Джоуль-Ленц за?ы

8^а сынып № 42 сабақ ____________________

Сабақтың тақырыбы: Токтың жұмысы мен қуаты. Джоуль-Ленц заңы. Қыздыру шамы. Сақтандырғыш.

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: электр тогының жұмысы мен қуатын есептеу формуласын қорытып шығару; электр тогының жұмысының практикалық өлшем бірлігін енгізу; электр тогының өткізгіштерді қыздыру себебін түсіндіру.

2. Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.

3. Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі:жаңа білімді қалыптастыру, жалпылау

Сабақтың әдіс-тәсілдері: Әңгіме, лекция, дискуссия, кітаппен жұмыс.

Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер,

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:

1. Сәлемдесу;

2. Оқушыларды түгендеу;

3. Сынып болмесінің тазалығын тексеру;

4. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру (жұмыс орны, отырыстары, сыртқы түрлері);

5. Оқушылардың назарын сабаққа аудару.

ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.

А) теориялық білімдерін тексеру.

Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру.

Б) есептерін тексеру.

ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.

Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша токтың жұмысы мен қуатымен танысу.

V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:

Ток ж±мысы жєне қуаты

Тізбек бµлігінен µткен ток қандай ж±мыс атқарады? Оны анықтау ‰шін кернеуді еске т‰сірейік. (11.1) формулаға сєйкес U = A/q. Осыдан ж±мыс былай анықталады: A = qU, м±ндағы А — ток ж±мысы, q — тізбек бµлігінен берілген уақыт ішінде µткен электр заряды. Соңғы теңдікке q=It µрнегін қойып алатынымыз: A = IUt,

Сонымен, тізбек бµлігіндегі ток ж±мысын табу ‰шін тізбектің осы бµлігіндегі U кернеуді І ток к‰шіне жєне ж±мыс атқарылатын t уақытқа кµбейту керек.Ток єсерін тек А ж±мыспен ғана емес, сондай-ақ Р қуатпен де сипаттайды. Ток қуаты уақыт бірлігі ішінде атқарылған ж±мысты кµрсетеді. Егер t уақыт ішінде А ж±мыс атқарылса, онда ток қуаты P=A/t болады. Осы теңдікке (18.2) µрнекті қойып, мынадай формула аламыз: P = IU. Электр тогының Р қуатын табу ‰шін І ток к‰шін U кернеуге кµбейту керек. Бірліктердің халықаралық ж‰йесінде (ХЖ) ж±мысты джоульмен (Дж), қуатты – ваттпен (Вт), ал уақытты секундпен (с) µлшейді. Сонда 1 Вт = 1 Дж/с, 1 Дж = 1 Вт · с. 5-кестеде кейбір электр қондырғылардың қуаттарын киловатт бірлігінде (1 кВт=1000 Вт) келтірілген. Ж±мыс істей алатын электрлік қ±ралдардың шекті қуатын есептейік. Т±рғын ‰йлерде ток к‰ші I = 10 А -ден аспайды, сондықтан U = 220 В кернеу ‰шін электрлік қуат мынаған тең:

Р = 10 А · 220 В = 2200 Вт = 2,2 кВт.

