованные источники (книги с указанием автора, названия, издательства, года издания; ссылки на сайты, с которых была взята информация для урока):

  1. Физика, 8 класс, А. В. Перышкин, М., Дрофа, 2013
  2. Физика – юным, М.: Просвещение, 1980
  3. http://copypast.ru/2009/02/05/forfriend-1-soljonyjj_ogurec__nashe_vsjo.html
  4. http://images.yandex.ru/yandsearch?text=фото соленых помидор&rpt=simage&p=4&img_url=www.good-cook.ru%2Fi%2Fbig%2F8%2F1%2F813c28ab0918ad33343e242488168abd.jpg&
  5. http://images.yandex.ru/yandsearch?text=фото%20батарейки8&stype=image&noreask=1&lr=37

Ход урока

1. Актуализация знаний. (Сценка)

1 ученик: «Ура, свобода! Семь уроков закончилось. Пойдем домой»

2 ученик: «Вы сейчас дома что будете делать?»

3 ученик: « Я сяду за компьютер, пока родители не пришли с работы. А то они твердят одно и то же: «Ты уроки делал? На носу экзамены? Как будто мне больше нечем заняться»

1 ученик: «А я обед разогрею в микроволновке. Кушать хочется»

2 ученик: «А я телек посмотрю, а то что – то я сегодня устал»

3 ученик: « Не мудрено, семь уроков!!!Бедные, мы бедные. Все в голове перемешалось: суффикс, алгоритм, биоценоз, дифференциация, интеграция, синтез…»

1 ученик: каждый учитель думает, что его предмет самый важный, вот и требует с нас по полной. А у нас голова то одна»

2 ученик: «Ты прав. Вот сегодня, например, Наталья Викторовна весь урок говорила одно и то же: «Электричество нужно. Электричество важно. Что в нем такого важного и нужного? »

(Далее звучит сообщение о том, что из-за непогоды произошел обрыв проводов и приостановлена подача электричества)

1 ученик: «Что же мы теперь будем делать? Я кушать хочу!

2 ученик: «А я теперь на новый уровень в игре не пройду»

3 ученик: «И телевизор не посмотришь. Серию любимого сериала пропущу»

2. Проверка знаний

№1. На рисунке 1 изображены условные обозначения, применяемые на схемах. Каким номером обозначены?

  • пересечение проводов ключ?
  • электрический звонок
  • плавкий предохранитель
  • соединение проводов?

1. Первым.

2. Вторым

3. Третьим

4. Четвертым 

5. Пятым


Какое слово лишнее в цепочке слов: источник тока, соленый огурец, соленый помидор? (Лишнего слова нет. Это все источники тока. Демонстрация действия источников)

№2. Из каких частей состоит электрическая цепь, изображенная на рисунке?


1. Элемент, выключатель, лампа, провода.

2. Батарея элементов, звонок, выключатель, провода.

3. Батарея элементов, лампа, выключатель, провода.

 По истечении времени, отведенного для выполнения проверочной работы, учитель собирает карточки и ответы учащихся.

3. Актуализация опорных знаний

№3. А теперь проверим, как вы видите нарушения в составлении электрических цепей.

Перед вами две схемы


1. Почему не горит исправная лампа в первой цепи при замыкании ключа? (Рис. 1)

Ответ учащихся.

Эталон ответа. Электрическая цепь имеет разрыв. Чтобы лампа загорелась, в цепи должен существовать электрический ток, а это возможно при замкнутой цепи, состоящей только из проводников электричества .

Учитель. А чем проводники отличаются от непроводников или изоляторов?

Ответ учащихся.

Эталон ответа. Проводники – такие тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному. А в изоляторах такие переходы невозможны, и лампа загорается.

Приглашается ученик, который дал правильный ответ и он, устранив разрыв, демонстрирует правильный ответ. Лампа загорается.

2. Почему не звенит звонок во второй цепи при замыкании цепи? (Рис. 2)

Ответ учащихся.

Эталон ответа. Для получения электрического тока в проводнике, надо в нем создать электрическое поле. Под действием этого поля свободные заряженные частицы начнут двигаться упорядоченно, а это и есть электрический ток. Электрическое поле в проводниках создается и может длительно поддерживаться источниками электрического поля.

Электрическая цепь должна иметь источник тока. Подключаем цепь к источнику тока и звонок звенит.

Приглашается ученик, который дал правильный ответ и он, подсоединив к цепи источник тока, демонстрирует правильный ответ.

№4. Где надо расположить источник тока, чтобы при замыкании ключа К1 зазвенел звонок, а при замыкании ключа К2 загорелась лампа? (Рис. 3)


Ответ учащихся.

Эталон ответа. Источник тока необходимо располагать параллельно ветвям, содержащим звонок и лампочку.

4. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

  1. Зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.
  2. Закон Ома.
  3. Применение закона Ома.

А). Электрический ток в цепи – это направленное движение заряженных частиц в электрическом поле. Чем сильнее действие электрического поля на эти частицы, тем и больше сила тока в цепи. Но действие поля характеризуется напряжением. Поэтому можно предположить, что сила тока зависит от напряжения. Эту зависимость можно установить экспериментально.

Эксперимент показывает, что во сколько раз увеличивается напряжение, приложенное к проводнику, во столько же раз увеличивается сила тока в нем. Эту зависимость желательно проиллюстрировать графически – построить график зависимости I = f(U).

Б). Закон Ома для участка цепи можно установить экспериментально:


Существует много описаний соответствующих опытов и установок, которые можно сгруппировать следующим образом:

а) опыты с установкой, в которой осуществляется замена резисторов;

б) опыты с демонстрационным магазином сопротивлений;

в) опыты с демонстрационным реохордом.

Во всех этих опытах применяют демонстрационные амперметр и вольтметр. Работу проводят в группах в два этапа. Сначала устанавливают зависимость силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на данном участке цепи. По результатам этого опыта обнаруживают обратно пропорциональную зависимость силы тока от сопротивления проводника:


На втором этапе, не меняя сопротивления, измеряют силу тока при разных значениях напряжения на данном участке цепи. По результатам этого опыта устанавливают прямую пропорциональную зависимость силы тока от напряжения:

I ~ U

Результаты обоих опытов обобщают и формулируют закон Ома для участка цепи:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональнa его сопротивлению.

В). Применение закона Ома.

После установления закона Ома целесообразно закрепить его понимание решением соответствующих задач. Учащиеся должны из закона Ома  получать производные формулы:  и U = I · R.

Кроме того, необходимо научить учащихся решать комбинированные задачи с использованием зависимостей 

5. Решение задач

Для самостоятельного решения в классе можно предложить следующие несложные задачи:

Задача 1 (устно)

Какое напряжение надо создать на концах проводника, сопротивлением 20 Ом, чтобы в нем возникла сила тока 0,5 А? (Ответ: 10В)

Задача 2

На цоколе электрической лампы написано 3,5 В; 0,28 А. Что это значит?

Найдите сопротивление спирали лампы. (Ответ:12.5Ом )

Задача 3

При напряжении 220 В сила тока в резисторе равна 5 А. Какой будет сила тока, если напряжение уменьшится на 10 В? (Ответ: 44 Ом; 4.5 А )

6. Защита творческих проектов

За 2-3 недели до проведения мероприятия класс делится на группы по 4-5 человек.

Каждая группа получает задание: выполнить проект в виде макета. На макете может быть изготовлено то, что интересует больше всего ее членов. Например, спортивный зал или красивый уголок парка. Обязательное условие – использовать в проекте электрические цепи.

Настал момент, когда каждая группа может продемонстрировать домашнее задание (3 группы.)


А сейчас мне хотелось бы вспомнить об одном ученом.

Конец XVIII века, Франция, город Лион, дом одного из коммерсантов. Немного странно, но все же заглянем внутрь. В библиотеке мы видим 14-летнего мальчика. Он в совершенстве владеет латынью, очень много времени проводит за книгами, и уже успел изучить 20-томовую энциклопедию Дидро и Даламбера. Не посещая школу, этот мальчик смог получить всестороннее образование, благодаря огромному трудолюбию и настойчивости. Этому мальчику предстоит вскоре стать всемирно известным ученым. Кто же это? И какое отношение он имеет к нам, а также империи тока.

О каком ученом идет речь?

Этим ученым является АНДРЕ-МАРИ АМПЕР.

А вспомнила я о нем не только потому, что он имеет непосредственное отношение к электричеству, но и для того, чтобы обратить ваше внимание на целеустремленность подростка, огромное желание приобретать знания. В наше время для вас созданы все условия для успешного обучения, поэтому мне хотелось Вам, мои ученики, пожелать воспитать в себе целеустремленность в достижении поставленных целей и огромного трудолюбия.

Науку все глубже постигнуть стремись,
Познанием вечного жаждой томись.
Лишь первых познаний блеснет тебе свет,
Узнаешь: предела для знания нет.

Фирдоуси, персидский поэт,
940-1030 гг.

Домашнее задание:

  1. § 42, 44 учебника; вопросы и задания к параграфам.
  2. Выполнить упражнение 19 (1-4), с. 102-103 учебника.

Урок физики в 8-м классе по теме “Работа электрического тока”

Урок разработан и проведён по программе, учебнику А.В. Перышкина и Н.А. Родиной в технологии, органично сочетающей в себе достоинства личностно-ориентированного обучения и практической направленности, что позволяет:

  • построить структуру урока, основываясь на социальном и прошлом учебном опыте учащихся;
  • грамотно выстроить цепочку мотивации учебного труд;
  • дать возможность на личностном уровне погрузиться в мир новых знаний и проявить себя каждому учащемуся;
  • направить на личность ребёнка, создание атмосферы сотворчества детей, детей и педагога, детей и “учебного материала”.

Урок структурно выдержан по методам формам и приёмам работы – развивающий, способствующий активному участию каждого ученика в получении ЗУНов, а наиболее способным для достижений более сложных целей – формирования УМов (убеждений, мнений), позволяющий открыть дорогу к самостоятельному познанию.
Это создаёт своего рода творческое состояние учащихся на уроке, способствует аргументированным действиям и рассуждениям детей.
Со стороны учителя господствуют субъект-субъектные отношения, что раскрепощает детей, раскрывает простор творчеству, фантазии. Для каждого ученика становятся ясным его достижения и его пробелы.
Учитель группирует для себя проблемы, над которыми нужно работать с каждым учащимся индивидуально. Урок имеет целостное восприятие, демонстрирует ранее приобретённые знания, умения, навыки школьников, отражает развитие их способностей к самооценке. Несёт хороший заряд воспитательного воздействия – мотивированного учебного труда с анализом его составляющих, выводами.

