Właściwości obwodu elektrycznego z elementami połączonymi szeregowo

1. Cele lekcji

a) Wiadomości

Uczeń:

• zna prawo Ohma,

• zna drugie prawo Kirchhooffa,

• wie jak do obwodu włącza się amperomierz i woltomierz,

• zna symbole i jednostki oporu, napięcia, natężenia prądu,

• wie jak liczy się pracę i moc prądu (z poprzednich lekcji).

b) Umiejętności

Uczeń:

• potrafi wykonywać obliczenia i wyciągać wnioski,

• przekształca wzory fizyczne, prawidłowo posługuje się jednostkami,

• potrafi stosować zdobyte wiadomości do rozwiązywania zadań.

2. Metoda i forma pracy

Praca z całą klasą, praca w grupach, praca samodzielna, pokaz.

3. Środki dydaktyczne

Amperomierz, woltomierz, oporniki (np. $5\Omega ,10\Omega$), kilka elementów obwodu, bateria 4,5V, podręcznik, karty pracy.

4. Przebieg lekcji

a) Faza przygotowawcza

Nauczyciel zapoznaje uczniów z tematem lekcji i uświadamia im cele zajęć. Wskazuje na co mają zwrócić uwagę uczniowie podczas pokazu. Przypomnienie wiadomości dotyczących prawa Ohma, budowania obwodu według schematu, włączania do obwodu amperomierza i woltomierza, warunków przepływu prądu w obwodzie. Przypomnienie wzorów R=U/I, P = UI, W = UIt

b) Faza realizacyjna

1. Badanie właściwości obwodu z elementami połączonymi szeregowo (załącznik 1).

2. Wprowadzenie na podstawie obserwacji II prawa Kirchhooffa (załącznik 2).

3. Wyprowadzenie wzoru na opór zastępczy przy połączeniu szeregowym oporników (załącznik 3).

c) Faza podsumowująca

1. Zebranie wiadomości poznanych w czasie lekcji – przedstawienie wyników wyprowadzenia wzoru na opór zastępczy (załącznik 3).

2. Samodzielne rozwiązywanie zadań podsumowujących pracę i uzupełnienie kart pracy (załącznik 4).

5. Bibliografia

1. Elbanowska St., Zamorska J., Zamorski W., Fizyka i astronomia Gimnazjum2, Juka, Warszawa 2001.

2. Subieta R., Zbiór zadań z fizyki dla szkoły podstawowej, WSiP, Warszawa 1990.

6. Załączniki

Załącznik 1.

Zbuduj obwód według schematu. Jako źródło napięci użyj baterii 4,5V oraz oporników (np. $5\Omega ,10\Omega$)

Zmierz napięcia UIndeks dolny 1 , Indeks dolny koniec_{1 ,} UIndeks dolny 2 , Indeks dolny koniec_{2 ,} U, oraz natężenie I. Powtórz wszystko dla trzech oporników RIndeks dolny 1,_1, RIndeks dolny 2,_2, RIndeks dolny 3._3. Wyniki pomiarów zapisz w tabeli. Powtórz wszystko dla obwodu z trzema opornikami

Załącznik 2.

Wniosek:

Drugie prawo Kirchhooffa dla prostego obwodu elektrycznego można zapisać:

U = UIndeks dolny 1₁ + UIndeks dolny 2₂ + UIndeks dolny 3₃

Załącznik 3.

Korzystając z drugiego prawa Kirchhooffa uczniowie w grupach dwuosobowych próbują przy pomocy podręcznika wyprowadzić wzór na opór zastępczy przy połączeniu szeregowym

U = UIndeks dolny 1₁ + UIndeks dolny 2₂ + UIndeks dolny 3₃

$R=\frac{U}{I}$ to $R_z=\frac{U}{I}=\frac{1}{I}(U_1+U_2+U_3)=\frac{U_1}{I}+\frac{U_2}{I}+\frac{U_3}{I}=R_1+R_2+R_3$

a) Karta pracy ucznia

Załącznik 4

Zmierz napięcia UIndeks dolny 1 , Indeks dolny koniec_{1 ,} UIndeks dolny 2 , Indeks dolny koniec_{2 ,} U, oraz natężenie I. Powtórz wszystko dla trzech oporników RIndeks dolny 1,_1, RIndeks dolny 2,_2, RIndeks dolny 3._3.

Wyniki pomiarów zapisz w tabeli. Powtórz wszystko dla obwodu z trzema opornikami

Wniosek:

Drugie prawo Kirchhooffa dla prostego obwodu elektrycznego można zapisać:

U = UIndeks dolny 1₁ + UIndeks dolny 2₂ + UIndeks dolny 3₃

Wyznaczanie oporu zastępczego przy połączeniu szeregowym;

U = UIndeks dolny 1₁ + UIndeks dolny 2₂ + UIndeks dolny 3₃

$R=\frac{U}{I}$ to $R_z=\frac{U_z}{I}=\frac{1}{I}(U_1+U_2+U_3)=.................................................$

Zadanie 1.

Na podstawie danych na rysunku oblicz:

1. Ile wynoś opór całkowity oporników?

2. Jaka wartość napięcia będzie na każdym oporniku?

Dane: Szukane:

RIndeks dolny 1₁= 2Ωomega UIndeks dolny 1₁

RIndeks dolny 2₂ = 4Ωomega UIndeks dolny 2₂

RIndeks dolny 3₃= 6Ωomega UIndeks dolny 3₃

U = 6V

Wzory:

U = …………….

RIndeks dolny z_z = …………….

P = UI

Obliczenia:

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Odpowiedź;

……………………………………………………………………………………………………………

Zadanie 2.

Choinka jest oświetlona 22 żaróweczkami połączonymi szeregowo. Opór każdej żaróweczki wynosi 40Ωomega

1. .Jaka będzie wartość natężenia prądu po podłączeniu instalacji choinkowej do sieci o napięciu 220 V?

2. Jaką moc będzie miał prąd w tej instalacji?

3. Ile trzeba zapłacić za prąd, jeśli żaróweczki będą oświetlały choinkę przez 7 godz. dziennie w ciągu 14 dni, a 1kW energii elektrycznej kosztuje o,138 zł/kWh + 22%vat.

Dane: Wzory: Szukane

a) ……………………………………………………………………I = ? ……………………………

……………………………………………………………………………………………………………

Obliczenia:

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

b) ……………………………………………………………… P = ? ………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

c) …………………………………………………………………W = ? ……………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………

b) Praca domowa

Zadanie 3.

Na podstawie danych na rysunku oblicz:

• Jakie napięcie U ma źródło zasilania?

• Jakie napięcie wskazywałby woltomierz mierzący napięcie UIndeks dolny 1₁ oraz UIndeks dolny 2₂?

7. Czas trwania lekcji

45 minut

8. Uwagi do scenariusza

brak