Желіге бір мезгілде қосынды қуаты кµп қ±ралдарды қосқанда, ток к‰ші артып кетеді. Сондықтан олай қосуға болмайды. Т±рмыста ток ж±мысын (ж±мыс атқару ‰шін шығындалған электр энергиясын) электр санауышы деп аталатын арнайы қ±ралмен µлшейді. Санауыштан электр тогы µткенде оның ішінде жеңіл алюминий диск айналады. Оның айналу жылдамдығы ток к‰ші мен кернеуге пропорционал. Сондықтан оның берілген уақыттағы айналымдар саны бойынша осы уақыттағы атқарылған ж±мысты анықтауға болады. Санауышта ток ж±мысы киловатт- сағатпен (кВт · сағ) кµрсетіледі. Қуаты 1 кВт электр тогының 1 сағат ішінде жасаған ж±мысы 1 кВт · сағ болады. 1 кВт = 1000 Вт, ал 1 сағ 3600 с болса, онда 1 кВт · сағ = 1000 Вт · 3600 с = 3 600 000 Дж. Электр тогы µткізгіштен µткенде µткізгіш қызады. Б±л қ±былысты 1800 жылы француз ғалымы Антуан Фуркруа ашқан. Ол темір спираль арқылы ток ж‰ргізіп оны µте жоғары температураға дейін қыздырған. Токтың жылулық єсерімен 41 жылдан кейін ағылшын физигі Дж. Джоуль, тағы бір жылдан соң орыс ғалымы Э.Х. Ленц айналысқан. Олар мынадай қорытындыға келді Тогы бар µткізгіш шығарған жылу мµлшері ток к‰шінің квадратының, µткізгіш кедергісінің жєне ток µткен уақыттың кµбейтіндісіне тең. Қазір б±л заңды Джоуль — Ленц заңы деп атайды. Математикалық т‰рде мына т‰рде µрнектеледі: Q = I²Rt. ¤ткізгіштің ток µткенде қызуы ток тасымалдаушы бµлшектердің жолында кездескен заттың атомдары, немесе иондарымен єсерлесуімен т‰сіндіріледі. Осы єсерлесулер нєтижесінде µткізгіштің ішкі энергиясы артып, ол қызады. Қызған µткізгіш µзі алған жылуды қоршаған ортаға береді. Джоуль — Ленц заңы анықтайтын жылу мµлшері осы энергия болып табылады. Джоуль — Ленц заңы тєжірибе ж‰зінде ашылған. Бірақ оның теориялық негізін де т‰сіндіруге болады. Электр тогы µткізгіштен µткенде (18.2) µрнекпен анықталатын ж±мыс А= IUt атқарылады. Ал U=IR. Сондықтан: A = I²Rt. Егер тогы бар µткізгіш тыныштықта болса жєне оның ішінде ешқандай химиялық реакциялар ж‰рмесе, онда барлық ж±мыс оның ішкі энергиясын арттыруға ж±мсалады. Б±л кезде тогы бар µткізгіш шығарған жылу мµлшері ток ж±мысына тең болып, сол µрнекпен анықталады. Ток к‰ші жоғары болса металл µткізгіш қатты қызып (к‰йіп) балқып кетуі м‰мкін. Осыған балқығыш сақтандырғыш ж±мысы негізделген. Ол электр тізбегінде шектен тыс кµп ток µткенде тізбекті автоматты т‰рде µшіруге арналған. Сақтандырғыштың шартты белгісі 2-кестеде келтірілген 46-суретте радиоэлектрондық қ±ралдарда қолданылатын сақтандырғыш кµрсетілген. Оның негізгі бµлігі қалыңдығы белгілі токқа есептелген (0,5 А, 1 А, 2 А жєне т.с.с.) тез балқитын металдан (мысалы қорғасыннан) жасалған сым болып табылады. Егер ток к‰ші єр т‰рлі себеппен (мысалы қысқа т±йықталу кезінде) шекті мєннен асып кетсе, онда сым балқып тізбек ажыратылады. Т±рғын ‰йлердегі электр µткізгіштері 6 А немесе 10 А-ге есептелген. Оларды қорғауда қолданылатын сақтандырғыштар (тығындар) 47 а, б-суреттерде кµрсетілген. Бірінші жағдайда (47, а-суретті қара) жіңішке сым к‰йгенде ауыстырады, ал екінші жағдайда (47, б-суретті қара) тек балқығыш сымын ауыстыру керек. Электр шамы