Тема: Работа электрического тока.

Цели:

  • ввести понятие работы электрического тока;
  • развитие практических навыков работы с физическими приборами;
  • воспитание исследовательских навыков и качеств личности.

Оборудование: демонстрационные вольтметр, амперметр, вольтметр, источник питания, линейка, фотоэлемент, реостат, ключ, соединительные провода.

Понятия: электрический ток.

Тип урока: изучение нового материала.

ХОД УРОКА

I. Изучение нового материала.

1). Повторение физических величин изученных на предыдущих уроках.

Учитель. На предыдущих уроках мы занимались изучением различных электрических явлений, познакомились с важными физическими величинами, без которой невозможно изучение новой темы. Напомните, о какой физической величине шла речь?

Ученик. Сила тока, напряжение, сопротивление.

Учитель: Мы также познакомились и с основными физическими законами, связанными с прохождением тока по проводникам. Какие это законы?

Ученик. Закон Ома, законы распределения тока и напряжения при параллельном и последовательном соединении проводников.

2) Механическая работ а.

Учитель. Сегодня на уроке мы продолжим изучение электрических явлений. Вначале попытаемся вспомнить то, что вы хорошо уже знаете и что поможет вам понять новую тему. Давайте проведем небольшой эксперимент. Соедините ладони, и быстро потрите их друг о друга. Что, вы, почувствовали?

Ученик. Они нагрелись за счет силы трения. Наши ладони перемещались друг относительно друга, а значит, совершали работу. Затраченная работа равна произведению силы трения на перемещение.

Учитель. А совершалась ли работа, когда вы писали ручкой?

Ученик. Да, она совершалась мускульной силой руки.

Учитель. Итак, в обоих случаях была совершена работа, так как наличествует сила и перемещение. С понятием работы вы уже неоднократно сталкивались в обыденной жизни. Этим словом мы называем всякий полезный труд рабочего, инженера, врача, учителя. Ваша работа – это тоже работа. Но в физике понятие работа несколько иное. Работа – это определенная физическая величина. Давайте проведем еще один простой опыт.
Шарик падает с высоты ____ до высоты ____ (условно считаем эту высоту нулевой) Будет ли совершена в этом случае работа?

Ученик. Работа будет совершена, так как на шарик действует сила тяжести и под действием этой силы он совершает перемещение.

Учитель. А как рассчитать эту работу?

Ученик. По формуле A = mgh

(На доске таблицы)

Учитель. А что такое h в этой формуле? Ведь это путь, пройденный шариком, следовательно, он равен разности начальной и конечной высот
h = h1 – h2. Поэтому мы можем записать: A = mgh1 – mgh2

Если mgh = П – потенциальная энергия тела на высоте h, то совершенная работа равна изменению потенциальной энергии тела. А что произошло с полной механической энергией тела?

Ученик. Она не изменилась. Сумма кинетической и потенциальной энергии тела на высоте h3 равна этой сумме на высоте h2.

Таким образом, энергия перешла из одного вида в другой.

3). Изменение и превращение энергии при электрических явлениях.

Учитель. Теперь мы сможем сделать с вами вывод о том, что работа характеризует изменение энергии и превращение одного вида энергии в другой. Давайте обсудим, может ли происходить изменение и превращение энергии при электрических явлениях. Обратимся к опытам, которые я вам сейчас покажу, а вы будете мне помогать. Посмотрите на доску. На ней висит табличка, где указаны лишь некоторые примеры тех превращений энергии, которые могут происходить при электрических явлениях. Выбирая правильный ответ и поднимая сигнальную карточку с номером (их пять у каждого из вас), вы будете отвечать мне на вопрос о том, какие превращения энергии вы наблюдали в том или ином опыте.

Взаимопревращения видов энергии

  1. Электрическая в механическую.
  2. Электрическая в электромагнитную.
  3. Тепловая в электрическую.
  4. Световая в электрическую.
  5. Электрическая в звуковую.

Демонстрация

а) действие фотоэлемента;
б) действие термопары;
в) работу электромиксера;
г) действие электромагнита;

Учитель. При электрических явлениях могут происходить различные превращения одного вида энергии в другой.Какой вывод можно сделать из этого?

Ученик. Раз происходит превращение одного вида энергии в другой, то совершается работа.

Учитель. В электрической цепи мерой превращения электрической энергии является работа электрического тока.

4). За счет чего совершается работа электрического тока?

Ученик. Она совершается за счет энергии электрического тока.

Учитель. – Что такое электрический ток?
– Что необходимо, чтобы создать ток в проводнике?
– Чем создается электрическое поле?
– Какая сила действует на заряженные частицы в проводнике и приводит их в упорядоченное движение?

Вывод: движение электронов вызывается действием силы электрического поля следовательно, сила электрического поля совершает работу.

5). От чего зависит значение работы электрического тока?

СХЕМА ОПЫТА

Чем ярче горит лампочка, тем больше выделяется энергии, а значит, совершается большая работа электрическим током. Этому случаю соответствует большее значение силы тока и больше значение напряжения. Значит, работа зависит от силы тока и напряжения.
Как вы думаете, в каком случае будет выделяться больше тепла: когда лампочка горит длительное время или горит долго?

Ученик. Чем дольше горит лампочка, тем больше выделяется тепла.

Учитель. Верно. Значит, от какой еще величины зависит работа электрического тока?

Ученик. От времени. Чем дольше горит лампочка, тем большая работа будет совершена.

Учитель. Значит, есть еще величина, от которой зависит работа электрического тока – это время. Мы можем записать формулу, по которой рассчитывается работа:

А = U I t

(А) = 1 Дж = 1 А х 1 В х 1 С

6). Получение формулы работы электрического тока из определения напряжения.

Учитель. Можно ли получить эту формулу из известного вам определения напряжения?

(Работа по учебнику А.В. Перышкина, Н.А. Родина).

Посмотрите на рисунки 7, 8 стр. 80. Что в них общего и чем они отличаются?

Ученик. Сила тока одинакова, но лампочки светятся по-разному, так как одна из них питается от сети, а другая от источника постоянного напряжения. Поэтому при одинаковой силе тока на участках цепи, где включена лампочка, при перемещение одного и того же электрического заряда, равно 1 Кл , работа электрического тока различна, так как в цепях разное напряжение. Если напряжение равно 4 В, то заряд в 1 Кл, пройдя от точки А до точки Б, совершит работу 4 Дж, а при напряжении 220 В совершенная работа равна 220 Дж.

Учитель. Что такое напряжение?

Ученик. Это отношение работы тока на данном участке цепи к электрическому заряду, проходящему по этому участку: U=A/q

Учитель. Пользуясь этим определением, мы можем получить формулу для работы. Ведь заряд, прошедший по участку цепи за время t, по определению, равен произведению силы тока на время: q=I t следовательно, A=Uq=UIt

II Закрепление материала.

1). Решение задач.

Гр. А “делай с нами”.

Задача.

Рассчитать, какую работу совершает электрический ток в электродвигателе вентилятора за 30 сек., если при напряжении 220 В сила тока в двигателе равна 0,1 А?

(решается у доски)

Дано: U = 220 В,
I = 0,1 А,
t = 30 с.
А = ?

Решение:
А =U I t,
А = 220 Вх0,1 Ах30 с. = =660 Дж

Ответ: А = 660 Дж

Гр. В “делай как мы”.

Задача.

Какую работу совершает электродвигатель за 1 час, если сила тока в цепи равна 5 А, напряжение на клеммах 220 В и КПД двигателя 80%?

(следует устный разбор)

Дано: t = 1 ч. = 3600 с.,
I = 5 А,
U = 220 В,
КПД = 80%
А = ?

Решение:

А затр. = U I t
А = 220 В х 3600 с. = 3960000 В х А х С = 4 000 000 Дж х 80% : 100 %
А полезн. = 4 000 000 Дж х 80 % : 100 % = 3,2 х 10 3 Дж.

Гр. С “делай лучше нас”.

Задача.

Два проводника сопротивлением по 5 Ом каждый соединены сначала последовательно, а потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4,5 В. В каком случае работа тока за одно и то же время будет больше и во сколько раз?

Учитель. Итак, мы научились вычислять работу. А какие приборы нужны, чтобы ее измерить?

Ученик. Амперметр, вольтметр, часы.

Учитель. Как они включаются в цепь?

Ученик. Амперметр – последовательно, вольтметр – параллельно. При включении приборов необходимо соблюдать полярность.

III. Итог урока.

  • Какую новую физическую величину мы с вами рассмотрели на уроке?
  • От чего зависит работа электрического тока?
  • В каких единицах она измеряется?
  • Какими приборами измеряется работа электрического тока?

IV. Домашнее задание.

Параграф 50 (задачи: для гр. “А” № 6, гр. “В” № 15, гр. “С” № 20).

Физика 8 класс. Закон Ома для участка цепи :: Класс!ная физика

Физика 8 класс. ЗАКОН ОМА ДЛЯ УЧАСТКА ЦЕПИ

Эта зависимость получила название “закон Ома для участка цепи “, т.к. именно Георгу Ому в 1827 г. впервые удалось экспериментально установить зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением.

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна сопротивлению этого участка.


ИНТЕРЕСНО !

Когда немецкий электротехник Георг Симон См положил на стол ректора Берлинского университета свою диссертацию, где впервые был сформулирован этот закон, без которого невозможен
ни один электротехнический расчет, он получил весьма резкую резолюцию. В ней говорилось,
что электричество не поддается никакому математическом описанию, так как электричество
– это собственный гнев, собственное бушевание тела, его гневное Я, которое проявляется в каждом теле, когда его раздражают. Ректором Берлинского университета был в те годы
Георг Вильгельм Фридрих Гегель.

___

Имя Ома увековечено не только открытым им законом. В 1881 г. на Электротехническом съезде в Париже было утверждено название единицы сопротивления «Ом». Далеко не всем известно, что одному из кратеров на обратной стороне Луны присвоено имя Ома, наряду с именами таких великих физиков, как Планк, Лоренц, Ландау, Курчатов.

ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ ?

В 1833 г. Георг Ом был уже известен в Германии, и являлся профессором политехнической школы
в Нюрнберге. Однако во Франции и Англии работы Ома оставались неизвестными. Через 10 лет
после появления “закона Ома” один французский физик на основе экспериментов пришел
к таким же выводам. Но ему было указано, что установленный им закон еще в 1827 г. был открыт Омом. Оказывается, что французские школьники и поныне изучают закон Ома под другим именем
– для них это закон Пулье.

ЗАПОМНИ !

А знаешь, как, работая с формулой закона Ома,
легко написать формулу для любой входящей величины ?
С помощью треугольника!

Устали? – Отдыхаем!

разработка урока в 8 классе по теме”Закон Ома”

Вот, посмотрите на этот «шарж». Ответ на вопрос «Что такое шарж», вы видите на карточках и на доске. (Слайд 2) Это нарисованный с юмором, но добродушный рисунок, изображающий человека, животное либо какой-либо предмет, при этом подчеркнуты наиболее характерные признаки данного лица  либо предмета. Шаржист рисует так, чтобы хотелось улыбнуться и порадоваться, но не посмеяться над человеком.

Различают следующие виды шаржа:
1. Портретный – когда рисуется только чей-либо портрет.
2. Сюжетный – создается определенный сюжет с поступками, увлечениями какого-то лица.
3. Групповой – изображается сразу несколько человек, причем они объединены на рисунке общей идеей.  (Слайд 3) И так, наши господа объединены общей идеей. Прежде чем выяснять их общую идею, давайте с ними познакомимся. Может, Вы их знаете? Начнем с господина «Ампер» Что вы знаете о нем? (Слайды 4,5,6) (перечисляют что о них знают)  Хорошо! Значит, Господин «А» символизирует силу тока, господин «В» символизирует напряжение, господин «О» – сопротивление.

Какая общая идея у них на данном рисунке?  Протолкнуть господина «А» в проводнике.  То есть, изменить силу тока. В каком случае это случится?

Выдвигаем гипотезы.

1.      Если Господин «В»сильнее протолкнет. То есть, увеличит напряжение. Тогда силы тока будет больше. Зависимость между ними будет прямо пропорциональная.

I ~ U

2.      Если Господин «О» ослабитверевку. То есть, уменьшит сопротивление. Тогда силы тока тоже будет больше. Зависимость – обратно пропорциональная.

I ~ 1/R(Слайд 7)

Проверим эти гипотезы на экспериментах.

Их выполняем в Виртуальной лаборатории.

Виртуальная ЛР «Изучение Закона Ома на участке цепи»

  1. Откройте страницу http://school-collection.edu.ru/
  2. Выберите класс: 8, предмет: Физика, В рубрике Инновационные учебные материалы: «Физика. 7-9 классы»
  1. Откройте Физика 7-9 классы, Часть 2. 8 класс/Электрические явления/3.15.Урок15 «Закон Ома для участка электрической цепи».
  2. Откройте документ. Выполняете задание пошагово.

1 и 2 шаг.  Прочитайте.
3 шаг.  Соберите виртуальную цепь (при помощи мыши), замкните ключ. Начертите схему в отчет.
4 шаг.  Выполните эксперимент  Исследование зависимости I(U). Запишите показания приборов в виртуальную тетрадь. Занесите цифры в таблицу. Постройте график в виртуальной работе. 
5 шаг.  Выполните эксперимент  Исследование зависимости I(R). Запишите показания приборов в виртуальную тетрадь. Занесите цифры в таблицу. Постройте график в виртуальной работе. 
6 шаг.  Пройдите интерактивный тренинг.
Напишите вывод. Время выполнения – 20 минут. (слайды 8, 9)

Итак, к какому выводу пришли?

Подтвердили ваши гипотезы? Хорошо!

Это вы открыли Закон. Этот закон был открыт немецким ученым Георг Омом в 1827 г. И носит его имя. Откройте документ с названием Ом и познакомьтесь с его биографией. Мы на слайд можем добавить информацию об этом.  Переходите к столам, и продолжим урок.

Внимание на экран. Вот запись закона Ома. Запишите в тетрадях тему и запись закона.  (слайд 10) Обратите внимание на следующий слайд. (слайд 11) При решении задач можно пользоваться этими формулами, запишите.

Легко запоминается закон Ома в таком виде. (слайды 12, 13)

Теперь, выполняем виртуальный тест.

Виртуальное выполнение теста для проверки усвоения Закона Ома.

 1. Откройте страницу http://school-collection.edu.ru/

2.Выберите класс: 8, предмет: Физика, В рубрике Инновационные учебные материалы: «Физика. 7-9 классы»

3. Откройте Физика 7-9 классы, Часть 2. 8 класс/Электрические явления/3.15.Урок15   Тест к уроку “Закон Ома для участка электрической цепи”

4. Откройте документ. Выполните тест.

Оценки занесите в оценочный лист. Туда же занесите баллы за практическую работу. Это оценки за урок. Запишите в дневник домашнее задание.  Оно на слайде. (слайд 14). Спасибо за урок.

 

§ 10. Законы Кирхгофа | Электротехника

Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока, напряжением и сопротивлением для простейшей электрической цепи, представляющей собой один замкнутый контур. В практике встречаются более сложные (разветвленные) электрические цепи, в которых имеются несколько замкнутых контуров и несколько узлов, к которым сходятся токи, проходящие по отдельным ветвям. Значе­ния токов и напряжений для таких цепей можно находить при помощи законов Кирхгофа.

Первый закон Кирхгофа устанавливает зависимость между то­ками для узлов электрической цепи, к которым подходит несколько ветвей. Согласно этому закону алгебраическая сумма токов ветвей, сходящихся в узле электрической цепи, равна нулю:

?I = 0 (16)

При этом токи, направленные к узлу, берут с одним знаком (например, положительным), а токи, направленные от узла,— с противоположным знаком (отрицательным). Например, для узла А (рис. 23, а)

I1 + I2 + I3 – I4 – I5 = 0 (17)

Преобразуя это уравнение, получим, что сумма токов, направленных к узлу электрической цепи, равна сумме токов, направленных от этого узла:

I1 + I2 + I3 = I4 + I5 (17′)

В данном случае имеет место полная аналогия с распределением потоков воды в соединенных друг с другом трубопроводах (рис. 23, б).
Второй закон Кирхгофа устанавливает зависимость между э. д. с. и напряжением в замкнутой электрической цепи. Согласно этому закону во всяком замкнутом контуре алгебраическая сумма э. д. с. равна алгебраической сумме падений напряжения на сопротивлениях, входящих в этот контур:

?E = ?IR (18)

При составлении формул, характеризующих второй закон Кирхгофа, значения э. д. с. E и падений напряжений IR считают положительными, если направления э. д. с. и токов на соответствующих участках контура совпадают с произвольно выбранным направлением обхода контура. Если же направления э. д. с. и токов на соответствующих участках контура противоположны выбранному направлению обхода, то такие э. д. с. и падения напряжения считают отрицательными.
Рассмотрим в качестве примера электрическую цепь, в которой имеются два источника с электродвижущими силами E1 и E2

(рис. 24, а), внутренними сопротивлениями Ro1, Ro2 и два приемника с сопротивлениями R1 и R2. Применяя второй закон Кирхгофа для «этой цепи и выбирая направление ее обхода по часовой стрелке,
получим:

E1 – E2 = IR01 + IR02 + IR1 + IR

При этом э. д. с. E1 и ток I совпадают с выбранным направлением обхода контура и считаются положительными, а э. д. с. Е2, противоположная этому направлению, считается отрицательной.
Если в электрической цепи э. д. с. источников электрической энергии при обходе соответствующего контура направлены навстречу друг другу (см. рис. 24, а), то такое включение называют встречным. В этом случае на основании второго закона Кирхгофа ток I = (E1-E2)/(R1+R2+R01+R02).
Встречное направление э. д. с. имеет место, например, на э. п. с.при включении электродвигателей постоянного тока (их можно
рассматривать как некоторые источники э. д. с.) в две параллельные группы, а также при параллельном включении аккумуляторов в батарее
Если же э. д. с. источников электрической энергии имеют по контуру одинаковое направление (рис. 24, б), то такое включение называют согласным и ток I = (E1-E2)/(R1+R2+R01+R02). В неко-

Рис 24. Схемы электрических цепей с несколькими источниками и приемниками электрической энергии: а и б — неразветвленных; в — разветвленной

торых случаях такое включение недопустимо, так как ток в цепи резко возрастает.
Если в электрической цепи имеются ответвления (рис. 24, в), то по отдельным ее участкам проходят различные токи I1 и I2. Согласно второму закону Кирхгофа E1-E2=I1R01+I1R1-I2R2-I2R02-I2R3+I1R4
При составлении этого уравнения э. д. с. Е1 и ток I1 считаются положительными, так как совпадают с принятым направлением обхода контура, э. д. с. Е2 и ток I2 — отрицательными.

Электронный учебник по физике: все темы школьной программы

 

Физика – одна из основных наук естествознания. Изучение физики в школе начинается с 7 класса и продолжается до конца обучения в школе. К этому времени у школьников уже должен быть сформирован должный математический аппарат, необходимый для изучения курса физики.

  • Школьная программа по физике состоит из нескольких больших разделов: механика, электродинамика, колебания и волны оптика, квантовая физика, молекулярная физика и тепловые явления.

Темы школьной физики

В 7 классе идет поверхностное ознакомление и введение в курс физики. Рассматриваются основные физические понятия, изучается строение веществ, а также сила давления, с которой различные вещества действуют на другие. Кроме того изучаются законы Паскаля и Архимеда.

В 8 классе изучаются различные физические явления. Даются начальные сведения, о магнитном поле и явления, при которых оно возникает. Изучается постоянный электрический ток и основные законы оптики. Отдельно разбираются различные агрегатные состояния вещества и процессы, происходящие при переходе вещества из одного состояния в другое. 

9 класс посвящен основным законам движения тел и взаимодействия их между собой. Рассматриваются основные понятия механических колебаний и волн. Отдельно разбирается тема звука и звуковых волны. Изучается основы теории электромагнитного поля и электромагнитные волны. Кроме того происходит знакомство с элементами ядерной физики и изучается строение атома и атомного ядра.

