Энергия и мощность электрической цепи презентация. Электрическая мощность. и стоимость израсходованной энергии

Урок физики в 8 классе.

, учитель физики МОБУ «Никитинская СОШ»

Тема: М ощность электрического тока.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: раскрыть понятие мощности электрического тока, выяснить от каких факторов зависит мощность электрического тока, раскрыть способы определения мощности.

Задачи:

Образовательные :

Воспитательные :

закрепить уже имеющиеся знания по теме «Электрический ток».

познакомиться с понятиями

продолжить формирование умения объяснять процессы в электрической цепи.

формирование коммуникативных качеств, культуры общения

формирование интереса к изучаемому предмету

стимулирование любознательности, активности на уроке

развитие работоспособности

Развивающие :

развитие познавательного интереса

развитие интеллектуальных способностей

развитие умений выделять главное в изучаемом материале

развитие умений обобщать изучаемые факты и понятия

Формы работы: фронтальная, работа в малых группах, работа в парах, индивидуальная.

Средства обучения:

Учебник «Физика 8» А.В. Перышкин

Сборник задач по физике для 7-9 классов, А.В. Перышкин,

Раздаточный материал (тестовые листы, практические задания).

Источники электрического тока.

Амперметры.

Вольтметры.

Электрические лампочки.

Соединительные провода.

Презентация «Мощность электрического тока».

Компьютер.

Иллюстрации по теме.

План урока:

Организационный момент.

Экспресс-опрос

Постановка учебных задач

Совместное исследование проблемы

Конструирование нового способа действия.

Переход к этапу решения частных задач

Контроль на этапе окончания учебной темы

Домашнее задание.

Педагогические технологии и методы обучения: ИКТ-технология, исследовательский, проблемный методы обучения, элементы личностно-ориентированного обучения, дифференцированного обучения

Используемая литература:

Перышкин А.В.учебник «Физика 8»

Лукашк «Сборник задач по физике 7 - 9 классы», Москва, «Дрофа», 2008 г.

В.А. Орлов «Тематические тесты по физике 7 - 8 классы», Москва, «Вербум - М», 2001 г.

Г.Н. Степанова, А.П. Степанов «Сборник вопросов и задач по физике 5 - 9 классы», Санкт-Петербург, «Валерии СПД», 2001 г.

Тема урока:

Тема урока:

Работа и мощность электрического тока

1.Какой буквой принято обозначать электрическое напряжение?

• 1) I 2) U 3) R 4) q

2 . Как называют единицу измерения электрического сопротивления?

• 1) Джоуль 2) Ампер 3) Ом 4) Вольт

3. Какой буквой принято обозначать силу тока?

• 1) А 2) I 3) V 4) R

4. Какая из перечисленных величин одинакова для всех последовательно соединенных проводников?

• 1) напряжение 2) сила тока 3) сопротивление 4) заряд

5.Сила тока в проводнике:

• 1) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
• 2) обратно пропорциональна напряжению на концах проводника и его сопротивлению
• 3) прямо пропорциональна напряжению на концах проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению
• 4) прямо пропорциональна сопротивлению проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению.

• 1. 2)
• 2. 3)
• 3. 2)
• 4. 2)
• 5. 3)

Работа электрического тока

Чтобы определить работу электрического тока на каком-либо участке цепи, надо напряжение на концах этого участка цепи умножить на электрический заряд, прошедший по нему.

A = U * q

A – Работа,

U – Напряжение,

q – Электрический заряд.

Работа электрического тока пропорциональна силе тока, напряжению и времени прохождения тока.

A = I * U * t

A – Работа электрического тока,

I – Сила тока,

U – Напряжение,

t – Время прохождения тока

Работа электрического тока

Единица измерения работы: Джоуль (Дж)

1 Джоуль = 1 Вольт * 1 Ампер * 1 секунду

1 Дж = 1 В * 1А * 1с

Единицы работы, кратные Джоулю: гектоджоуль, килоджоуль, мегаджоуль.

Выразите в Джоулях работу, равную

Приборы, необходимые для измерения работы тока в цепи:

Вольтметр

Амперметр

Мощность

Мощность численно равна работе совершённой в единицу времени.

P – Мощность

Мощность

Единица измерения мощности: Ватт (Вт)

1 Ватт = 1 Вольт * 1 Ампер

1Вт = 1В * 1А

Единицы мощности, кратные Ватту: гектоватт, киловатт, мегаватт.

