Головна ⇒ 📌Плани-конспекти уроків по фізиці ⇒ Питомий опір

Питомий опір

1-й семестр

ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ЯВИЩА

2. Електричний струм

Урок 10/16

Тема. Питомий опір

Мета уроку: показати залежність опору провідника від його геометричних розмірів і матеріалу.

Тип уроку: комбінований урок.

План уроку

Контроль знань	5 хв.	1. Як виразити напругу на ділянці кола, знаючи силу струму в ньому і його опір? 2. Як виразити опір ділянки кола, знаючи напругу на його кінцях і силу струму в ньому? 3. Знайдіть за законом Ома опір ділянки кола. Чому не можна говорити, що опір у цьому випадку прямо пропорційний напрузі та обернено пропорційний силі струму?
Демонстрації	5 хв.	1. Залежність опору провідника від його геометричних розмірів. 2. Залежність опору провідника від матеріалу, з якого він виготовлений
Вивчення нового матеріалу	25 хв.	1. Чому провідник чинить опір електричному струму? 2. Від чого залежить опір провідника? 3. Питомий опір провідника
Закріплення вивченого матеріалу	10 хв.	1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі

ВИВЧЕННЯ

НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Чому провідник чинить опір електричному струму?

Отже, ми раніше з’ясували, що до зменшення швидкості спрямованого руху електронів (а відтак, до зменшення сили струму) призводять дві причини: по-перше, дія електричного поля позитивно заряджених іонів кристалічних решіток; по-друге, вплив електричного поля електронів на сусідні електрони.

У результаті цього швидкість спрямованого руху електронів зменшується: провідник чинить опір електричному струму.

2. Від чого залежить опір провідника?

З’ясувавши причини, що обмежують силу струму в провіднику, переходимо до формулювання узагальнюючого визначення величини опору. Для цього виконуємо ряд дослідів із провідниками різних довжини, площі поперечного перерізу й матеріалу. Учні, аналізуючи отримані результати, самостійно доходять висновку, що:

O опір провідника прямо пропорційний площі поперечного перерізу і залежить від матеріалу.

Якщо позначити опір провідника буквою R, його довжину буквою l, а площу поперечного перерізу – S, то

3. Питомий опір провідника

Позначимо коефіцієнт, що характеризує електричні властивості речовини, з яких виготовлений провідник, буквою?. Цей коефіцієнт називається питомим опором речовини. Тоді

Звідки одержуємо:

O Фізична величина, що називається питомим опором речовини, показує, який опір має зроблений з цієї речовини провідник довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1м2.

Оскільки одиницею опору є 1 Ом, одиницею площі поперечного перерізу – 1м2, а одиницею довжини – 1 м, то одиницею питомого опору буде:

Зручніше виражати площу поперечного перерізу провідника у квадратних міліметрах. Тоді одиницею питомого опору буде:

На завершення уроку необхідно познайомити учнів з таблицею питомих електричних опорів деяких речовин. Оскільки опір металевих провідників залежить від температури (він збільшується при підвищенні температури), то в таблиці наводяться значення питомих опорів для температури 20 °С.

З таблиці випливає, що срібло і мідь – кращі провідники електрики. Для нагрівальних елементів зручно використовувати речовини великого питомого опору, наприклад, ніхром.

Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу

– Як залежить опір провідника від його довжини і від площі поперечного перерізу?

– Як показати дослідним шляхом залежність опору провідника від його довжини й площі поперечного перерізу?

– Як можна показати, що опір провідника залежить від роду речовини, з якого він виготовлений?

– Питомий опір нікеліну Що це означає?

ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

1. Якісні питання

1) Який опір мідного проводу довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1мм2?

2) Наявні два мідних дроти однакової довжини. В одного площа поперечного перерізу 1мм2, а в іншого – 5 мм2. У якого дроту опір менший і в скільки разів?

3) У яких випадках і де використовують провідники з малим (великим) питомим опором?

4) Довжина одного проводу 20 см, іншого – 1,6 м. Площа перерізу й матеріал проводу однакові. У якого проводу опір більший і в скільки разів?

2. Навчаємося розв’язувати задачі

1) Знайдіть довжину проводу для нагрівача електроплитки. Діаметр проводу 0,5 мм, а його опір за кімнатної температури має складати 48 Ом.

Розв’язок. Площа поперечного перерізу проводу . З формули для опору одержуємо звідки

Перевірка одиниць величин:

Підставляємо числові дані:

2) У лабораторних роботах використовуються мідні з’єднувальні проводи, площа перерізу яких дорівнює 1мм2. Сила струму в них досягає 2 А. Яка напруга на такому проводі, якщо його довжина дорівнює 10 см?

Розв’язок. Напругу на цьому проводі знайдемо по закону Ома Опір кожного з’єднувального проводу знайдемо за формулою: Тоді

Перевірка одиниць величин:

Підставляємо числові дані:

3) Ртуть заповнює скляну трубку із внутрішнім перерізом 1 мм2 і має опір 2 Ом. Обчисліть довжину стовпчика ртуті в трубці.

Що ми дізналися на уроці

– Опір провідника прямо пропорційний довжині, обернено пропорційний площі поперечного перерізу і залежить від матеріалу.

– Фізична величина, що називається питомим опором речовини, показує, яким опором володіє зроблений з цієї речовини провідник завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1 м2.

Домашнє завдання

1. Підр.: § 12.

2. Зб.:

Рів1 – № 6.6; 6.7; 6.8; 6.10; 6.11.

Рів2 – № 6.33; 6.34; 6.35; 6.37, 6.39.

Рів3 – № 6.54; 6.55, 6.56; 6.57; 6.58.

3. Д.: підготуватися до самостійної роботи № 5.

Задачі із самостійної роботи № 5 “Електричний опір. Питомий опір”

Середній рівень

1. Обчисліть опір алюмінієвого дроту завдовжки 80 см і площею поперечного перерізу 0,2 мм2.

2. Опір провідника перерізом 4 мм2 дорівнює 40 Ом. Який переріз повинен мати провідник тієї самої довжини і з такого самого матеріалу, щоб його опір був 100 Ом?

Достатній рівень

1. а) Наявні два дроти однакових перерізу й довжини. Один дріт – з міді, інший – з нікеліну. Який з них має менший опір? Чому? У скільки разів?

Б) У скільки разів відрізняються опори двох алюмінієвих проводів, якщо один з них має в 6 разів більшу довжину й у 3 рази більшу площу поперечного перерізу, ніж інший?

2. а) Чому провідники мають опір? Чому опір різних провідників різний?

Б) Із двох відрізків дроту перший у 8 разів довший, але другий має вдвічі більшу площу поперечного перерізу. Наскільки велике відношення опорів цих відрізків?

Високий рівень

1. На котушку електромагніта намотаний мідний провід перерізом 0,03 мм2 і довжиною 200 м. Знайдіть опір обмотки та її масу.

2. Потрібно виготовити провід завдовжки 100 м й опором 1 Ом. У якому випадку провід буде легшим: якщо його зробити з алюмінію чи з міді? У скільки разів?