В 10 классе начинается углубленное изучение механики (кинематики и динамики) и законов сохранения. Рассматриваются основные виды механических сил. Происходит углубленное изучение тепловых явлений, изучается молекулярно-кинетическая теория и основные законы термодинамики. Повторяются и систематизируются основы электродинамики: электростатика, законы постоянного электрического тока и электрический ток в различных средах. 

11 класс посвящен изучению магнитного поля и явления электромагнитной индукции. Подробно изучаются различные виды колебаний и волн: механические и электромагнитные. Происходит углубление знаний из раздела оптики. Рассматриваются элементы теории относительности и квантовая физика.

  • Ниже идет список классов с 7 по 11. Каждый класс содержит темы по физике, которые написаны нашими репетиторами. Данные материалы могут использоваться как учениками и их родителями, так и школьными учителями и репетиторами.

 

Все материалы разбиты по классам:

Физика 7 классФизика 8 классФизика 9 классФизика 10 классФизика 11 класс

Нужна помощь в учебе?


как подготовиться к тесту на промежуточной и итоговой аттестации по физике с 7 по 11 класс

С «Экстернатом и домашней школой Фоксфорда» можно успешно подготовиться к промежуточным и итоговым аттестациям по физике. Занятия ведут преподаватели МФТИ, МГУ И ВШЭ, авторы олимпиадных задач, эксперты ОГЭ и ЕГЭ. С ними вы не только поймёте физику, но и полюбите её. Подготовиться к итоговой аттестации можно на специальных курсах. А для желающих углубить свои знания по физике есть физико-математический образовательный маршрут. 

В «Домашней онлайн-школе Фоксфорда» вас ждёт системная фундаментальная подготовка, а для быстрого повторения пройденного материала и самостоятельной подготовки к аттестации по физике воспользуйтесь нашими советами. 

7 класс

Что нужно знать и уметь к промежуточной аттестации по физике

  • Понятия: физическое явление, физический закон, вещество, взаимодействие.
  • Физические величины: путь, скорость, масса, плотность, сила, давление, работа, мощность, кинетическая энергия, потенциальная энергия, коэффициент полезного действия.
  • Знать физические законы Паскаля, Архимеда, механической энергии. 
  • Описывать и объяснять физические явления: равномерное прямолинейное движение, передачу давления жидкостями и газами, плавание тел, диффузию.
  • Представлять результаты измерений и выявлять эмпирические зависимости: пути от времени, силы упругости от удлинения пружины, силы трения от силы нормального давления.
  • Решать задачи. 

Способы подготовки к аттестации по физике в 7 классе

Физика — это практическая наука. Интересные физические эксперименты с подробными теоретическими объяснениями можно посмотреть на Youtube-канале GetAClass. На канале уже есть опыты почти по всем темам школьной программы, но новые видео выходят каждую неделю. 

Перед аттестацией по физике в 7 классе будет полезно потренироваться в решении задач. Помочь в этом может настольная игра «Озадачник. Физика». В ней 45 карточек с заданиями, вариантами ответов, подробными объяснениями решения и наглядными иллюстрациями. Игра поможет повторить физику, подготовиться к аттестации и разовьёт скорость мышления. 

Игры, с помощью которых можно изучать школьную программу→

8 класс

Что нужно знать и уметь к промежуточной аттестации по физике

  • Понятия и физические величины по темам: тепловые, электрические и световые явления, изменение состояния вещества, магнитное поле. 
  • Описывать и объяснять изученные физические явления.
  • Решать задачи на применение изученных физических законов.
  • Знать применение физики в практической деятельности. 

Способы подготовки к аттестации по физике в 8 классе

Чтобы лучше понять различные физические явления, визуализируйте их. Можно посмотреть на настоящие опыты, а можно самому провести эксперимент в приложении Algodoo. В нём с помощью интерактивных инструментов и мультяшной анимации вы изучите явления трения, преломления, притяжения и гравитации. 

Ещё один способ лучше представить себе физику — смотреть научно-популярные фильмы. В них сложные вещи объясняют просто и увлекательно, с завораживающими спецэффектами. В фильмах можно узнать, как открывали физические явления, как они связаны друг с другом и как применяются в жизни.  Этими знаниями вы сможете блеснуть на аттестации по физике в 8 классе. Для начала советуем посмотреть «Человеческую Вселенную» и «Академию занимательных наук».

9 класс

Что нужно знать и уметь для сдачи ОГЭ по физике

  • Владение основными понятиями по темам: механические, тепловые, электромагнитные, квантовые явления. 
  • Знать основные физические законы.
  • Описывать физические явления. 
  • Уметь использовать физические приборы и измерительные инструменты для измерений физических величин. 
  • Понимать тексты физического содержания. Решать задачи. 
  • Знать применение физики в практической деятельности. 

Способы подготовки к итоговой аттестации по физике в 9 классе

Перед итоговой аттестацией по физике в 9 классе потренируйтесь читать условия задач из сборников ОГЭ. Разработчики всегда дают достаточно информации, но часть её можно упустить за якобы неважными словами. Например, если в условии есть «лёгкая пружина», значит массой указанного тела можно пренебречь. Внимательность и знание «перевода» таких слов упростит вам решение задач. 

Учите математику. Физика сильно связана с этой наукой. Хорошее знание дробей, уравнений и систем уравнений, производных и других тем будет необходимо для правильного решения задач. А устный счёт поможет сэкономить время при подготовке к аттестации по физике и на самом экзамене для действительно сложных заданий. 

Руководство по подготовке к ОГЭ→ 

10 класс

Что нужно знать и уметь к промежуточной аттестации по физике

  • Понятия по темам: механика, молекулярная физика, термодинамика, электродинамика.
  • Законы и принципы: законы Ньютона, принцип относительности Галилея, закон всемирного тяготения, закон Гука, законы сохранения импульса и энергии; основное уравнение МКТ, уравнение Менделеева — Клайперона, I и II закон термодинамики; закон Кулона, закон сохранения заряда, принцип суперпозиции, законы Ома.
  • Пользоваться секундомером, читать и строить графики, изображать, складывать и вычитать вектора.
  • Использовать кристаллы в технике, тепловые двигатели, методы профилактики с загрязнением окружающей среды.
  • Пользоваться электроизмерительными приборами, устройство полупроводников, собирать электрические цепи.

Способы подготовки к аттестации по физике в 10 классе

Самое главное для подготовки к аттестации по физике в 10 классе — научиться решать задачи разной сложности. Практикуйтесь, старайтесь искать разные подходы к заданиям, использовать несколько формул для достижения одного результата. Помочь может учебник Николая Савченко «Задачи по физике с анализом их решения». В нём представлены задачи по всем разделам, а также основные законы и формулы для их решения. 

Участвуйте в олимпиадах. Там, как правило, нестандартные задачи, направленные не только на углублённое знание предмета, но и на творческое мышление. Если вы будете регулярно решать такие задания, то никакая промежуточная аттестация по физике будет вам не страшна. 

Как подготовиться к олимпиаде по физике →

11 класс

Что нужно знать и уметь для сдачи ЕГЭ по физике

  • Основные понятия по темам: механика, молекулярная физика, термодинамика, электродинамика, основы специальной теории относительности, квантовая физика и элементы астрофизики. 
  • Смысл физических величин.
  • Понимать смысл основных физических законов, принципов, постулатов. 
  • Уметь описывать и объяснять результаты экспериментов.
  • Объяснять физические явления и свойства тел. 
  • Применять полученные знания для решения задач. 

Способы подготовки к итоговой аттестации по физике

Больше практикуйтесь во время подготовки к аттестации по физике в 11 классе. Решайте демоверсии, свежие сборники ЕГЭ, задания прошлых лет. Так вы привыкните к тому, как формулируются задания на экзамене, поймёте структуру и будете быстро решать однотипные задачи. Хорошие сборники задач делает Мария Демидова. Она ведущий руководитель Федеральной комиссии по разработке КИМ для проведения государственной итоговой аттестации по физике, поэтому тесты в её пособиях максимально приближены к настоящим. 

В 11 классе изучают основы астрофизики. Это довольно сложный раздел физики, и понять его бывает трудно. Вам поможет приложение Snapshots of the universe от самого Стивена Хокинга. В нём можно создать звёздную систему, отправить ракету в космос, изучить чёрные дыры и многое другое. Каждый эксперимент подкрепляется теорией, так что вы сможете включить это в свой план подготовки к итоговой аттестации по физике. 

Желаем удачи!

закон Ома | физика | Britannica

Закон Ома , описание взаимосвязи между током, напряжением и сопротивлением. Величина постоянного тока через большое количество материалов прямо пропорциональна разности потенциалов или напряжению на материалах. Таким образом, если напряжение В (в единицах вольт) между двумя концами провода, сделанного из одного из этих материалов, утроится, ток I (амперы) также утроится; и отношение V / I остается постоянным.Частное V / I для данного куска материала называется его сопротивлением, R, , измеренным в единицах, называемых омами. Сопротивление материалов, для которых действует закон Ома, не изменяется в огромных диапазонах напряжения и тока. Математически закон Ома может быть выражен как V / I = R . То, что сопротивление или отношение напряжения к току для всей или части электрической цепи при фиксированной температуре обычно является постоянным, было установлено к 1827 году в результате исследований немецкого физика Георга Симона Ома.

Альтернативные утверждения закона Ома заключаются в том, что ток I в проводнике равен разности потенциалов В поперек проводника, деленной на сопротивление проводника, или просто I = В / R , и что разность потенциалов в проводнике равна произведению тока в проводнике и его сопротивления, В = IR . В цепи, в которой разность потенциалов или напряжение постоянна, ток можно уменьшить, добавив большее сопротивление, или увеличить, удалив некоторое сопротивление.Закон Ома также может быть выражен в терминах электродвижущей силы или напряжения E источника электроэнергии, такого как батарея. Например, I = E / R .

С изменениями закон Ома применяется также к цепям переменного тока, в которых соотношение между напряжением и током более сложное, чем для постоянного тока. Именно из-за того, что ток меняется, помимо сопротивления возникают другие формы противодействия току, называемые реактивным сопротивлением.Комбинация сопротивления и реактивного сопротивления называется импедансом, Z. Когда полное сопротивление, эквивалентное отношению напряжения к току, в цепи переменного тока является постоянным, обычно применяется закон Ома. Например, V / I = Z .