Выразите в Ваттах мощность, равную:

Какую работу совершает электрический ток в электрической лампочке за 3 минуты. Рассчитайте мощность электрического тока.

Название

Буквенное обозначение

Единица измерения

Электрический заряд

Основная формула

Сила тока

Определение

Напряжение

Сопротивление

Работа электрического тока

Мощность

Рефлексия

Продолжите фразу:

• Сегодня на уроке я узнал ….

• Теперь я могу …

• Было интересно…

• Знания, полученные сегодня на уроке, пригодятся…

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Работа и мощность электрического тока

Повторение I U R и закон Ома Новый материал: А измерение А мощность (Р) максимальная Р Вопросы 1 2 3 Задачи 1 2 Д/з таблица

Сила тока обозначается буквой I , измеряется в СИ в амперах (А). Сила тока I - равна отношению электрического заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, ко времени его прохождения: I= q/t . Сила тока измеряется амперметром, его условное обозначение в схемах Амперметр подключается в цепь последовательно. А

Работу электрического поля, создающего ток, называют работой тока. Напряжением U называется работа электрического тока по перемещению единичного электрического заряда: U=A/q Единицей напряжения является вольт (В). Напряжение на участке цепи измеряется вольтметром, его условное обозначение в схемах Вольтметр подключается в цепь параллельно потребителю. V V

Чем больше напряжение, тем сильнее действие электрического поля на частицы и тем больше сила тока в цепи. Для широкого класса проводников (в т.ч. металлов) сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению (закон Ома): I=U/R Коэффициент пропорциональности R называется электрическим сопротивлением и измеряется в омах (Ом). Причиной электрического сопротивления является наличие помех при движении зарядов по проводнику; в твердых проводниках электрическое сопротивление возникает вследствие передачи части энергии движущихся электронов ионам кристаллической решетки.

Протекая по проводникам, электрический ток совершает работу и служит человеку. Итогом совершения работы может быть: нагревание проводника, движение его в магнитном поле, излучение электромагнитных волн и т.д. Как же рассчитать работу электрического тока? Напряжение на концах участка цепи численно равно работе электрического поля по перемещению заряда в 1Кл из одной точки поля в другое: U=A/q → A=U*q (1) I=q /t → q=I*t (2); (2) подставим в (1) : A=U*I*t (3) Работа на участке цепи равна произведению напряжения на концах этого участка на силу тока и на время в течение которого совершалась работа. Формулу (3) можно преобразовать используя закон Ома.

Работа электрического тока в СИ выражается в джоулях(Дж). Так как единица 1Дж очень мала на практике работу электрического тока измеряют в кВт*ч Установим связь между кВТ*ч и Дж. 1кВт*ч=1000Вт*3600с=3600000Дж Работу электрического тока в быту измеряют специальными приборами – счётчиками. Электрический счётчик (счётчик электрической энергии) имеет условное обозначение – Wh Создан Эдисоном. При прохождении тока через счётчик внутри его начинает вращаться лёгкий алюминиевый диск. Скорость его вращения оказывается пропорциональна силе тока и напряжению. Поэтому по числу оборотов, сделанных им за данное время, можно судить о работе, совершенной током за это время. Wh

Мощность электрического тока. Мощность электрического тока, которую обозначают букой Р, равна отношению работы тока ко времени, за которое эта работа была совершена. P=A/t; P=I*U Единицей мощности электрического тока является ватт (Вт). Используются такие кратные единицы мощности: 1МВт=1000000Вт (мегаватт); 1кВт=1000Вт (киловатт); 1гВт=100Вт (гектоватт). Мощность измеряется прибором- ваттметром, его условное обозначение W

На электрических приборах, которые имеются у вас дома, обычно указываются мощность и напряжение, зная которые легко подсчитать ток, потребляемый каждым из приборов, эл.сопротивление прибора. В жилых домах сила тока в проводнике не должна превышать 10А. Рассчитаем наибольшую допустимую мощность потребителей электроэнергии, которые могут одновременно работать в квартире. При напряжении 220В соответствующая мощность оказывается равной: Р=10А*220В=2200Вт=2,2кВт. Одновременное включение в сеть приборов с большей суммарной мощностью приведёт к увеличению силы тока и потому недопустимо.

