От чего же зависит работа тока? Можно с уверенностью сказать, что она зависит от силы тока, т. е. от электрического заряда, протекающего по цепи в 1 с. В этом мы убедились, знакомясь с различными действиями тока. Например, пропуская ток по железной или никелиновой проволоке, мы видели, что чем больше была сила тока, тем выше становилась температура проволоки, т. е. сильнее было тепловое действие тока.
Но не только от одной силы тока зависит работа тока: она зависит еще и от другой величины, которую называют электрическим напряжением или просто напряжением.
Напряжение—это физическая величина, характеризующая электрическое поле, которое создает ток. Чтобы ознакомиться с этой очень важной физической величиной, обратимся к опыту.
Рис. 1 Рис. 2
На рисунке 1 изображена электрическая цепь, в которую включена лампочка от карманного фонарика. Источником тока здесь служит аккумулятор. На рисунке 2 показана другая цепь, в нее включена лампа, используемая для освещения помещений. Источником тока в этой цепи является городская осветительная сеть. Амперметры, включенные в указанные цепи, показывают одинаковую силу тока в обеих цепях. Однако лампа, включенная в городскую сеть, дает гораздо больше света и тепла, чем лампочка от карманного фонаря. Объясняется это тем, что при одинаковой силе тока работа тока на этих участках цепи при перемещении электрического заряда, равного 1 Кл, различна. Эта работа тока и определяет новую физическую величину, называемую электрическим напряжением.
Напряжение, которое создает аккумулятор, значительно меньше напряжения городской сети. Именно поэтому при одной и той же силе тока лампа, включенная в цепь аккумулятора, дает меньше света и тепла.
Зная работу тока А на данном участке цепи и весь электрический заряд q, прошедший по этому участку, можно определить напряжение U (так оно условно обозначается), т. е. работу тока при перемещении электрическое заряда. равного 1 Кл. Следовательно, напряжение равно отношению работы тока на данном участке к электрическому заряду, прошедшему по этому участку.
Электрический ток подобен течению воды в реках и водопадах, т. е. подобен течению воды с более высокого уровня на более низкий. Здесь электрический заряд (количество электричества) соответствует массе воды, протекающей через сечение реки, а напряжение — разности уровней, напору воды в реке. Работа, которую совершает вода, падая, например, с плотины, зависит от массы воды и высоты ее падения; работа тока зависит от электрического заряда, протекающего через сечение проводника, и от напряжения на этом проводнике. Чем больше разность уровней воды, тем большую работу совершает вода при своем падении; чем больше напряжение на участке цепи, тем больше работа тока. В озерах и прудах уровень воды всюду одинаков, и там вода не течет; если в электрической цепи нет напряжения, то в ней нет и электрического тока.
Опыт 2. Закон Ома для участка цепи
Оборудование: 1) амперметр с шунтом на 3 А, 2) вольтметр на 5 А, 3) магазин сопротивлений, 4) источник постоянного напряжения, 5) реостат со скользящим контактом, 6) провода соединительные, 7) выключатель демонстрационный, 8) ящик-подставка.
Этот опыт требует следующей предварительной подготовки. Собирают установку, как показано на рисунке 3. Включают в магазин сопротивлений 2 Ом и замыкают цепь. Регулируя сопротивление реостата, добиваются на зажимах магазина напряжения 3 В; амперметр покажет 1,5 А.
Подготовленную таким образом установку демонстрируют учащимся: включают ток и производят измерения напряжения и силы тока. Далее уменьшают напряжение в цепи сначала до 2 В, потом до 1 В. Показания амперметра и вольтметра каждый раз записывают на классной доске в следующую таблицу:
Сопротивление участка – 2 Ом | |
Напряжение, В | Сила тока, А |
3 | 1,5 |
2 | 1,0 |
1 | 0,5 |
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что сила тока на данном участке цепи прямо пропорциональна напряжению на его концах.
Затем проводят второй опыт, чтобы выяснить зависимость силы тока от сопротивления участка. Для этого включают в магазин 4 Ом, с помощью реостата доводят напряжение на этом участке до 2 В. Амперметр при этом покажет 0,5 А. Затем меняют (уменьшают) сопротивление магазина и, доводя каждый раз с помощью реостата напряжение до прежней величины (2 В), измеряют силу тока. Результаты записывают в таблицу:
Напряжение – 2 В | |
Сопротивление, Ом | Сила тока, А |
4 | 0,5 |
2 | 1,0 |
1 | 2,0 |
По данным этой таблицы делают вывод, что сила тока на участке цепи обратно пропорциональна его сопротивлению.