С дальнейшими изменениями закон Ома был расширен до постоянного отношения магнитодвижущей силы к магнитному потоку в магнитной цепи.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

Что такое закон Ома? | Fluke

Закон Ома – это формула, используемая для расчета зависимости между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи.

Для изучающих электронику закон Ома (E = IR) столь же фундаментально важен, как уравнение относительности Эйнштейна (E = mc²) для физиков.

E = I x R

Когда прописано, это означает напряжение = ток x сопротивление , или вольт = амперы x ом , или В = A x Ω .

Названный в честь немецкого физика Георга Ома (1789-1854), закон Ома определяет ключевые величины, действующие в цепях:

Количество Закон Ома
символ
Единица измерения
(аббревиатура)
Роль в схемы На случай, если вам интересно:
Напряжение E Вольт (В) Давление, которое запускает поток электронов E = электродвижущая сила (старый термин)
Ток I Ампер, ампер (A) Скорость потока электронов I = интенсивность
Сопротивление R Ом (Ом) Ингибитор потока Ом = греческая буква omega

Если известны два из этих значений, технические специалисты могут перенастроить закон Ома, чтобы вычислить третье.Просто измените пирамиду следующим образом:

Если вы знаете напряжение (E) и ток (I) и хотите узнать сопротивление (R), вытяните крест-накрест R в пирамиде и вычислите оставшееся уравнение (см. Первое или дальнее слева, пирамида вверху).

Примечание: Сопротивление нельзя измерить в рабочей цепи, поэтому закон Ома особенно полезен, когда его нужно вычислить. Вместо того, чтобы отключать цепь для измерения сопротивления, техник может определить R, используя вышеуказанный вариант закона Ома.

Теперь, если вы знаете напряжение (E) и сопротивление (R) и хотите узнать ток (I), вытяните X-I и вычислите оставшиеся два символа (см. Среднюю пирамиду выше).

И если вы знаете ток (I) и сопротивление (R) и хотите знать напряжение (E), умножьте нижние половины пирамиды (см. Третью или крайнюю правую пирамиду выше).

Попробуйте несколько примеров расчетов на основе простой последовательной схемы, которая включает только один источник напряжения (аккумулятор) и сопротивление (свет).В каждом примере известны два значения. Используйте закон Ома для вычисления третьего.

Пример 1: Напряжение (E) и сопротивление (R) известны.

Какой ток в цепи?

I = E / R = 12 В / 6 Ом = 2 А

Пример 2: Напряжение (E) и ток (I) известны.

Какое сопротивление создает лампа?

R = E / I = 24 В / 6 А = 4 Ом

Пример 3: Ток (I) и сопротивление (R) известны. Какое напряжение?

Какое напряжение в цепи?

E = I x R = (5A) (8Ω) = 40 В

Когда Ом опубликовал свою формулу в 1827 году, его ключевой вывод заключался в том, что величина электрического тока, протекающего через проводник, прямо пропорциональна приложенному напряжению. в теме.Другими словами, требуется один вольт давления, чтобы протолкнуть один ампер тока через один ом сопротивления.

Что проверять с помощью закона Ома

Закон Ома можно использовать для проверки статических значений компонентов схемы, уровней тока, источников напряжения и падений напряжения. Если, например, измерительный прибор обнаруживает значение тока, превышающее нормальный, это может означать, что сопротивление уменьшилось или что напряжение увеличилось, вызывая ситуацию высокого напряжения. Это может указывать на проблему с питанием или цепью.

В цепях постоянного тока (dc) измерение тока ниже нормального может означать, что напряжение уменьшилось или сопротивление цепи увеличилось. Возможные причины повышенного сопротивления – плохие или неплотные соединения, коррозия и / или поврежденные компоненты.

Нагрузки в цепи потребляют электрический ток. Нагрузки могут быть любыми компонентами: небольшими электрическими устройствами, компьютерами, бытовой техникой или большим двигателем. На большинстве этих компонентов (нагрузок) есть паспортная табличка или информационная наклейка.На этих паспортных табличках указаны сертификаты безопасности и несколько ссылочных номеров.

Технические специалисты обращаются к заводским табличкам на компонентах, чтобы узнать стандартные значения напряжения и тока. Во время тестирования, если технические специалисты обнаруживают, что обычные значения не регистрируются на их цифровых мультиметрах или токоизмерительных клещах, они могут использовать закон Ома, чтобы определить, какая часть цепи дает сбой, и, исходя из этого, определить, в чем может заключаться проблема.

Основы науки о схемах

Схемы, как и вся материя, состоят из атомов.Атомы состоят из субатомных частиц:

  • Протоны (с положительным электрическим зарядом)
  • Нейтроны (без заряда)
  • Электроны (с отрицательным зарядом)

Атомы остаются связанными силами притяжения между ядром атома и электронами в его внешняя оболочка. Под воздействием напряжения атомы в цепи начинают преобразовываться, и их компоненты проявляют потенциал притяжения, известный как разность потенциалов. Взаимно привлеченные свободные электроны движутся к протонам, создавая поток электронов (ток).Любой материал в цепи, ограничивающий этот поток, считается сопротивлением.

Ссылка: Принципы цифрового мультиметра Глена А. Мазура, American Technical Publishers.

Статьи по теме

Закон Ома: сопротивление и простые цепи

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните происхождение закона Ома.
  • Рассчитайте напряжения, токи или сопротивления по закону Ома.
  • Объясните, что такое омический материал.
  • Опишите простую схему.

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов В , которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.

Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению В . Немецкий физик Георг Симон Ом (1787–1854) первым экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению :

[латекс] I \ propto {V} \\ [/ латекс].

Это важное соотношение известно как закон Ома . Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток – следствием.Это эмпирический закон, подобный закону трения – явление, наблюдаемое экспериментально. Такая линейная зависимость возникает не всегда.

Сопротивление и простые схемы

Если напряжение управляет током, что ему мешает? Электрическое свойство, препятствующее току (примерно такое же, как трение и сопротивление воздуха), называется сопротивлением R . Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток.Сопротивление обратно пропорционально току, или

.

[латекс] I \ propto \ frac {1} {R} \\ [/ latex].

Таким образом, например, ток уменьшается вдвое, если сопротивление увеличивается вдвое. Комбинирование отношений тока к напряжению и тока к сопротивлению дает

[латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ латекс].

Это соотношение также называется законом Ома. Закон Ома в такой форме действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален.Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими . К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах. Омические материалы имеют сопротивление R , которое не зависит от напряжения В и тока I . Объект с простым сопротивлением называется резистором , даже если его сопротивление невелико. Единицей измерения сопротивления является Ом и обозначается символом Ω (заглавная греческая омега).Перестановка I = V / R дает R = V / I , и поэтому единицы сопротивления равны 1 Ом = 1 вольт на ампер:

[латекс] 1 \ Omega = 1 \ frac {V} {A} \\ [/ латекс].

На рисунке 1 показана схема простой схемы. Простая схема имеет один источник напряжения и один резистор. Можно предположить, что провода, соединяющие источник напряжения с резистором, имеют незначительное сопротивление, или их сопротивление можно включить в R .

Рисунок 1.Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими проводами), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленными красными параллельными линиями. Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Пример 1. Расчет сопротивления: автомобильная фара

Каково сопротивление автомобильной фары, через которую протекает ток 2,50 А при 12.0 В к нему приложено?

Стратегия

Мы можем изменить закон Ома, как указано в I = V / R , и использовать его для определения сопротивления.

Решение

Перестановка I = V / R и замена известных значений дает

[латекс] R = \ frac {V} {I} = \ frac {\ text {12} \ text {.} \ Text {0 V}} {2 \ text {.} \ Text {50 A}} = \ text {4} \ text {.} \ text {80 \ Omega} \\ [/ latex].

Обсуждение

Это относительно небольшое сопротивление, но оно больше, чем хладостойкость фары.Как мы увидим в разделе «Сопротивление и удельное сопротивление», сопротивление обычно увеличивается с температурой, поэтому лампа имеет меньшее сопротивление при первом включении и потребляет значительно больший ток во время короткого периода прогрева.

Сопротивление может быть разным. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом.Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Сопротивление связано с формой объекта и материалом, из которого он состоит, как будет показано в разделах «Сопротивление и удельное сопротивление». Дополнительную информацию можно получить, решив I = V / R для V , что дает

В = ИК

Это выражение для В можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I .Для этого напряжения часто используется фраза IR drop . Например, для фары в Примере 1 выше падение IR составляет 12,0 В. Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывающему ток – поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления.Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию). В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку PE = q Δ V , и через каждую из них протекает то же самое q . Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.(См. Рисунок 2.)

Рис. 2. Падение напряжения на резисторе в простой схеме равно выходному напряжению батареи.

Установление соединений: сохранение энергии

В простой электрической цепи единственный резистор преобразует энергию, поступающую от источника, в другую форму. Здесь о сохранении энергии свидетельствует тот факт, что вся энергия, подаваемая источником, преобразуется в другую форму одним резистором. Мы обнаружим, что сохранение энергии имеет и другие важные применения в схемах и является мощным инструментом анализа схем.

Исследования PhET: закон Ома

Посмотрите, как уравнение закона Ома соотносится с простой схемой. Отрегулируйте напряжение и сопротивление и посмотрите, как изменяется ток по закону Ома. Размеры символов в уравнении изменяются в соответствии с принципиальной схемой.

Щелкните, чтобы запустить моделирование.

Сводка раздела

  • Простая схема – это схема , в которой есть один источник напряжения и одно сопротивление.
  • Одно из утверждений закона Ома дает соотношение между током I , напряжением В и сопротивлением R в простой схеме как [латекс] I = \ frac {V} {R} \\ [/ latex] .
  • Сопротивление выражается в единицах Ом (Ом), относящихся к вольтам и амперам на 1 Ом = 1 В / А.
  • На резисторе возникает падение напряжения или IR , вызванное протекающим через него током, равным В = IR .

Концептуальные вопросы

  1. Падение напряжения IR на резисторе означает изменение потенциала или напряжения на резисторе.Изменится ли ток при прохождении через резистор? Объяснять.
  2. Как падение давления IR в резисторе похоже на падение давления в жидкости, протекающей по трубе?