Заполни таблицу обозначение название формула Единица измерения Прибор для измерения А Р

Какие приборы необходимы, чтобы экспериментально определить работу электрического тока? Перед вами приборы: термометр, ареометр, вольтметр, часы, барометр, амперметр, линейка, выберите те которые необходимы для определения работы электрического тока? Докажите их необходимость.

Как называется ЭЛЕКТОПРИБОР №1? Прибор для измерения работы тока (или израсходованной на совершение этой работы электроэнергии) Он установлен везде, где используется электроэнергия. Создан Эдисоном. Очень строгий контролёр со стены глядит в упор. Смотрит, не моргает; стоит только свет зажечь Иль включить в розетку печь – всё на ус мотает. Верно ли выражение:«Оплата за свет?» Что же мы оплачиваем?

Задание. Учитывая мощность на которую рассчитаны электрические устройства в таблице ответьте на вопрос: Допустимо ли в квартире одновременное включение: Название МощностькВт Название Мощность кВт Холодильник 0,2 Электрический утюг 0,6 Телевизор 0,3 Пылесос 0,65 Фен для волос 0,4 Стиральная машина 0,5

Мощность электрических ламп 25, 60, 100Вт. Какая из них потребляет меньше всего энергии за одно и тоже время. Почему? Зависит ли общая мощность тока на лампочках от способа включения, если напряжение источника тока остаётся неизменным, рассчитайте её числовое значение для данных электрических схем. 6В 6В 3Ом 3Ом 3Ом 3Ом

Лампочка горела в течение 1 мин. Используя данные на лампе определите как можно больше физических величин. Мощность электрического утюга 0,6 кВт. Вычислите энергию тока, необходимую для того чтобы гладить бельё в течение 3ч. Семья за пользование электроэнергией 56коп за 1кВт*ч заплатила 56рублй. Определите израсходованную энергию.

Проверь себя. вольтметр амперметр часы

Домашнее задание. § 18, экспериментальное задание на странице 49. Пользуясь электроэнергией старайтесь её экономить. Помните 36 кг хлеба можно спечь за сэкономленный 1кВт*ч

Энергия и мощность в электрической цепи постоянного тока. Из определения ЭДС следует, что работа, совершаемая источником электрической энергии, т.е. работа сторонних сил в источнике по разделению зарядов, равна: Из определения постоянного тока следует, что величина заряда прошедшего через сечение проводника за время t, равна: где E - (ЭДС) электродвижущая сила, В; A – работа сторонних сил при перемещении заряда (Дж); q – заряд, (Кл). где I - электрический ток, (А); q – заряд, (Кл); t – время (с).

Объединив две предыдущие формулы, получим работу, совершаемую источником электрической энергии за время t: На сопротивлении нагрузки, т.е. приемнике электрической энергии при напряжении U и токе I совершается работа (расходуется энергия): Единицами измерения энергии является 1 джоуль (1 Дж); 1 джоуль равен 1 ватт-секунде (1 Дж = 1 Вт·с). Энергия иногда выражается в киловатт-часах (на счетчиках электрической энергии) 3,6·10 6 Дж= 1 к Вт·ч.

Закон Джоуля Ленца: при протекании постоянного тока по проводнику происходит превращение электрической энергии в тепловую, причём количество выделенного тепла будет равно работе электрических сил: Единицами измерения выделенного тепла является 1 джоуль (1 Дж).

Баланс мощности Мощность, развиваемая источниками электрической энергии, равна мощности преобразования этой энергии в другие виды энергии. Это выражается балансом мощности электрической цепи где в левой части – сумма мощностей, развиваемая источниками, в правой - сумма мощностей всех приемников и необратимых преобразований энергии внутри источников (потери из-за внутренних сопротивлений).

КПД Коэффициент полезного действия (КПД) электрической цепи – это отношение мощности приемника (полезной) к суммарной мощности всех потребителей. Задача 2.2. В течении 30 мин электроустановка была включена в сеть постоянного напряжения 220 В. В цепи протекал ток 4,5 А. КПД нагревателя η=0,6. Какое количество тепла выделилось за время работы нагревателя? 1) Определяем мощность электроустановки: Вт, 2) Определяем количество тепла: к Дж.