Токтың жылулық єсерінің ашылуы қазіргі адам µміріндегі орыны айрықша жарық кµзі — электр шамын ойлап табуға алып келді. Электр шамын 1872 жылы орыс электртехнигі А.Н. Лодыгин ойлап тапты. Алғашқы шамның негізгі элементі токпен жоғары температураға дейін қыздырғанда жарық шығаратын жіңішке кµмір µзекше болды. ¤зекше шыны қалпақ ішіне орналастырылды. Лодыгиннің алғашқы шамының ж±мыс істеу уақыты 30—40 минуттан аспаған. Лодыгин шамның қ±рылысын жақсарту (шыны қалпақшаның ауасын сорып алу, біртіндеп жанатын бірнеше өзекшелерді қолдану) арқылы оның ж±мыс істеу уақытын едєуір ±зартты.1877 жылы Лодыгин ж±мыстарымен америка µнертапқышы Т. А. Эдисон танысты. Ол жаңа жарық кµзін жақсартуды ойлай бакстады. Шамдағы кµмір µзекшелерінің жануын баяулату ‰шін Эдисон µзі қ±растырған сорғыш кµмегімен шам ішіндегі ауа қысымын атмосфералық қысымнан миллион есеге дейін азайтты. Жанатын жаңа материал іздеуге бірнеше ай уақытын жіберді. Ол кµзіне т‰скен барлық затты қолданып кµрді. Шам ішінде ±зақ уақыт бойы к‰йіп кетпейтін материалды іздеу ‰стінде алты мыңнан аса затты тексеріп кµрді. Сондай зат ретінде бамбукты қолдануға болатындығы анықталған соң Эдисон агенттері ол µсімдікті Жапониядан, Кубадан, Ямайка, Қытай, Бразилия, ‡ндістан жєне Эквадордан іздеді. Олардың кейбірі улы жыландардан, кейбірі — сары аурудан µлді, бірақ керекті материал табылды. Бамбук талшықтарынан кµмір алып жєне оны арнайы химиялық ерітінділермен µңдеп Эдисон ток єсерінен жарық жєне біртекті сєуле шығаратын жіңішке жіп жасады. Сонымен қатар ол шамға сымдарды енгізу ж‰йесін жєне оған ыңғайлы патрон ойлап тапты. Сондай-ақ ол жарықты жағып-сµндіретін қосқыш жасады. Шамның ж±мыс істеу уақыты 800 сағ. дейін ±зартылды жєне қолдану да ыңғайлы болып шықты. 1880 жылы 1 қаңтарға қараған т‰нінде жеті ж‰з эдисон шамдары µнертапқыш ж±мыс істеген лаборатория орналасқан ‰йді, оның ауласын, қақпасын, қоршауын жарықтандырды. Осы жаңа жыл т‰нінде айналаға ш±ғыласын шашқан ғажайып жарықты ж‰здеген адам қызықтады. Эдисон шамының дақпырты б‰кіл Америкаға тарап кетті. Кµп ±замай осы шамдардың алғашқы партиясы (1800 дана) Европаға жіберілді. Жаңа да ыңғайлы жарық кµздері кµшелерді, ‰йлерді, кемелерді жарықтандыруға қолданыла бастады. Лодыгин де шамды жақсарту ж±мыстарын тоқтатпай, 1890 жылы шам қ±рылысына едєуір жаңалық енгізді.Ол кµмір µзекше орнына вольфрам жіп қолданды. Вольфрам ең қиын балқитын (t_б = 3400 °С) металл болып табылады. Одан жасалған жіп µте ±зақ жанады. Бірнеше жылдан кейін оны ирек формалы етіп, одан кейін орам тєріздес етіп жасалып, шам қазіргі заманғы т‰рге келді (48-сурет). Қазіргі заманғы шамың қ±рылысы 49-суретте кµрсетілген. Қызатын жіп ±штары 1 (вольфрам орам) шам ішіне енгізілген екі сымға дєнекерленген. Б±л екі сым шыны білеуден 2 µтіп шам цоколінің 3 металл бµліктеріне оқшауланған: бірі б±рандаға, ал екіншісі – б±рандадан изолияцияланған орталық сымға 4 жалғанған. Шамды желіге қосу ‰шін патрон 7 қолданылады. Шамды патронға б±ранда 6 арқылы енгізді. Шамның цоколі потрон ішінде серпімді контактіге 5 тиеді. Осы контакт жєне патронның б±рандасы желі сымдары қосылған қысқыштармен қосылған. Вольфрам орамнан ток µткенде ол шамамен 3000 °С–ге дейін қызады. Б±л кезде вольфрам қатты қызып к‰шті жарық шығара бастайды. Вольфрамның булануын азайту ‰шін шам ішіне инертті газ (мысалы, аргон немесе криптон) толтырды. Єрбір шамда сәйкесінше электр қуаты Р жєне кернеуі U кµрсетіледі. Мысалы, пєтерлерді жарықтандыру ‰шін қуаты 40, 60 жєне 100 Вт болатын 220 В кернеуге есептелген шамдар қолданылады. Қуаты 100 Вт шамның жарығы мыңға жуық стеарин шамдарының жарығындай болады. Шамда кµрсетілген тұтыну қуатының жєне кернеуінің мєндері бойынша оның ж±мыстағы кедергісін (яѓни қызған шам кедергісін) анықтауға болады: Егер шамға берілген кернеу номиналдық мєннен аз болса, онда бµлінетін қуат азаяды жєне шам жарығы кµмескілеу болады. Керісінше кернеу номиналдық мєннен 1 %-ке артса, онда шам жарығырақ жанады, бірақ оның ж±мыс уақыты 15 %-ке қысқарады. Егер кернеу номиналдық мєннен 15 %-ке артса, онда шам сол сєтте к‰йіп кетеді. Қазіргі кезде д‰ние ж‰зінде жылына 2000 т‰рлі 10 млрд данадан артық шам шығарылады. Б±л шамдар қолданылысына (жарықтандырушы, проекциялық жєне т.б.), қыздырғыш дене формасына жєне колба µлшеміне қарай ерекшеленеді. Колба (шыны қалпақша) µлшемдері бірнеше миллиметрден (µте кішкентай шамдар) бірнеше ондаған сантиметрге (прожекторлар шамы) дейін µзгереді. Олар оннан бір вольттен ж‰здеген вольт кернеуге есептелген, қуаттары ондаѓан киловатқа жетеді. Қазіргі заман шамдарының ж±мыс уақыты 1000 сағаттан астам.

VІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.

§42, 43, 44 сұрақтарын талдау.

VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

Есеп шығарту:

1. сурет бойынша СД және ВД бөліктерінің жалпы кедергісін есептеңдер.

2. Егер А2 амперметрдің көрсетуі І₂=0,1 А болса, А1 және А3 амперметрлердің көрсетулерін анықтаңдар.

3.ВС бөлігіндегі токтың қуаты қандай?

В С Д

VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §42, 43, 44 оқуға