Задачи и упражнения

1. Какой ток протекает через лампочку фонаря на 3,00 В, когда ее горячее сопротивление составляет 3,60 Ом?

2. Вычислите эффективное сопротивление карманного калькулятора с батареей на 1,35 В, через которую протекает ток 0,200 мА.

3.Каково эффективное сопротивление стартера автомобиля, когда через него проходит 150 А, когда автомобильный аккумулятор подает на двигатель 11,0 В?

4. Сколько вольт подается для работы светового индикатора DVD-плеера с сопротивлением 140 Ом, если через него проходит 25,0 мА?

5. (a) Найдите падение напряжения на удлинителе с сопротивлением 0,0600 Ом, через который проходит ток 5,00 А. (b) Более дешевый шнур использует более тонкую проволоку и имеет сопротивление 0.300 Ом. Какое в нем падение напряжения при протекании 5.00 А? (c) Почему напряжение на любом используемом приборе снижается на эту величину? Как это повлияет на прибор?

6. ЛЭП подвешена к металлическим опорам со стеклянными изоляторами, имеющими сопротивление 1,00 × 10 9 Ом. Какой ток протекает через изолятор при напряжении 200 кВ? (Некоторые линии высокого напряжения – постоянного тока.)

Глоссарий

Закон Ома:
эмпирическое соотношение, указывающее, что ток I пропорционален разности потенциалов В , В ; его часто записывают как I = V / R , где R – это сопротивление
сопротивление:
электрическое свойство, препятствующее току; для омических материалов это отношение напряжения к току, R = V / I
Ом:
единица сопротивления, равная 1Ω = 1 В / A
омическое:
тип материала, для которого действует закон Ома
простая схема:
схема с одним источником напряжения и одним резистором

Избранные решения проблем и упражнения

1.0,833 А

3. 7,33 × 10 −2 Ом

5. (а) 0,300 В

(б) 1,50 В

(c) Напряжение, подаваемое на любой используемый прибор, уменьшается, поскольку общее падение напряжения от стены до конечного выхода прибора является фиксированным. Таким образом, если падение напряжения на удлинителе велико, падение напряжения на приборе значительно уменьшается, поэтому выходная мощность прибора может быть значительно уменьшена, что снижает способность прибора работать должным образом.

Закон

Ома: что это такое и почему это важно?

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Ли Джонсон

Электрические цепи повсеместно встречаются в нашей повседневной жизни. От сложных интегральных схем, управляющих устройством, которое вы читаете в этой статье, до проводки, которая позволяет вам включать и выключать лампочку в вашем доме, вся ваша жизнь была бы радикально другой, если бы вы не были окружены цепями повсюду. ты иди.

Но большинство людей на самом деле не изучают мельчайших деталей того, как работают схемы, и довольно простые уравнения, такие как закон Ома, которые объясняют взаимосвязь между ключевыми понятиями, такими как электрическое сопротивление, напряжение и электрический ток.Однако более глубокое погружение в физику электроники может дать вам гораздо более глубокое понимание основных правил, лежащих в основе большинства современных технологий.

Что такое закон Ома?

Закон Ома – одно из самых важных уравнений, когда дело доходит до понимания электрических цепей, но если вы собираетесь его понять, вам понадобится хорошее понимание основных понятий, которые он связывает: напряжение , ток и сопротивление . Закон Ома – это просто уравнение, которое описывает соотношение между этими тремя величинами для большинства проводников.

Напряжение – это наиболее часто используемый термин для обозначения разности электрических потенциалов между двумя точками, который обеспечивает «толчок», который позволяет электрическому заряду перемещаться по проводящей петле.

Электрический потенциал – это форма потенциальной энергии, подобная гравитационной потенциальной энергии, и определяется как электрическая потенциальная энергия на единицу заряда. Единицей измерения напряжения в системе СИ является вольт (В), а 1 В = 1 Дж / Кл, или один джоуль энергии на кулон заряда. Иногда его также называют электродвижущей силой, или ЭДС.

Электрический ток – это скорость протекания электрического заряда через заданную точку в цепи, в системе СИ единицей измерения является ампер (А), где 1 А = 1 Кл / с (один кулон заряда в секунду). Он имеет форму постоянного (DC) и переменного (AC) тока, и хотя постоянный ток проще, цепи переменного тока используются для подачи энергии в большинство домашних хозяйств по всему миру, потому что его проще и безопаснее передавать на большие расстояния.

Последняя концепция, которую вам необходимо понять, прежде чем приступить к рассмотрению закона Ома, – это сопротивление, которое является мерой сопротивления току, протекающему в цепи.Единицей измерения сопротивления в системе СИ является ом (в котором используется греческая буква омега, Ом), где 1 Ом = 1 В / А.

Уравнение закона Ома

Немецкий физик Георг Ом описал взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением в своем одноименном уравнении. Формула закона Ома:

В = IR

, где В, – напряжение или разность потенциалов, I – величина тока, а сопротивление R – окончательная величина.

Уравнение можно легко переформулировать, чтобы получить формулу для расчета тока на основе напряжения и сопротивления или сопротивления на основе тока и напряжения. Если вам неудобно переставлять уравнения, вы можете найти треугольник закона Ома (см. Раздел “Ресурсы”), но это довольно просто для любого, кто знаком с основными правилами алгебры.

Ключевые моменты, которые показывает уравнение закона Ома, заключаются в том, что напряжение прямо пропорционально электрическому току (поэтому, чем выше напряжение, тем выше ток), и этот ток обратно пропорционален сопротивлению (поэтому чем выше сопротивление, тем ниже электрический ток).

Вы можете использовать аналогию с потоком воды, чтобы запомнить ключевые моменты, в основе которой лежит труба с одним концом на вершине холма и одним концом внизу. Напряжение похоже на высоту холма (более крутой и высокий холм означает большее напряжение), текущий поток похож на поток воды (вода течет быстрее по крутому склону), а сопротивление похоже на трение между сторонами трубы. и вода (более тонкая труба создает большее трение и снижает скорость потока воды, как более высокое сопротивление для электрического тока).

Почему важен закон Ома?

Закон Ома жизненно важен для описания электрических цепей, поскольку он связывает напряжение с током, а значение сопротивления регулирует взаимосвязь между ними. Из-за этого вы можете использовать закон Ома для управления величиной тока в цепи, добавляя резисторы, чтобы уменьшить ток, и снимая их, чтобы увеличить величину тока.

Его также можно расширить, чтобы описать электрическую мощность (скорость потока энергии в секунду), потому что мощность P = IV, и поэтому вы можете использовать ее, чтобы гарантировать, что ваша схема обеспечивает достаточно энергии, например, для 60-ваттного прибора.

Для студентов-физиков наиболее важным в законе Ома является то, что он позволяет анализировать принципиальные схемы, особенно когда вы объединяете его с законами Кирхгофа, которые следуют из него.

Закон Кирхгофа по напряжению гласит, что падение напряжения вокруг любого замкнутого контура в цепи всегда равно нулю, а закон тока утверждает, что величина тока, протекающего в переходе или узле в цепи, равна величине, вытекающей из Это. Вы можете использовать закон Ома с законом напряжения, в частности, для расчета падения напряжения на любом компоненте схемы, что является общей проблемой, возникающей в классах электроники.

Примеры закона Ома

Вы можете использовать закон Ома, чтобы найти любую неизвестную величину из трех, при условии, что вам известны две другие величины для рассматриваемой электрической цепи. Работа с некоторыми базовыми примерами показывает, как это делается.

Во-первых, представьте, что у вас есть 9-вольтовая батарея, подключенная к цепи с общим сопротивлением 18 Ом. Сколько тока течет при подключении цепи? Изменив закон Ома (или используя треугольник), вы можете найти:

\ begin {align} I & = \ frac {V} {R} \\ & = \ frac {9 \ text {V}} {18 \ текст {Ω}} \\ & = 0.5 \ text {A} \ end {align}

Итак, по цепи течет ток 0,5 ампер. Теперь представьте, что это идеальная величина тока для компонента, который вы хотите запитать, но у вас есть только батарея на 12 В. Какое сопротивление вы должны добавить, чтобы убедиться, что компонент получает оптимальную силу тока? Опять же, вы можете переставить закон Ома и решить его, чтобы найти ответ:

\ begin {align} R & = \ frac {V} {I} \\ & = \ frac {12 \ text {V}} {0.5 \ text {A}} \\ & = 24 \ text {Ω} \ end {align}

Итак, вам понадобится резистор 24 Ом для завершения вашей схемы.Наконец, каково падение напряжения на резисторе 5 Ом в цепи с током 2 А, протекающим через нее? На этот раз стандартная форма закона V = IR работает нормально:

\ begin {align} V & = IR \\ & = 2 \ text {A} × 5 \ text {Ω} \\ & = 10 \ text {V} \ end {align}

Омические и неомические резисторы

Вы можете использовать закон Ома в огромном количестве ситуаций, но есть ограничения на его применимость – это не действительно фундаментальный закон физики .Закон описывает линейную зависимость между напряжением и током, но эта зависимость сохраняется только в том случае, если резистор или резистивный элемент цепи, с которым вы работаете, имеет постоянное сопротивление при различных значениях напряжения В и тока I .

Материалы, которые подчиняются этому правилу, называются омическими резисторами, и хотя большинство физических проблем связано с омическими резисторами, вы знакомы со многими неомическими резисторами из своей повседневной жизни.

Лампочка – прекрасный пример неомического резистора.Когда вы строите график зависимости В от I для омических резисторов, он показывает полностью прямолинейную зависимость, но если вы сделаете это для чего-то вроде лампочки, ситуация изменится. По мере того как нить накала в лампе нагревается, сопротивление лампы увеличивается на , что означает, что график становится кривой, а не прямой линией, и закон Ома не действует.

Закон Ома и соотношение V-I-R

В физике есть определенные формулы, которые настолько мощны и распространены, что достигают уровня общеизвестных знаний.Студент, изучающий физику, записывал такие формулы столько раз, что запоминал их, даже не пытаясь. Безусловно, для профессионалов в этой области такие формулы настолько важны, что остаются в их сознании. В области современной физики E = m • c 2 . В области ньютоновской механики существует F net = m • a. В области волновой механики v = f • λ. А в области текущего электричества ΔV = I • R.