Изучая данные обеих таблиц, легко заметить, что силу тока всегда можно определить делением напряжения на сопротивление. Это служит основанием для вывода формулы
,
выражающей закон Ома для участка цепи.
Опыт 3. Исследование распределения напряжения на последовательно соединенных участках цепи
Оборудование: 1) амперметр с шунтом на 3 А, 2) вольтметр на 5 А, 3) магазин сопротивлений – 2 шт, 4) источник постоянного напряжения, 5) реостат со скользящим контактом, 6) провода соединительные, 7) выключатель демонстрационный, 8) ящик-подставка.
Соберите цепь по рисунку 4 (на одном магазине сопротивлений R1 установите 2 Ом, на другом R2 = 4 Ом) и начертите схему этой цепи. Подготовьте таблицу для записи измерений. К вольтметру присоедините два проводника. Установите в цепи ток I = 0,5 А и, поддерживая его постоянным, измерьте напряжение U1 на сопротивлении R1, напряжение U2, на спирали R2 и общее напряжение Uобщ на двух сопротивлениях. Результаты измерений силы тока и напряжений запишите в таблицу. Сравните напряжения Uобщ, U1, U2 и сделайте вывод о соотношении между ними.
Опыт 4. Исследование распределения силы тока в электрической цепи с параллельным соединением проводников
Оборудование: 1) амперметр с шунтом на 3 А, 2) вольтметр на 5 А, 3) магазин сопротивлений – 2 шт, 4) источник постоянного напряжения, 5) реостат со скользящим контактом, 6) провода соединительные, 7) выключатель демонстрационный, 8) ящик-подставка.
Соберите электрическую цепь по рисунку 5 (на одном магазине сопротивлений R1 установите 2 Ом, на другом R2 = 4 Ом) и начертите схему этой цепи.
Предложите учащимся, пользуясь схемой, ответить на вопросы:
Какие участки цепи соединены параллельно? Какие точки цепи являются точками разветвления? Какой ток будет показывать амперметр при замыкании цепи? Как нужно включить амперметр, чтобы он сначала измерил ток, протекающий по одной спирали, а потом по другой? Подумайте, как это сделать, используя минимальное число переключений.Замкните цепь и с помощью реостата установите силу тока Iобщ = 1,5 А. Разомкните цепь. Включите амперметр для измерения силы тока в первой ветви. Измерьте силу тока I1 и запишите ее значение в подготовленную заранее таблицу. Включите амперметр для измерения силы тока во второй ветви, замкните ключ, измерьте силу тока I2 и запишите ее значение в таблицу. Сравните силы токов Iобщ, I1 и I2, и сделайте вывод о соотношении между ними.
Лекция на тему: «Содержание и структура учебников физики первой ступени обучения»
Курс физики в советской средней школе построен в виде двух ступеней. С введением в стране всеобщего среднего образования в первую ступень курса физики вошел учебный материал VII и VIII классов.
Содержание и структура курса физики I ступени определены программой 2002 г. Эта программа была разработана комиссией, в состав которой входили ученые методисты и школьные учителя.
Программа предусматривает современную трактовку изучаемых понятий, использование фундаментальных теорий для объяснения изучаемых явлений и законов.
Усиление роли физической теории в программе способствовало созданию условий для развивающего обучения и привития учащимся умений самостоятельно пополнять свои знания.
Все это должно повысить научно-педагогический уровень изучения физики в школе.
Перед методикой же физики ставились новые задачи, которые надо было решить, чтобы на практике реализовать идеи школьного реформирования.
Программы рассматриваются как первое звено в цепи взаимосвязанных мероприятий. Далее необходимо создание высококачественных стабильных учебников... От качества будущих учебников зависит успех перехода на новые учебные программы.
Только в учебниках и учебных пособиях могут быть окончательно определены объем знаний и научный уровень их изложения, идейное и политехническое содержание учебного материала, круг практических приложений физики, которыми должны овладеть учащиеся».
Для решения указанных задач был проведен их теоретический анализ по таким направлениям, как изучение опыта преподавания физики в советской и зарубежной школе и новых тенденций в этой области; научная и учебная литература по физике; исследования по психологии обучения, дидактике и методике физики. Анализ показал, что наиболее общими требованиями к построению курса физики средней школы являются такие, как необходимость развивать мышление учащихся; показывать физику в ее развитии; давать определения понятий и разъяснения явлений, соответствующие современным научным воззрениям, ограничить количество исторических сведений наиболее принципиальными. Ярко выраженной тенденцией во всех без исключения составляющих теоретического анализа является внимание к вопросам строения вещества: увеличивается доля этих сведений в курсах физики, рекомендуется разъяснять микромеханизм изучаемых явлений, знакомить учащихся с исследованиями в этих направлениях.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