Режимы работы электрической цепи В зависимости от величины сопротивления нагрузки электрическая цепь может работать в различных режимах: 1. номинальном (а) 2. согласованном (а) 3. холостой ход (б) 4. короткое замыкание (в) E Rвн RнRн E RнRн E RнRн Iкз а)б)в)

Номинальный режим это расчетный режим, при котором элементы цепи работают в условиях, соответствующих проектным данным и параметрам. Номинальные значения напряжений, токов и мощностей указывают в паспортах изделий. Номинальные напряжения стандартизированы и для сетей до 1000 В равны: 27, 110, 220, 440 В – при постоянном токе; 40, 127, 220, 380, 660 В – при однофазном переменном токе. RнRн E Rвн

Номинальное значение мощности для источника электрической энергии – это наибольшая мощность, которую источник при нормальных условиях работы может отдать во внешнюю цепь без опасности пробоя изоляции и превышения допустимой температуры нагрева. Номинальное значение мощности для потребителей типа двигатель – это мощность, которую они можно развивать на валу при нормальных условиях работы. RнRн E Rвн

Работа в согласованном режиме для мощных цепей экономически невыгодна. Согласованный режим применяется в маломощных цепях, где КПД не имеет существенного значения, а требуется получить на нагрузке большую мощность. В мощных цепях Rвн

Холостой ход это режим, при котором электрическая цепь разомкнута и ток I в нагрузке равен 0. Напряжение на зажимах источника будет наибольшим и равным ЭДС источника: где Uхх – напряжение на источнике при холостом ходе, (В); E - ЭДС источника, (В). Этот режим используется для измерения ЭДС источника. E Rвн RнRн Uхх

Короткое замыкание это режим, при котором выводы источника соединены между собой проводником с нулевым сопротивлением. Ток в цепи стремиться к своему максимуму, напряжение на источнике и сопротивление нагрузки равны нулю. где Uкз – напряжение на источнике при коротком замыкании E Rвн RнRн Iкз

Внутреннее электрическое сопротивление идеального источника напряжения равно 0, а внутреннее сопротивление реального источника напряжения должно стремиться к 0, тогда и ВАХ реального источника будет стремиться к ВАХ идеального источника, т.е. будет независимой от нагрузки.

Идеальные источники тока и ЭДС являются источниками бесконечной мощности. Реальный источник электрической энергии можно представить схемой замещения источником ЭДС или тока. Это возможно на основе закона сохранения энергии (энергия не может возникнуть из ничего и не может исчезнуть в никуда, она может только переходить из одной формы в другую). В данном случае мощность Pи, развиваемая источником, равна мощности P Н отдаваемой нагрузке и мощности потерь P ВН внутри источника. Реальные источники при нагрузке R Н >> R ВН работают в режимах близких к режиму холостого хода, т.е. в режимах близких к режиму идеального источника ЭДС. При сопротивлении нагрузки R Н > R ВН работают в режимах близких к режиму холостого хода, т.е. в режимах близких к режиму идеального источника ЭДС. При сопротивлении нагрузки R Н

О направлении тока. В электротехнике было принято считать, что ток течет от плюса к минуса. Бенжамин Франклин (1760 г) Все основные формулы и правила были сформулированы на основе этого правила. Через некоторое время был открыт электрон – носитель зарядов в проводниках. Джон Томсон (1896 г) Электрон имеет условно отрицательный заряд величиной (- 1,6* Кл) и поэтому скапливаясь на отрицательной клемме источника электрической энергии, спешит, при замывании цепи попасть на положительную клемму. Т.е. движение электрона происходит от условного минуса к условному плюсу. В силу того, что пришлось бы изменять все правила, приняли решение, что для расчетов оставят условное положительное направление тока от плюса к минусу – движение положительно заряженных частиц.

За положительное направление напряжения на приемниках электрической энергии принято направление, совпадающее с выбранным положительным направлением тока AС R UAСUAС I Электрическое напряжение вдоль пути вне источника между точками А и С называют разностью потенциалов. где U АС - разность потенциалов между точками А и С, (В); φ А – потенциал точки А, (В); φ С – потенциал точки С, (В).

Закон Ома (1827 г.) Закон Ома определяет связь между током, напряжением и сопротивлением на участках цепи. Для каждого участка цепи, не содержащего источников, закон Ома имеет вид: где I - электрический ток, (А); U – напряжение, (В); R – сопротивление участка цепи, (Ом). Направление ЭДС источника указывается стрелкой внутри источника, также и направление тока в источнике тока указываются стрелками внутри него. Направление напряжения U между выводами ЭДС источника направлено от + к –, т.е. противоположно направлению ЭДС.