Преобладающим уравнением, используемым при изучении электрических цепей, является уравнение

ΔV = I • R

Другими словами, разность электрических потенциалов между двумя точками в цепи ( ΔV ) эквивалентна произведению тока между этими двумя точками ( I ) и общего сопротивления всех электрических устройств, присутствующих между этими двумя точками ( R ).В остальной части этого раздела Физического класса это уравнение станет самым распространенным уравнением, которое мы видим. Это уравнение, часто называемое уравнением закона Ома , является мощным средством прогнозирования взаимосвязи между разностью потенциалов, током и сопротивлением.

Закон Ома как предиктор тока

Уравнение закона Ома можно переформулировать и выразить как

В качестве уравнения это служит алгебраическим рецептом для вычисления тока, если известны разность электрических потенциалов и сопротивление.Тем не менее, хотя это уравнение служит мощным рецептом решения проблем, это гораздо больше. Это уравнение указывает две переменные, которые могут повлиять на величину тока в цепи. Ток в цепи прямо пропорционален разности электрических потенциалов, приложенной к ее концам, и обратно пропорционален общему сопротивлению внешней цепи. Чем больше напряжение аккумулятора (то есть разность электрических потенциалов), тем больше ток. И чем больше сопротивление, тем меньше ток.Заряд идет с наибольшей скоростью, когда напряжение батареи увеличивается, а сопротивление уменьшается. Фактически, двукратное увеличение напряжения батареи привело бы к двукратному увеличению тока (если все остальные факторы остаются равными). А увеличение сопротивления нагрузки в два раза приведет к уменьшению тока в два раза до половины его первоначального значения.

Приведенная ниже таблица иллюстрирует это соотношение как качественно, так и количественно для нескольких цепей с различными напряжениями и сопротивлением батарей.


Строки 1, 2 и 3 показывают, что удвоение и утроение напряжения батареи приводит к удвоению и утроению тока в цепи. Сравнение строк 1 и 4 или строк 2 и 5 показывает, что удвоение общего сопротивления служит для уменьшения вдвое тока в цепи.

Поскольку на ток в цепи влияет сопротивление, в цепях электроприборов часто используются резисторы, чтобы влиять на величину тока, присутствующего в ее различных компонентах.Увеличивая или уменьшая величину сопротивления в конкретной ветви схемы, производитель может увеличивать или уменьшать величину тока в этой ветви . Кухонные приборы, такие как электрические миксеры и переключатели света, работают, изменяя ток на нагрузке, увеличивая или уменьшая сопротивление цепи. Нажатие различных кнопок на электрическом микшере может изменить режим с микширования на взбивание, уменьшив сопротивление и позволив большему току присутствовать в миксере.Точно так же поворот ручки регулятора яркости может увеличить сопротивление его встроенного резистора и, таким образом, уменьшить ток.

На схеме ниже изображена пара цепей, содержащих источник напряжения (аккумуляторная батарея), резистор (лампочка) и амперметр (для измерения тока). В какой цепи у лампочки наибольшее сопротивление? Нажмите кнопку «Посмотреть ответ», чтобы убедиться, что вы правы.


Уравнение закона Ома часто исследуется в физических лабораториях с использованием резистора, аккумуляторной батареи, амперметра и вольтметра.Амперметр – это устройство, используемое для измерения силы тока в заданном месте. Вольтметр – это устройство, оснащенное датчиками, которых можно прикоснуться к двум точкам цепи, чтобы определить разность электрических потенциалов в этих местах. Изменяя количество ячеек в аккумуляторной батарее, можно изменять разность электрических потенциалов во внешней цепи. Вольтметр может использоваться для определения этой разности потенциалов, а амперметр может использоваться для определения тока, связанного с этим ΔV.К батарейному блоку можно добавить батарею, и процесс можно повторить несколько раз, чтобы получить набор данных I-ΔV. График зависимости I от ΔV даст линию с крутизной, эквивалентной обратной величине сопротивления резистора. Это значение можно сравнить с заявленным производителем значением, чтобы определить точность лабораторных данных и справедливость уравнения закона Ома.

Величины, символы, уравнения и единицы!

Тенденция уделять внимание единицам – неотъемлемая черта любого хорошего студента-физика.Многие трудности, связанные с решением проблем, могут быть связаны с тем, что не уделили внимание подразделениям. Поскольку все больше и больше электрических величин и их соответствующих метрических единиц вводится в этот раздел учебного пособия «Физический класс», становится все более важным систематизировать информацию в своей голове. В таблице ниже перечислены некоторые из введенных на данный момент количеств. Для каждой величины также указаны символ, уравнение и соответствующие метрические единицы.Было бы разумно часто обращаться к этому списку или даже делать свою копию и добавлять ее по мере развития модуля. Некоторые студенты считают полезным составить пятый столбец, в котором приводится определение каждой величины.

Кол-во Символ Уравнение (я) Стандартная метрическая единица Прочие единицы
Разность потенциалов

(г.к.а. напряжение)

ΔV ΔV = ΔPE / Q

ΔV = I • R

Вольт (В) J / C
Текущий я I = Q / т

I = ΔV / R

Амперы (А) Усилитель или Кл / с

или В / Ом

Мощность п P = ΔPE / т

(еще предстоит)

Ватт (Вт) Дж / с
Сопротивление р R = ρ • L / A

R = ΔV / I

Ом (Ом) В / А
Энергия E или ΔPE ΔPE = ΔV • Q

ΔPE = P • t

Джоуль (Дж) V • C или

Вт • с

(Обратите внимание, что символ C представляет собой кулоны.)

В следующем разделе Урока 3 мы еще раз рассмотрим количественную мощность. Новое уравнение мощности будет введено путем объединения двух (или более) уравнений в приведенной выше таблице.

Мы хотели бы предложить … Зачем просто читать об этом и когда можно с этим взаимодействовать? Взаимодействовать – это именно то, что вы делаете, когда используете одно из интерактивных материалов The Physics Classroom.Мы хотели бы предложить вам совместить чтение этой страницы с использованием нашего интерактивного средства построения цепей постоянного тока. Вы можете найти его в разделе Physics Interactives на нашем сайте. Построитель цепей постоянного тока предоставляет учащемуся набор для построения виртуальных цепей. Легко перетащите источник напряжения, резисторы и провода на рабочее место. Соедините их, и у вас будет схема. Добавьте амперметр для измерения тока и используйте датчики напряжения для определения падения напряжения. Это так просто. И не нужно беспокоиться о поражении электрическим током (если, конечно, вы не читаете это в ванной).


Проверьте свое понимание

1. Что из перечисленного ниже приведет к уменьшению тока в электрической цепи? Выберите все, что подходит.

а. уменьшить напряжение

г. уменьшить сопротивление

г. увеличить напряжение

г.увеличить сопротивление

2. Определенная электрическая цепь содержит батарею из трех элементов, провода и лампочку. Что из перечисленного может привести к тому, что лампа будет светить менее ярко? Выберите все, что подходит.

а. увеличить напряжение АКБ (добавить еще одну ячейку)

г. уменьшить напряжение аккумулятора (удалить элемент)

г.уменьшить сопротивление цепи

г. увеличить сопротивление цепи

3. Вероятно, вас предупредили, чтобы вы не прикасались к электроприборам или даже к электрическим розеткам, когда ваши руки мокрые. Такой контакт более опасен, когда ваши руки мокрые (а не сухие), потому что мокрые руки вызывают ____.

а.напряжение в цепи должно быть выше

г. напряжение в цепи должно быть ниже

г. ваше сопротивление будет выше

г. ваше сопротивление должно быть ниже

e. ток через тебя будет ниже

4. Если бы сопротивление цепи было утроено, то ток в цепи был бы ____.

а. на треть меньше

г. втрое больше

г. без изменений

г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

5. Если напряжение в цепи увеличить в четыре раза, то ток в цепи будет ____.

а.четверть от

г. в четыре раза больше

г. без изменений

г. … бред какой то! Сделать такой прогноз невозможно.

6. В схему подключены блок питания, резистор и амперметр (для измерения тока). Амперметр показывает ток 24 мА (миллиампер). Определите новый ток, если напряжение источника питания было…

а. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … увеличилось в 3 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление осталось постоянным.

г. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 2 раза.

e. … оставалось постоянным, а сопротивление увеличивалось в 4 раза.

ф…. оставалось постоянным, а сопротивление уменьшалось в 2 раза.

г. … увеличилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.

ч. … увеличилось в 3 раза, а сопротивление уменьшилось в 2 раза.

и. … уменьшилось в 2 раза, а сопротивление увеличилось в 2 раза.

7.Используйте уравнение закона Ома, чтобы дать числовые ответы на следующие вопросы:

а. Электрическое устройство с сопротивлением 3,0 Ом позволит протекать через него току 4,0 А, если на устройстве наблюдается падение напряжения ________ Вольт.

г. Когда на электрический нагреватель подается напряжение 120 В, через нагреватель будет протекать ток 10,0 А, если сопротивление составляет ________ Ом.

г. Фонарик с питанием от 3 вольт и лампочкой с сопротивлением 60 Ом будет иметь ток ________ ампер.

8. Используйте уравнение закона Ома для определения недостающих значений в следующих схемах.

9. См. Вопрос 8 выше. В схемах схем A и B какой метод использовался для контроля тока в схемах? А в схемах схем C и D какой метод использовался для контроля тока в цепях?

Закон Ома

: определение и взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением – видео и стенограмма урока

Закон Ома

Взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением описывается законом Ома .Это уравнение, i = v / r , говорит нам, что ток, i , протекающий по цепи, прямо пропорционален напряжению, v , и обратно пропорционален сопротивлению, r . Другими словами, если мы увеличим напряжение, то увеличится и ток. Но, если увеличить сопротивление, то ток уменьшится. Мы увидели эти концепции в действии с садовым шлангом. Увеличение давления привело к увеличению потока, но изгиб шланга увеличил сопротивление, что привело к уменьшению потока.

Эта диаграмма – простой способ решать уравнения.

Как написано здесь уравнение, было бы легко использовать закон Ома, чтобы вычислить ток, если бы мы знали напряжение и сопротивление. Но что, если бы мы вместо этого захотели вычислить напряжение или сопротивление? Один из способов сделать это – переставить члены уравнения для решения других параметров, но есть более простой способ. Приведенная выше диаграмма даст нам соответствующее уравнение для решения любого неизвестного параметра без использования алгебры.Чтобы использовать эту диаграмму, мы просто закрываем параметр, который пытаемся найти, чтобы получить правильное уравнение. Это станет более понятным, когда мы начнем его использовать, поэтому давайте рассмотрим несколько примеров.

