Łączenie oporników

Scenariusz lekcji

1. Cele lekcji

   1. Wiadomości Uczeń wie:

      • jakie są sposoby łączenia oporników energii elektrycznej,

      • jakie są związki pomiędzy natężeniami i rezystancjami na poszczególnych odbiornikach, a wartościami całkowitymi w gałęziach głównych w łączeniu szeregowym i równoległym.

   2. Umiejętności Uczeń umie:

      • rozwiązywać zadania z zastosowaniem związków między natężeniami, napięciami i rezystancjami w łączeniu szeregowym i równoległym.

2. Metoda pracy – wykład z pokazem,
   – dyskusja nad obserwowanymi zjawiskami.

3. Środki dydaktyczne

4. Przebieg lekcji

   3. Faza przygotowawcza

      1. Sprawy organizacyjno – porządkowe:

         • sprawdzenie obecności;

      2. Przypomnienie wiadomości z poprzednich lekcji:

         • pojęcia natężenia i napięcia prądu,

         • prawa Ohma

         • symboli używanych do oznaczenia w układach (schematach).

      3. Określenie celu i formy pracy.

      4. Zapisanie tematu lekcji.

   4. Faza realizacyjna

      5. Przeprowadzanie doświadczeń, na podstawie których zostaną wyprowadzone wzory i zależności dotyczące łączenia oporników w sposób szeregowy i równoległy.

         Łączenie szeregowe

         • Doświadczenie 1.
           Łączymy żarówki szeregowo według schematu. Możemy również wykorzystać gotowe układy do łączenia oporników szeregowo. Podłączamy amperomierz w różnych miejscach układu i mierzymy napięcia na opornikach (żarówce) i na źródle.

           R1B2rQll6GM7e

           

         • Wnioski, które uczniowie zapisują w zeszytach:
           Natężenie prądu jest jednakowe w całym obwodzie: $I=I_1=I_2$.
           Napięcie całkowite jest równe sumie napięć między końcami poszczególnych odbiorników: $U=U_1+U_2$

         • Wyprowadzenie wzoru na rezystancję zastępczą (opór całkowity), czyli opór takiego opornika, który umieszczony w miejsce kilku oporników nie zmieni natężenia prądu w obwodzie elektrycznym (do zeszytu)
           $U=U_1+U_2$
           Z prawa Ohma: $R=\frac{U}{I}\Rightarrow U=R\cdot I$
           Wówczas:
           $\mathrm{\text{RI}}=R_1{I}_1+R_2{I}_2$
           a $I=I_1=I_2$
           $\mathrm{\text{RI}}=R_{1}I+R_{2}I|:I$
           $R=R_1+R_2$

         • Wniosek, który uczniowie zapisują w zeszytach: opór zastępczy w łączeniu szeregowym jest równy sumie oporów elektrycznych poszczególnych odbiorników.

           Łączenie równoległe

         • Doświadczenie 2.
           Łączymy żarówki, amperomierz i woltomierz według schematu:

           Rfq2dZAwWCP0H

           

         • Wnioski (zeszyt):
           Natężenie prądu w obwodzie głównym równa się sumie natężeń prądów płynących przez poszczególne odbiorniki.
           $I=I_1+I_2$
           Napięcie między końcami poszczególnych odbiorników jest takie same.
           $U=U_1=U_2$

         • Wyprowadzenie wzoru na rezystancję zastępczą (opór całkowity) do zeszytu:
           $I=I_1+I_2$
           Z prawa Ohma: $R=\frac{U}{I}\Rightarrow I=\frac{U}{R}$
           $\frac{U}{R}=\frac{U_1}{R_1}+\frac{U_2}{R_2}$
           A skoro:
           $U=U_1=U_2$
           Wówczas: $\frac{U}{R}=\frac{U}{R_1}+\frac{U}{R_2}|:U$
           $\frac{1}{R}=\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}$

         • Wniosek: W równoległym łączeniu oporników, odwrotność oporu zastępczego jest równa sumie odwrotności oporów na poszczególnych odbiornikach.

   5. Faza podsumowująca

      6. utrwalenie wiadomości poznanych na lekcji,

      7. zadanie pracy domowej (załączniki).

5. Bibliografia

   6. G. Francuz - Ornat, T. Kulawik, M. Nowotny - Różańska „Fizyka i astronomia dla gimnazjum”, Wydawnictwo Nowa Era, Warszawa 1999

6. Załączniki Praca domowa:

   Zadanie1.
   Oblicz całkowity opór trzech odbiorników połączonych szeregowo. Wartość ich oporów wynosi kolejno $1\Omega ,2\Omega ,3\Omega$.

   Zadanie 2.
   Oblicz opór całkowity dwóch odbiorników połączonych równolegle. Wartości ich oporów są sobie równe i wynoszą $2\Omega$.

7. Czas trwania lekcji 45 minut

8. Uwagi do scenariusza