Задача 2.3. Какой ток будет протекать в цепи, состоящей трех аккумуляторов и внешнего сопротивления R=30 Ом, если ЭДС каждого аккумулятора E=1,45 В, а внутреннее сопротивление R ВН = 0,5 Ом? Как изменится напряжение U АБ при уменьшении внешнего сопротивление до 2 Ом? 1) Определяем ток в цепи при R=30 Ом: А,

Задача 2.3. Какой ток будет протекать в цепи, состоящей трех аккумуляторов и внешнего сопротивления R=30 Ом, если ЭДС каждого аккумулятора E=1,45 В, а внутреннее сопротивление R ВН = 0,5 Ом? Как изменится напряжение U АБ при уменьшении внешнего сопротивление до 2 Ом? 2) Определяем U AB: В.

Задача 2.3. Какой ток будет протекать в цепи, состоящей трех аккумуляторов и внешнего сопротивления R=30 Ом, если ЭДС каждого аккумулятора E=1,45 В, а внутреннее сопротивление R ВН = 0,5 Ом? Как изменится напряжение U АБ при уменьшении внешнего сопротивление до 2 Ом? 3) Определяем ток в цепи при R=2 Ом: А,

Задача 2.3. Какой ток будет протекать в цепи, состоящей трех аккумуляторов и внешнего сопротивления R=30 Ом, если ЭДС каждого аккумулятора E=1,45 В, а внутреннее сопротивление R ВН = 0,5 Ом? Как изменится напряжение U АБ при уменьшении внешнего сопротивление до 2 Ом? 4) Определяем U AB: В. Напряжение U AB на нагрузке R уменьшилось при уменьшении сопротивления нагрузки.

Задача 2.4. Какой ток будет протекать в цепи, состоящей трех аккумуляторов и внешнего сопротивления R=2 Ом, если ЭДС каждого аккумулятора E=1,45 В, а внутреннее сопротивление R ВН = 0,5 Ом, при этом один из элементов включен встречно двум остальным? 1) Определяем ток в цепи при R=2 Ом: А,

Из выражений (1) и (2) можно записать общее выражение для тока активного участка цепи (3) (1) (2) (3) Это выражение называют обобщенный закон Ома. Из него следует, что ток активного участка цепи равен алгебраической сумме его напряжений и ЭДС, деленной на сопротивление участка. ЭДС и напряжения берутся со знаком +, если их направления совпадают с направлением тока, и со знаком –, когда направления противоположны направлению тока.

Законы Кирхгофа (1845 г.) Первый закон Кирхгофа применяется к узлам электрической цепи. Для цепей постоянного тока он гласит: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю где I k - электрический ток k ветви, (А); n – число ветвей присоединенных к данному узлу. Токи направленные к узлу (входящие) обычно принимают как положительные, а от узла (исходящие) – отрицательные. Закон описывает тот факт, что при постоянных токах, заряды в узле электрической цепи не накапливаются. Законы Кирхгофа (1845 г.) Второй закон Кирхгофа применяется к контурам электрической цепи. Для цепей постоянного тока он гласит: алгебраическая сумма ЭДС источников в любом контуре разветвленной электрической цепи, равна алгебраической сумме падений напряжений на всех электрических сопротивлениях этого контура. где E s – ЭДС s-го источника, (В), I k - электрический ток k ветви, (А); R k –электрическое сопротивление в k ветви. m – число ветвей в контуре, n – число источников ЭДС.

Законы Кирхгофа (1845 г.) Если направление ЭДС совпадает с выбранным направлением обхода контура, то такое ЭДС записывается со знаком плюс, иначе c минусом. Если токи в ветвях совпадают с выбранным направлением обхода контура, то их произведение на электрическое сопротивление записывается со знаком плюс, иначе c минусом. Закон описывает тот факт, что при обходе контура и возвращении в исходную точку потенциал последней не может измениться, так как иначе не соблюдался бы закон сохранения энергии.

Законы Кирхгофа (1845 г.) Для контура abdc второй закон Кирхгофа примет вид ЭДС E 2 в данном случае берется со знаком минус, т.к его направление не совпадает с выбранным направлением обхода контура (по часовой стрелки. В правой части выражения все произведения берутся со знаком плюс, т.к. токи в ветвях совпадают с направлением обхода контура, а произведение R 4 ·I 4 со знаком минус, т.к. ток I 4 не совпадает с направлением обхода контура.