Наслідки із закону Ома для повного кола
1-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
2. Електричний струм
УРОК 4/15
Тема. Наслідки із закону Ома для повного кола
Мета уроку: розглянути, як змінюються сила струму в колі й напруга на полюсах джерела залежно від зовнішнього опору кола R.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 4 хв. | 1. Що таке сторонні сили? Яка їхня природа? 2. Що таке електрорушійна сила джерела струму? 3. Як формулюється закон Ома для повного кола? |
Демонстрації | 4 | 1. Напруга на полюсах замкнутого джерела струму. 2. Напруга на полюсах розімкнутого джерела струму. 3. Коротке замикання джерела струму. |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Коротке замикання. 2. Напруга на полюсах джерела струму. 3. Розв’язування задач. |
Закріплення вивченого матеріалу | 12 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Коротке замикання
Як випливає із закону Ома для повного кола, сила струму 
убуває
– Підключення до полюсів джерела струму провідника з дуже малим опором називають коротким замиканням, а струм, що при цьому виникає,- струмом короткого замикання.
За короткого замикання сила струму 
Із цієї формули видно, що якщо внутрішній опір джерела дуже незначний, струм короткого замикання буде доволі значним, що може вивести джерело з ладу.
2. Напруга на полюсах джерела струму
Формулу, що виражає закон Ома для повного кола, можна записати у вигляді 
– напруга на зовнішній частині кола; Ir – напруга на внутрішній частині кола.
Тоді 
Аналізуючи цю формулу, доходимо висновку, що за незмінної ЕРС (
= const) напруга на зовнішній частині кола зменшується відповідно до збільшення сили струму в колі.
Використовуючи вираження для сили струму, одержуємо:
Із цієї формули випливає, що якщо коло розімкнуте (R 
?), то U = , тобто напруга на полюсах джерела струму дорівнює ЕРС. Цим користуються під час вимірювання ЕРС джерела струму за допомогою вольтметра, опір якого набагато більший від внутрішнього опору джерела струму (Rв ” r). Вольтметр при цьому підключають до клем джерела струму.
Найменша ж напруга між полюсами дорівнює нулю – їй відповідає коротке замикання, за якого сила струму 
(струм короткого замикання). На малюнку зображений графік залежності напруги на полюсах джерела від зовнішнього опору.
Графік залежності сили струму від зовнішнього опору зображений на рисунку.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. Якому опору зовнішнього кола відповідає струм короткого замикання?
2. Який зовнішній опір відповідає розімкнутому колу?
3. Як пов’язана напруга на розімкнутих полюсах джерела з ЕРС джерела?
Другий рівень
1. За якого режиму роботи електричного кола напруга на полюсах джерела струму максимальна? мінімальна?
2. За якого режиму роботи електричного кола сила струму через джерело максимальна? мінімальна?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Чому не можна за допомогою вольтметра магнітоелектричної системи безпосередньо виміряти ЕРС елемента?
2. Чому під час короткого замикання напруга на клемах джерела наближається до нуля, адже струм у колі має найбільше значення?
3. Як буде змінюватися напруга на затискачах джерела, якщо поступово вмикати дедалі більший опір у зовнішньому колі? До якого граничного значення буде наближатися зазначена напруга в цьому випадку?
4. ЕРС батарейки кишенькового ліхтарика дорівнює 4,5 В. Чому ж у цьому ліхтарику використовують лампочку, розраховану на напругу 3,5 В?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. До джерела струму з ЕРС 6 В і внутрішнім опором 2 Ом підключений резистор опором 10 Ом. Визначте напругу на полюсах джерела струму.
2. Реостат підключений до джерела струму. За зміни опору реостата від R1 = 4,0 Ом до R2 = 9,5 Ом сила струму в колі змінюється від I1 = 8,0 А до I2 = 3,6 А. Знайдіть ЕРС 
джерела струму і його внутрішній опір r.
Розв’язання. Із закону Ома для повного кола 
випливає співвідношення = I(R + r). Із цього співвідношення одержуємо систему рівнянь:
Звідси 
Перевіривши одиниці величин і підставивши числові значення, одержуємо = 36 В, r = 0,5 Ом.
3. У разі зміни опору зовнішнього кола змінюються й сила струму I, і напруга U на джерелі струму. Визначте ЕРС джерела струму і його внутрішній опір за наведеним на рисунку графікові залежності U (І).
4. Коли батарею гальванічних елементів замикають на опір R1, напруга на клемах батареї становить 5 В. Коли зовнішній опір збільшують у 6 разів, напруга на клемах батареї збільшується вдвічі. Чому дорівнює ЕРС батареї?
5. Джерело струму, внутрішній опір якого 0,5 Ом, живить п’ять однакових лампочок, з’єднаних паралельно. Кожна лампочка має опір 15 Ом; опір сполучних проводів дорівнює 1,5 Ом. Знайдіть напругу на полюсах джерела струму і його ЕРС, напруга на кожній лампочці 1,8 В.
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Режим короткого замикання відповідає умові R = 0 (або, що те саме, R << r ). Сила струму короткого замикання 
а напруга на полюсах джерела струму практично зникає (U 0 ).
– Режим розімкнутого кола відповідає умові R ? (або, що те саме, R ” r ). У цьому випадку І 0, U = .
– Напруга на полюсах джерела струму: U = – Ir. Вона максимальна у випадку розімкнутого кола й дорівнює нулю в режимі короткого замикання.
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 10 (п. 5, 6); підр-2: § 7 (п. 1, 2).
2. Зб.:
Рів1 № 5.19; 5.20; 5.21; 5.22.
Рів2 № 5.40; 5.41; 5.42; 5.43.
Рів3 № 5.55, 5.56; 5.57; 5.58.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...