Видеоурок «Закон Ома для участка цепи»
В разделе Физика 12 уроков
Содержание:
§ 1  Зависимость силы тока от напряжения

Интересно узнать какова связь между силой тока, напряжением и сопротивлением проводника. Эти физические величины определяют электрический ток в цепи. К тому же связь между этими величинами вошла в историю науки и технике как закон Ома. Проследуем по этапам истории эксперимента. Соберем электрическую цепь. Для сборки электрической цепи нам понадобится: источник тока, ключ, лампа накаливания, амперметр и вольтметр.

Вспомним, для чего нужны названные устройства:

Источник тока поддерживает и создает ток в цепи, амперметр – прибор для измерения силы тока в амперах, вольтметр – прибор дли измерения напряжения между концами любого участка цепи в вольтах, ключ – необходим для замыкания и размыкания цепи, лампа накаливания – потребитель тока.

Схема цепи представлена следующим образом: (Рисунок 1)

Не забываем, что приборы включаем в цепь, соблюдая полярность и правила подключения амперметра и вольтметра.

Первое, нам необходимо доказать зависимость силы тока от напряжения, точнее доказать прямую зависимость. В цепь будем подключать источники тока с разными напряжениями: 1,5В, 4,5В, 9В и 12В.

Подсоединим к нашей цепи источник тока с U1=1,5В и замкнем цепь. (Рисунок 2). Измерим силу тока цепи с помощью амперметра. Запишем получившееся значение - I1=0,1А.

Затем цепь размыкаем и подключаем источник тока с напряжением U2=4,5В. (Рисунок 3).

Посмотрим на амперметр и зафиксируем значение силы тока, в данном случае: I2=0,3А.

Так проведем еще два эксперимента с U3=9В и U4=12В. Значения напряжения и силы тока в ходе опыта оформим в виде таблицы 1 Сила тока в проводнике и напряжение между его концами:

Чтобы наглядно проследить зависимость силы тока от напряжения, построим график, то есть вольт-амперную характеристику, отразив все изменения сила тока от напряжения. Пользуясь данными таблицы 1, построим график, по осям которого будут напряжение и сила тока.

На рис.4 показан график зависимости силы тока в проводнике от напряжения между его концами. По горизонтальной оси отложено напряжение в вольтах, а по вертикальной оси - сила тока в амперах. По точкам значений таблицы 1 построим прямую. Проанализируем полученный график: если рассмотреть напряжения U2=4,5В и U3=9В и соответствующие значения сил тока: I2=0,3А и I3=0,6А, заметим, что во сколько раз увеличится напряжение, во столько же раз увеличится сила тока в проводнике, в данном случае в 2 раза. При увеличении напряжения между концами проводника увеличивается сила тока в проводнике.

Вывод Сила тока в проводнике прямо пропорциональна его напряжению: I~U.

§ 2  Зависимость силы тока от сопротивления

Перейдем к доказательству зависимости силы тока от сопротивления проводника. Добавим в электрическую цепь резистор, где резистор – участок электрической цепи, предназначенный для использования его электрического сопротивления. Подключим к нему параллельно вольтметр, при разомкнутой электрической цепи. Составим схему электрической цепи. (Рисунок 5).

В электрическую цепь будем подключать разные резисторы, то есть различной величины: R1=3Ом, R2=9Ом, R3=15Ом. (Рисунок 6).

Измерив силу тока в цепи с помощью амперметра, заполним данные в таблицу 2.

Проведем график в осях I и R по значениям таблицы 2. Отложим по горизонтальной оси сопротивление в омах, а по вертикальной оси силу тока в амперах. Отметим точки и проведем через них линию, как видно вид линии отличается, чем было в первом случае.

При построении заметим, что линия кривая, убывающая. Из графика следует, что чем больше сопротивление проводника, тем его сила тока меньше. Например, при силе тока I=0,3 А, сопротивление оказывается равным 15 Ом и аналогично при силе тока 0,5А сопротивление 9 Ом. Таким образом, доказали обратную зависимость силы тока от напряжения.

Вывод Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению проводника: I~1/R.

§ 3  Закон Ома

Экспериментально мы доказали зависимость силы тока от параметров цепи, которые можно объединить и записать в формулу:

где

I – сила тока в участке цепи, А

U – приложенное напряжение, В

R – сопротивление участка цепи, Ом

Данное соотношение называют законом Омадля однородного участка цепи, которое было сформулировано на основе экспериментов Георгом Омом в 1827 году.

Формулировка закона: 

сила тока на однородном участке цепи при неизменной его температуре прямо пропорциональна напряжению на концах участка цепи и обратно пропорциональна сопротивлению участка.

Однородный участок – это участок, где сторонние силы не действуют.

Используя эту зависимость, можно выполнить расчеты электрической цепи:

§ 4  Краткие итоги по теме урока

Подведем итоги:

мы убедились в справедливости закона Ома, доказав его экспериментальным путем, а именно: сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. 

Закон связывает все характеристики электрической цепи: силу тока, напряжение и сопротивление.

Список использованной литературы:
  1. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений/А.В. Перышкин. – М.: Дрофа, 2010.
  2. Физика 7-9 Учебник И.В.Кривченко
  3. Физика Справочник О.Ф. Кабардин – М.: АСТ-ПРЕСС, 2010.

Подпишись и будь в курсе новых событий и новостей!