Урок "Работа электрического тока. Закон Джоуля - Ленца"

Урок №__

Тема урока: Работа электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.

Цели урока:

• Образовательные: 

  • выяснить причины нагревания проводника с током;

  • усвоить закона Джоуля Ленца, показать универсальность закона сохранения и превращения энергии.

• Развивающие:  

  • развитие  коммуникативных навыков через разнообразные виды речевой деятельности;

  • развитие таких аналитических способностей учащихся, как умение анализировать, сопоставлять, сравнивать, обобщать познавательные объекты, делать выводы;  развития памяти,  внимания, воображения.

• Воспитательные: содействовать повышению уровня мотивации на уроках через средства обучения.

Оборудование: электронагревательные приборы, проводник для демонстрации нагревания электрическим током, источник питания, соединительные провода.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Структура урока:

I. Организационный этап.
II. Мотивация. 
III. Актуализация опорных знаний. 
IV. Изучение нового материала. 
V. Закрепление и обратная связь.
VI. Домашнее задание.

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

Сообщение темы урока, целей и плана урока.

II. Мотивация

Учитель: Тепловое действие тока находит очень широкое применение в быту и промышленности. Как вы думаете, как в быту используется тепловое действие тока?

Ученики: Утюги, кипятильники, электрические чайники, нагреватели, плиты.

Учитель: В промышленности используется в паяльниках, сварочных аппаратах.

III. Актуализация опорных знаний

Фронтальный опрос:

Учитель: С чего состоит каждое вещество, которое нас окружает?

Учитель: Чтобы понять, почему нагревается проводник, нужно вспомнить какая связь между температурой вещества и движением молекул или атомов, из которых оно состоит.

Учитель: Что называется  электрическим током?

Учитель: Условия возникновения тока?

Учитель: Прибор для измерения электрического тока?

IV. Изучение нового материала

Учитель: В быту нас окружают различные электрические нагревательные приборы: электрическая плита, лампа накаливания, паяльник, фен. Все они устроены примерно одинаково. Электрический ток нагревает проводник. Это явление всем известно.

Демонстрация:

На опыте с нихромовой проволокой видно, что когда сила тока достигает 3А проволока начинает светится, а при 5А она разогревается до яркого оранжевого цвета.

Как выделяемое в проволоке тепло связано с протеканием по ней электрического тока?

Рассмотрим проводник к которому приложено напряжение в 1В. Создано внутри проводника электрическое поле, совершает над зарядом работу в 1Дж, перешедший с одного конца проводника на другой. Поскольку проводник обладает сопротивлением, разгоняемые электрическим током электроны все время сталкиваются с атомами проводника, их кинетическая энергия переходит в тепловую энергию и проводник нагревается.

В общем случае если напряжение равно U, а электрический заряд q, значит совершенная полем работа равна А= U* q. Из формулы  I =  ,  q = It, получим формулу работы электрического тока A = UIt.

Запишем в тетради:

q – электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника

Из формулы  I =  ,  q = It, где I – сила тока, t – время прохождения тока.
Работу тока можно вычислить  так: A = UIt

Из сказанного выше следует, что количество теплоты, выделяемое проводником, по которому течет ток, равно работе тока.

Q = A

Из закона Ома для участка цепи I =  ,   U = IR, где R – сопротивление проводника.

Пользуясь законом Ома, можно количество теплоты, выделяемое проводником с током, выразить через силу тока, сопротивление участка цепи и время. Зная, что U = IR, получим Q = IRIt, т.е.

Закон Джоуля – Ленца: количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени протекания тока.

Вопрос: От чего зависит количество теплоты выделяемое электрическим током?

Из опыта мы можем сделать вывод, что нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем большее количество теплоты он выделяет.

К этому выводу независимо друг от друга впервые пришли английский физик Джеймс Джоуль и русский физик Эмилий Христианович Ленц.

Закон в 1831-1842 гг. был получен экспериментально двумя учеными Джоулем и Ленцем независимо друг от друга. Метод, которым пользовался Ленц был более совершенным, а результаты получены более точные. Вывод из опытов Ленц сделал на несколько лет раньше, но публикация Джоуля опередила публикацию Ленца. Поэтому принято называть данный закон «Законом Джоуля – Ленца» на честь открывателей.

По данному свойству (свойству накала провода при протекании электрического тока по проводнику) основа принцип работы ламп накаливания. А историческую справку по открытию ламп накаливания нам подготовила Денисова М.

Историческая справка.

V. Закрепление и обратная связь

Решим задачи:

1. В проводнике сопротивлением 2 Ом сила тока 20 А. Какое количество теплоты выделится в проводнике за 1 мин?

Дано:           СИ:               Решение:

=60с

Найти:

Q-?

Ответ: Q=48кДж

2. Электрический паяльник рассчитан на напряжение 12 В силу тока 5 А. Какое количество теплоты выделится в паяльнике за 30 мин работы?

Дано:                 СИ:                       Решение:

U=12 В , ,

I=5 А

t=30 мин =1800с

Найти:

Q=?
Ответ: Q=108000 Дж

VII. Рефлексия

Учащимся раздаются карточки с заданием для самостоятельного решения.

VI. Домашнее задание

Прочитать параграф 40, задача в тетради.

Задача:

Сколько времени нагревалась проволока сопротивлением 20 Ом, если при силе тока 1 А в ней выделилось 6 кДж теплоты.