Решение задач. Законы постоянного тока. Виртуальный эксперимент исследования сложных цепей постоянного электрического тока. Класс: 10 Учитель: Федорова Лия Андреевна МБОУ СОШ № 2 г. Донской Цели и задачи урока: совершенствовать умения планировать и проводить физический эксперимент, обрабатывать результаты эксперимента, делать выводы, обрабатывать результаты с помощью табличного процессора (MS Excel) на компьютерах, использовать программные средства компьютера (MS Power Point) для демонстрации Ответьте на вопросы: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Что такое электрический ток? Какой ток называют постоянным? Сформулируй закон Ома для участка цепи. Запишите на доске законы последовательного и параллельного соединения проводников. Сформулируйте закон Джоуля-Ленца. Что такое ЭДС? Сформулируйте закон Ома для полной (замкнутой) цепи. Видео. Георг Ом. Решите устно задачи. Задача № 1. а) Определите общее сопротивление участка цепи. R R 3R R Ответ: 4R R Решите устно задачи. б) Определите общее сопротивление участка цепи. R R R 3R R Ответ: 3,5R R Задача № 1. Определить сопротивление между точками А и В контура, составленного из одинаковых сопротивлений R. Решение: Из симметрии ясно, что токи через элементы CO и DO должны быть одинаковы и равны токам, текущим через элементы OF и OE. А раз так, то в точке О цепь можно разорвать, при этом токи через элементы сетки не изменятся: Точки О и О' – точки равного потенциала. Ответ: 1,5 R Цифровой мультиметр. Задача № 2. Определите общее сопротивление участка цепи изображенного на рисунке. Решение: Потенциалы в точках С и D одинаковы, т.е. φс = φD Так как ветви электрической цепи симметричны, следовательно между точками C и D нет падения напряжения, а значит ток на участке СD не течет. Тогда схему можно перерисовать так: RACB = R+2R = 3R RADB = R+2R = 3R RAB = 1,5R Ответ: 1,5R Задача № 3. Определите сопротивление проволочного каркаса, имеющего форму куба, если он включен в цепь между точками А и В. Сопротивление каждого ребра каркаса 3 Ом. Точки, имеющие одинаковые потенциалы, можно соединять или разделять, не изменяя силу тока в участках цепи, т.е. не изменяя сопротивления всей цепи. Точки 1,2,3 имеют равные потенциалы, следовательно их можно соединить и точки 4,5,6 также имеют равные потенциалы и их также можно соединить. Получим эквивалентную схему (б), которая легко решается. Практическая работа. Исследование электрической цепи источника постоянного тока. Цель работы – определение электродвижущей силы источника тока (ЭДС), исследование зависимостей полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его коэффициента полезного действия (КПД) от нагрузочного сопротивления. Рассмотрим электрическую цепь, представленную на рисунке. Рассмотрим теперь режимы работы источника тока. Из закона Ома следует, что: ток в замкнутой цепи достигает наибольшего значения, равного Imax=ε/r , при R=0. Этот режим работы источника называется режимом короткого замыкания. Если наоборот, сопротивление внешней цепи R, то ток асимптотически стремится к нулю. Такой режим называется режимом холостого хода. В этом случае, разность потенциалов между клеммами источника равна ЭДС. Отметим также, что разность потенциалов U на клеммах источника одновременно является и падением напряжения на внешнем сопротивлении и поэтому по закону Ома для участка цепи Мощность, выделяемая в виде тепла при прохождении электрического тока через сопротивление, определяется законом Джоуля-Ленца: Полная мощность является суммой полезной мощности и мощности, выделяющейся на внутреннее сопротивление: коэффициент полезного действия (КПД) источника постоянного тока: Используя данные соотношения можно показать, что: Соберите электрическую цепь по схеме: Постройте графики зависимости с помощью таблиц Exel) 1) полезной мощности от сопротивления 2) полной мощности от сопротивления 3) КПД от сопротивления. Вывод: В проведенной лабораторной работе мы определили ЭДС источника тока, исследовали зависимости полезной и полной мощности, развиваемых источником тока, и его КПД от нагрузочного сопротивления.