Закон Ома в действии

Ниже представлена ​​простая электрическая схема, которую мы будем использовать для выполнения наших примеров. Наш источник напряжения – это аккумулятор, подключенный к лампочке, которая обеспечивает сопротивление электрическому току. Для начала предположим, что наша батарея имеет напряжение 10 вольт, электрическая лампочка имеет сопротивление 20 Ом, и нам нужно вычислить ток, протекающий по цепи.Используя нашу диаграмму, мы закрываем параметр, который мы пытаемся найти, то есть ток, или i , и это оставляет нам напряжение v над сопротивлением r . Другими словами, чтобы найти ток, нам нужно разделить напряжение на сопротивление. Делая математические вычисления, 10 вольт, разделенные на 20 Ом, дают половину ампера тока, протекающего в цепи.

Чтобы найти ток, разделите напряжение (20 вольт) на сопротивление (20 Ом).

Теперь давайте увеличим напряжение, чтобы посмотреть, что происходит с током.Мы будем использовать ту же лампочку, но перейдем на 20-вольтовую батарею. Используя то же уравнение, что и раньше, мы разделим 20 вольт на 20 Ом, и мы получим 1 ампер тока. Как мы видим, удвоение напряжения привело к удвоению и тока. Это имеет смысл, когда мы думаем о садовом шланге. Если бы мы увеличили давление в шланге, можно было бы ожидать, что поток воды также увеличится. Всегда полезно перепроверить свою работу, спросив, соответствуют ли результаты тому, что вы ожидали.

Если бы мы увеличили сопротивление лампочки, что бы вы ожидали, что произойдет с током? Чтобы выяснить это, давайте заменим нашу существующую лампочку на другую с сопротивлением 40 Ом.Поскольку мы все еще ищем ток, мы используем то же уравнение, что и раньше. Разделив 20 вольт на 40 Ом, мы получим половину ампера тока. Этот результат говорит нам, что удвоение сопротивления уменьшило ток вдвое. Вы этого ожидали? Если вернуться к нашему шлангу, логично предположить, что перегиб в шланге уменьшит поток воды, точно так же, как увеличение сопротивления в цепи уменьшит ток.

До сих пор мы только рассчитали ток в цепи, но что, если бы кто-то поменял нашу лампочку, когда мы не смотрели, и нам нужно было определить сопротивление новой? Что ж, мы знаем, что напряжение нашей батареи составляет 20 вольт, и мы можем измерить ток в цепи с помощью инструмента, называемого амперметром, поэтому все, что нам осталось, – это выполнить некоторые вычисления.Используя нашу диаграмму, мы скрываем параметр, который мы пытаемся найти, а именно сопротивление, r . Схема теперь показывает нам, что нам нужно разделить напряжение на ток. Если наш амперметр измерил ток в 5 ампер, протекающий по цепи, то сопротивление будет равно 20 вольт, разделенным на 5 ампер, что составляет 4 Ом

Чтобы определить напряжение, умножьте силу тока (3 ампера) на сопротивление (4 Ом).

Наконец, представьте, что кто-то заменил нашу батарею, и нам нужно выяснить ее напряжение.Процесс почти такой же. Мы знаем, что наша новая лампочка имеет сопротивление 4 Ом, и мы можем измерить ток в цепи с помощью амперметра. Используя диаграмму, мы покрываем напряжение v , которое говорит нам, что нам нужно умножить ток на сопротивление. Если бы амперметр измерил ток в 3 ампера, тогда напряжение было бы 3 ампера, умноженным на 4 Ом, что составляет 12 вольт. Вот и все. Зная любые два из трех параметров, мы всегда можем вычислить третий, используя закон Ома.

Резюме урока

Закон Ома определяет соотношение между напряжением, током и сопротивлением в электрической цепи: i = v / r . Ток прямо пропорционален напряжению и обратно пропорционален сопротивлению. Это означает, что увеличение напряжения приведет к увеличению тока, а увеличение сопротивления приведет к уменьшению тока. Зная любые два из трех параметров, мы можем вычислить третий, неизвестный параметр.Мы можем сделать это, переставив члены в уравнении закона Ома или используя диаграмму, приведенную выше в уроке. Скрытие параметра, который мы пытаемся найти, показывает нам соответствующее уравнение с использованием двух известных параметров.

Результаты обучения

По завершении этого урока вы сможете:

  • Описывать взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, используя закон Ома
  • Напишите уравнение закона Ома
  • Объясните, как можно найти любую из трех переменных в уравнении закона Ома, если вы знаете две другие.
  • Рассчитайте любую из трех переменных, используя уравнение закона Ома
План урока по закону

Ома | Изучение.com

Длина

1–1,5 часа

Стандарты учебной программы

Создайте вычислительную модель для расчета изменения энергии одного компонента в системе, когда изменение энергии другого компонента (ов) и энергия поступает внутрь и наружу. система известна.

  • CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.3

Точно соблюдайте сложную многоступенчатую процедуру при проведении экспериментов, измерений или технических задач, обращая внимание на особые случаи или исключения, определенные в тексте.

  • CCSS.ELA-LITERACY.RST.9-10.4

Определите значение символов, ключевых терминов и других слов и фраз, относящихся к предметной области, когда они используются в конкретном научном или техническом контексте, относящемся к текстам и темам для 9–10 классов.

Ключевые термины

  • Закон Ома
  • текущий
  • сопротивление
  • напряжение

Материалы

  • электровентилятор, 1
  • источник питания, по 1 на группу
  • амперметр, по 1 на группу
  • вольтметр, по 1 на группу
  • резисторов, по 3 разного сопротивления на группу
  • банан-банановый кабель, по 3 на группу
  • Кабель типа банан-крокодил, 2 на группу
  • ИЛИ компьютеры с доступом в Интернет
  • лабораторных тетрадей или рабочих листов, по 1 на студента
  • миллиметровая бумага, по 1 листу на ученика
  • карандашей, по 1 на ученика
  • калькуляторов, по 1 на студента
  • линейок, по 1 на учащегося
  • цветных карандашей, по 3 цвета на ученика

Инструкции

  • Перед занятием нарисуйте схему, показывающую, как установить простую схему с источником питания, амперметром, резистором и вольтметром на плате.
  • Чтобы начать урок, попросите студентов рассказать вам, что означает слово «сопротивляться». Объясните, что электрические цепи также имеют сопротивление.
  • Включите электрический вентилятор и скажите учащимся, что, когда цепь имеет сопротивление, через нее проходит меньше тока. Попросите учащихся предсказать, что произойдет со скоростью вентилятора, когда вы уменьшите сопротивление. Несколько раз увеличьте и уменьшите скорость вентилятора, чтобы ученики рассказали вам, что происходит.
  • Объясните классу, что они только что стали свидетелями реального применения закона Ома.Они узнают об этом больше на сегодняшнем уроке.
  • Предоставьте студентам калькуляторы и начните просмотр видео «Закон Ома: определение и взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением». Пауза на 1:54. Задайте следующие вопросы для обсуждения:
    • Что такое закон Ома?
    • Что означает каждая из переменных в уравнении?
    • Что происходит с током в цепи при увеличении сопротивления?
    • Что происходит с током при увеличении напряжения?
  • Вернитесь к видео, на этот раз с паузой в 3:26.Попросите учащихся вычислить следующую задачу:
    • Наш электровентилятор получает от розетки 120 вольт. На средних оборотах сопротивление 480 Ом. Какой ток проходит через вентилятор на средней скорости?
  • Продолжить видео и сделать паузу в 4:06. Попросите учащихся вычислить следующие задачи:
    • Решаем отвезти наш электровентилятор в Великобританию, где он будет получать от розетки 240 вольт. Сопротивление на средней скорости 480 Ом.Какой ток будет проходить через вентилятор в Великобритании?
  • Вернитесь к видео и сделайте паузу в 4:50. Задайте ученикам следующую задачу:
    • Вернувшись в США, где напряжение 120, мы решаем выключить вентилятор на низкую скорость. Это увеличивает сопротивление до 960 Ом. Какой сейчас ток?
  • Продолжить видео и сделать паузу в 5:36. Задайте следующий вопрос:
    • У нас все еще есть 120 вольт от розетки, но мы включили наш вентилятор на высокую скорость.Ток, протекающий через наш вентилятор, составляет 1/3 ампера. Было ли сопротивление вентилятора на высокой скорости?
  • Просмотрите видео до конца. Попросите учащихся вычислить следующее:
    • Решаем увезти наш вентилятор в Китай. На высокой скорости (сопротивление = 360 Ом) мы обнаруживаем, что сила тока составляет 3/5 ампер. Какое напряжение в Китае?
  • Чтобы проверить понимание, спроецируйте тест урока

Мероприятие

  • Разделите учащихся на группы по 4 человека и предоставьте каждой группе блок питания, вольтметр, амперметр, 3 разных резистора, 3 кабеля типа банан-банан, 2 кабеля типа банан-аллигатор, лабораторные листы, миллиметровая бумага, линейки, карандаши. и цветные карандаши.
  • Если у вас нет материалов для построения цепей, разделите учащихся на пары и предоставьте каждому по компьютеру с доступом в Интернет. В Интернете существует множество виртуальных лабораторий, где студенты могут собирать данные.
Диаграмма, показывающая установку для лаборатории закона Ома.
  • Покажите студентам, как создать простую схему, используя источник питания, банан-банановые кабели, амперметр и 1 резистор. Затем с помощью кабелей типа «банан-крокодил» подключите вольтметр параллельно резистору.
  • Теперь попросите учащихся включить электропитание. По мере того, как они постепенно увеличивают мощность источника питания, попросите их записать показания как вольтметра, так и амперметра. В своих лабораторных журналах таким образом они должны записывать от 5 до 10 точек данных.
  • Используя собранные данные, попросите учащихся использовать закон Ома для расчета сопротивления резистора.
  • Попросите учащихся выключить источник питания, отсоединить первый резистор и подключить второй.
  • Затем попросите учащихся повторить тот же процесс, увеличивая мощность, записывая показания вольтметра и амперметра и вычисляя сопротивление.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *