Как увеличить силу тока в цепи с помощью реостата

Реостаты. Регулирование силы тока с помощью реостата

Данный урок поможет вам при проведения лабораторной работы

Просмотр содержимого документа
«Реостаты. Регулирование силы тока с помощью реостата»

Ахмедов Аладдин Мураддинович, учитель математики и физики,
МОУ «Кочуровская школа»

Тема: «Реостаты. Регулирование силы тока реостатом» 8 класс

Тема урока: Реостаты. Регулирование силы тока реостатом.

познакомить учащихся с устройством и применением реостатов.

развивать практические навыки сборки электрической цепи, умения использования электрических приборов, умения логически мыслить;

расширять политехнический кругозор учащихся

прививать интерес и любовь к предмету;

воспитывать выдержанность, тактичность, умение слушать товарищей; воспитывать аккуратность, четкость в ответах и действиях.

узнать: что такое реостат? (Устройство, что это за прибор?)

понимать: как работает реостат? (Принцип работы)

уметь: пользоваться реостатом.

организовать работу в группах;

организовать работу по определению темы урока, над постановкой целей урока;

организовать осмысление процесса и результата деятельности; организовать рефлексивную оценку деятельности по достижению поставленных целей.

Оборудование: источник питания, ползунковый реостат, амперметр, ключ, соединительные провода, телевизор, компьютер, документ-камера, проектор

2. Mотивация учебной деятельности учащихся.

— Сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы: «электрический ток » и должны познакомиться с очень важным электрическим прибором. Давайте вспомним Пушкина:

«Театр уж полон, Ложи блещут» и вот прозвенел третий звонок, и … перед началом спектакля медленно, постепенно гаснут электрические лампы в зрительном зале»

— Кто-нибудь был в театре, кинотеатре, цирке?

— Внимание! Черный ящик. Я продемонстрирую вам включение и выключение лампочки с помощью ключа!

— А теперь с помощью некоторого прибора!

На демонстрационном столе собрана простейшая электрическая цепь (источник тока, лампочка на подставке, реостат, ключ). Реостат находится в черном ящике. Учитель демонстрирует выключение лампочки с помощью ключа, а затем реостата.

— Лампочка обыкновенного фонарика гаснет так же медленно, как и лампы в кинотеатре.

— Что же в черном ящике? Что бы ответить на этот вопрос я предлагаю вам получить ключевое слово урока, которое будет являться темой урока. Для этого необходимо правильно ответить на вопросы и разгадать кроссворд.

3. Актуализация знаний (разгадать кроссворд)

Единица изменения силы тока? (Ампер)

Какие частицы участвуют в образовании электрического тока в металлах?

Какая физическая величина измеряется в Омах? (Сопротивление)

Единица измерения напряжения? (Вольт)

Какой элемент электрической цепи обозначается ? Лампа.

Прибор для измерения силы тока? (Амперметр)

(Выделенные слова появляются в кроссворде)

— Итак, тема сегодняшнего урока?

— Записываем число, классная работа и тему урока.

узнать: что такое реостат? (Устройство, что это за прибор? Где применяется?)

понимать: как работает реостат? (Принцип работы)

уметь: пользоваться реостатом (Собирать цепи и чертить схемы содержащий данный прибор)

— Наметим с вами план работы!

— Как мы добьемся выполнение целей урока?

1) прочитаем учебник и выполним исследовательскую работу, т.е. поработаем в группах, от каждой группы представитель отчитается о проделанной работе

2) будет сопровождение урока презентацией из которой вы также почерпнете знания.

3) практические умения отработаем с вами в ходе лабораторной работы.

(Учитель делит класс на группы, таким способом, чтобы в каждой группе был лидер)

Первичное усвоение новых знаний.

Экспериментальное задание. Знакомство с устройством реостата.

— Предлагаю вам изучить ползунковый реостат, пользуясь § 47 учебника (стр109) (на каждой парте лабораторный реостат). Обратите внимание, что на каждом реостате имеется надпись, где указаны сопротивление обмотки и максимально допустимая сила тока, которую она может выдержать

Первичная проверка понимания.

— Теперь проверим, как вы справились с заданием.

— Кто ответит на первый вопрос?

— Выходит представитель группы и рассказывает про устройство реостата (остальные могут дополнять и исправлять)

— Вопросы для первой группы:

Как изолированы витки проволоки друг от друга у реостата?

Проволока покрыта тонким слоем не проводящий ток окалины.

Почему для изготовления реостата используют никелиновую проволоку?

Чтобы компактнее были, можно получить необходимое сопротивление не увеличением длины проволоки, а взяв большое удельное сопротивление.

— Вопросы для первой группы:

Какова роль ползунка в реостате?

Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включённого в цепь.

Как включается реостат в электрическую цепь?

— Ребята давайте попытаемся нарисовать схему цепи расположенного на моем столе (вызываю ученика к доске)

— Мы знаем обозначения этих элементов на схеме? (Знаем!)

— А как обозначается реостат? (Не знают! Смотрят в учебник)

Учитель поясняет: стрелочка указывает в каком месте находиться ползунок

— Ребята, к целям нашего урока можно добавить еще одну цель: научиться регулировать силу тока с помощью реостата

— Для этого выполним лабораторную работу №5. Для экономии времени, выполнять будем на печатном тексте, который вложен в ваши тетради для лабораторных работ. Напоминаю, после сборки цепи приглашайте меня для проверки правильности сборки, во избежании порчи прибора.

— Итак, с помощью этой л/р мы научились пользоваться ползунковым реостатом, для изменения силы тока в цепи.

— Слово реостат произошло от греческого реос – течение, поток, статос – неподвижный.

— 1840 год Б.С. Якоби доложил на заседании Петербургской академии наук об изобретении регулятора силы тока. На практике часто бывает необходимо регулировать силу тока в цепи, не только в зрительном зале. Водитель трамвая или троллейбуса, трогая машину с места, должен постепенно увеличивать силу тока в электродвигателе, иначе получится сильный рывок. Изменяют силу тока в динамике радиоприемника, регулируя громкость. Скорость вращения вала электродвигателя швейной машины также изменяется при изменении силы тока.

Где должен располагаться ползунок реостата при максимальном сопротивлении?

Для проведения опыта собрали цепь, состоящие из последовательно соединённых источника тока, реостата, лампы и ключа.
На каком рисунке лампа горит ярче?

Изобразите схему этой эклектической цепи, указав положение ползунка на максимальную силу тока (в рабочей тетради)

§ 47, упр. 21, доклад на тему «Реостаты в моей жизни» (по желанию)

Могу, но есть сомнения (затруднения)

Абсолютно уверен, что могу

Рассказать устройство реостата

Объяснить принцип действия реостата

Изображать на схеме реостат

Я научился(ась) регулировать силу тока реостатом

Перышкин А.В. Физика. 8 класс. М.: Дрофа, 2009. — 191с.

Волков В.А. Поурочные разработки по физике. 8 класс М.: ВАКО, 2009. — 368с.

Источник

Реостаты

Когда мы собираем электрическую цепь и замыкаем ее, возникает электрический ток. Его характеризует величина, называемая силой тока. При последовательном соединении элементов она будет одинакова на всех участках цепи ($I = I_1 = I_2 = … = I_n$), а при параллельном — разветвляться ($I = I_1 + I_2 + … + I_n$). Но мы не можем изменить величину силы тока в цепи или на ее участке, не поменяв проводники или источник тока.

Тем не менее при проведении экспериментов было бы удобно иметь возможность изменять силу тока в цепи и следить за изменениями, которые при этом будут происходить. Также это удобно в различных электрических приборах и устройствах. Например, регулируя громкость звука аудиоустройств, мы меняем силу тока в их динамиках. Изменяя силу тока в электродвигателе швейной машинки, мы можем регулировать скорость его вращения.

В большинстве случаев для изменения силы тока в цепи используется специальный прибор — реостат. Именно об этом приборе мы и поговорим на данном уроке. Мы рассмотрим его устройство и действие, правила подключения в цепь.

Устройство простейшего реостата

Чтобы понять принцип работы любого реостата, рассмотрим самый простейший из них.

Для этого возьмем проволоку с достаточно большим удельным сопротивлением (например, нихромовую). Подключим ее последовательно в цепь, состоящую из источника тока, ключа и амперметра. Сделаем это, используя контакты A и B (рисунок 1).

Мы можем передвигать один из контактов — B. С помощью него мы можем изменять длину включенного в цепь участка проволоки AB. Другой участок проволоки при этом включен в цепь не будет.

При изменении длины участка AB будет изменяться сопротивление всей цепи. Каким образом?

Изменяя длину включенного в цепь участка проволоки, мы изменяем его сопротивление ($R = \frac<\rho l>$). Будет изменяться и общее сопротивление цепи, а следовательно, и сила тока в ней.

Ползунковый реостат

Те реостаты, которые применяются на практике, имеют более удобную и компактную форму. Они также содержат в своей основе проволоку с большим удельным сопротивлением.

Почему в реостатах используют проволоку с большим сопротивлением?
Взглянем еще раз на формулу для расчета сопротивления проводника: $R = \frac<\rho l>$. Если у нас будет проводник с малым удельным сопротивлением, то он должен быть очень длинным. Это не всегда удобно при изготовлении реостатов.

При проведении лабораторных работ вы чаще всего будете использовать ползунковый реостат (рисунок 2).

Как устроен ползунковый реостат?
В этом реостате стальная проволока 1 намотана на керамический цилиндр. То есть сам цилиндр проводить ток не будет, так как он сделан из диэлектрика. Сама проволока тоже покрыта диэлектриком — окалиной. Это сделано для того, чтобы витки были изолированы друг от друга.

Над такой обмоткой расположен металлический стержень 2. К нему крепится ползунок 3, который своими контактами 4 прижат к обмотке. Этот ползунок мы можем передвигать.

Когда мы его передвигаем, слой окалины на проволоке стирается, и ток проходит через ползунок и металлический стержень.

Реостат имеет две клеммы. Одна находится на конце металлического стержня (клемма 5), а вторая соединена с одним из концов обмотки и расположена на корпусе реостата (клемма 6). С помощью этих клемм реостат включают в цепь.

Использование реостата

При перемещении ползунка по стержню будет изменяться сопротивление всего реостата. То есть ползунок дает нам возможность увеличивать или уменьшать сопротивление цепи. Изменяя сопротивление, мы будем изменять и силу тока в цепи.

Передвигая ползунок и сокращая длину включенной в цепь обмотки, мы увеличим силу тока в цепи ($I = \frac$). Передвигая ползунок в другую сторону, мы увеличим длину подключенной обмотки и, наоборот, уменьшим силу тока.

Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление и на наибольшую допустимую силу тока. Эти значения указываются на самом приборе.

Превышать максимально допустимое значение силы тока не рекомендуется. Обмотка может очень сильно нагреться, иногда даже раскалиться. В такой ситуации реостат может перегореть — выйти из строя.

Как на схемах электрических цепей изображают реостат?
Реостаты имеют свой условный знак для обозначения на схемах электрической цепи (рисунок 3). Это обозначение ясно дает понять, в какую сторону нужно передвигать ползунок реостата, чтобы увеличить сопротивление в цепи (вправо).

Реже вы можете встретить другое обозначение реостата (рисунок 4).

Подключение реостата в электрическую цепь

Реостат включается в электрическую цепь последовательно. Пример такой цепи с подсоединенным реостатом изображен на схеме (рисунок 5).

Зажимы 1 и 2 подключаются к источнику тока. Им может быть как аккумулятор или гальванический элемент, так и розетка.

Если мы увеличим сопротивление реостата, то накал лампочки (на рисунке 4) уменьшится. Значит, сила тока тоже уменьшится. И, наоборот, при уменьшении сопротивления реостата лампочка будет гореть ярче.

Такой способ довольно часто используют в выключателях для регулировки интенсивности освещения.

Путь тока по реостату, включенному в цепь

На рисунке 6 показан путь тока по реостату, если клеммы 1 и 2 подключены в цепь. Электрический ток проходит по обмотке реостата, потом через скользящий контакт ползунка он проходит по металлическому стержню и снова попадает в электрическую цепь.

Упражнения

Упражнение №1

На рисунке 7 изображен реостат, с помощью которого можно менять сопротивление в цепи не плавно, а ступенями — скачками. Рассмотрите рисунок и по нему опишите, как действует такой реостат.

Такой реостат называется рычажным. В нижней его части расположен специальный рычаг, с помощью которого можно включать в цепь разное количество проводников (спиралей), соединенных последовательно друг с другом. От количества включенных в цепь спиралей будет зависеть их суммарное сопротивление и, следовательно, сила тока в цепи.

Упражнение №2

Если каждая спираль реостата (рисунок 7) имеет сопротивление, равное $3 \space Ом$, то какое сопротивление будет введено в цепь при положении переключателя, изображенном на рисунке? Куда надо поставить переключатель, чтобы с помощью этого реостата увеличить сопротивление цепи еще на $18 \space Ом$?

Спирали (проводники) соединены последовательно. Значит, суммарное сопротивление будет рассчитывать по формуле: $R = R_1 + R_2 + … + R_n$.

Посмотрим, сколько проводников включены в цепь при положении рычага на рисунке 7. В цепь включены 4 спирали (рисунок 8).

Так как сопротивление каждой спирали равно $3 \space Ом$, мы можем записать:
$R = 3 \space Ом + 3 \space Ом + 3 \space Ом + 3 \space Ом = 3 \space Ом \cdot 4 = 12 \space Ом$.
Значит, в цепь будет введено сопротивление, равное $12 \space Ом$.

Чтобы ответить на второй вопрос, определим количество спиралей, которые дадут сопротивление в $18 \space Ом$:
$n = \frac = \frac<18 \space Ом> <3 \space Ом>= 6$.

Посмотрим на рисунок 7 или 8. Чтобы включить в цепь еще 6 спиралей, нужно передвинуть рычаг в крайнее правое положение (рисунок 9).

Упражнение №3

В цепь включены: источник тока, ключ, электрическая лампа и ползунковый реостат. Нарисуйте схему этой цепи. Куда надо передвинуть ползунок реостата, чтобы лампа светилась ярче?

Схема такой цепи изображена на рисунке 10.

Чтобы лампа светилась ярче, нужно увеличить силу тока в цепи. А для этого нужно уменьшить сопротивление ($I = \frac$). Для этого необходимо передвинуть ползунок реостата влево. Так мы уменьшим длину включенной в цепь обмотки, что и приведет к уменьшению сопротивления ($R = \frac<\rho l>$).

Упражнение №4

Требуется изготовить реостат на $20 \space Ом$ из никелиновой проволоки площадью сечения $3 \space мм^2$. Какой длины проволока потребуется для этого?

Дано:
$R = 20 \space Ом$
$S = 3 \space мм^2$
$\rho = 0.4 \frac<Ом \cdot мм^2><м>$

Запишем формулу для расчета сопротивления проводника: $R = \frac<\rho l>$.

Получается, что для изготовления реостата на $20 \space Ом$ потребуется $150 \space м$ никелиновой проволоки.

Источник

Читать так же:  Как определить мощность электрического тока в цепи формула