Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление.

Урок 41
Тема: « Электрическое сопротивление. Удельное сопротивление»
Цели: ознакомить учащихся с электрическим сопротивлением проводников как физической
величиной; дать объяснение природе электрического сопротивления на основании
электронной теории; показать зависимость сопротивления от геометрических размеров
проводника.
Демонстрации: электрический ток в различных проводниках; зависимость сопротивления
проводника от его длины; площади поперечного сечения и материала.
Ход урока
I.
Проверка домашнего задания (фронтальный опрос)
1. Что понимают под работой электрического тока? (Какую работу совершает
электрическое поле по перемещению единицы заряда на данном участке цепи, т.е.
напряжение).
A
2. Напишите формулу для измерения напряжения. U =
q
3. Из формулы для расчета напряжения получите выражения для расчета работы тока и
величины перенесенного по проводнику заряда.
4. Назовите дольные и кратные одному вольту единицы напряжения.
5. Выразите в вольтах напряжение, равное 2000мВ; 100мВ; 55 мВ; 3 кВ; 0,5кВ; 1,3кВ.
6. Выразите в мВ напряжение равное 0,5В; 1,3В; 0,1В; 1В; 1кВ; 0,29В.
7. Решите задачу: По спирали электролампы проходит 540 Кл электричества за каждые 5
q
540
мин. Чему равна сила тока в лампе? I = ; I =
= 1,8 А.
t
300
8. Почему высокое напряжение опасно для жизни? Почему оно используется в
осветительной сети?
9. Каким прибором измеряют напряжение на полюсах источника тока или на каком-либо
участке цепи? Как вольтметр условно изображается на электрических схемах? Как
подключается вольтметр в цепь? (Параллельно)
10. Решите задачу: Чему равно напряжение на участке цепи, на котором совершена работа
A
500 Дж при прохождении 25 Кл электричества? U = U =
q
500
11. ; U =
= 20В.
25
12. Что значит 1Кл = 1А ∙ 1с. (За единицу электрического заряда принимают заряд,
проходящий через поперечное сечение проводника за время 1 с при силе тока 1А.)
13. Дайте определение силы тока. Как можно определить единицу силы тока? (Сила тока –
заряд, проходящий через поперечное сечение проводника в 1с.Определение силы тока –
ампера – через магнитное взаимодействие двух параллельных проводников с током.)
Как подключается амперметр в цепь? (Последовательно).
14. Чему равен 1 В? (Вольт равен такому электрическому напряжению между двумя
точками цепи, при котором работа по перемещению электрического заряда в 1Кл на
1 Дж
этом участке равен 1Дж. 1В =
1Кл
II.
Изучение нового материала.
План изложения нового материала.
1. Электрическое сопротивление проводника
2. Зависимость сопротивление проводника от его длины, площади поперечного сечения и
материала.
3. Удельное сопротивление.
Формирование представления о сопротивлении можно начать с описания опыта, цель
которого – показать, что сила тока в проводнике зависит не только от напряжения, но и от
свойств самого проводника.
Включая в электрическую цепь какого-нибудь источника тока различные проводники
(например, медную, никелевую или железную проволоку) и амперметр, можно заметить, что
при разных проводниках показания амперметра различны, т.е. сила тока в цепи различна.
Вольтметр, подключенный поочередно к концам этих проводников, показывает одинаковое
напряжение. Следовательно, сила тока зависит еще от какого-то свойства проводника.
Очевиден вывод: проводники влияют на силу тока, иначе говоря, - оказывают сопротивление
току. Очевидно из этого опыта, что тот проводник обладает большим сопротивлением, в
котором при том же напряжении проходит меньший ток.
Свойство проводника ограничивать силу тока в цепи называют его
сопротивлением.
От чего же зависит сопротивление проводника? Мы знаем, что причиной
электрического сопротивления проводника является взаимодействие электронов с ионами
кристаллической решетки металла. Поэтому можно предположить, что сопротивление
проводника зависит от его длины и площади поперечного сечения, а также от вещества из
которого он изготовлен. Разные проводники обладают различным сопротивлением из-за
различия в строении их кристаллической решетки, из-за разной длины и площади поперечного
сечения.
Следовательно, сопротивление проводника прямо пропорционально длине,
обратно пропорционально площади и зависит от материала.
Электрическое сопротивление – физическая величина и обозначается буквой R.
R = Ом.
За единицу сопротивления принимают сопротивление такого проводника, в котором
при напряжении в 1В сила тока равна 1А.
1В
1 Ом =
1А
Применяют и другие единицы сопротивления: миллиОм (мОм), килоОм (кОм), мегаОм
(МОм).
1 мОм = 0, 001 Ом
1 кОм = 1000 Ом
1МОм = 1 000 000 Ом.
2. Если обозначить сопротивление буквой R, его длину буквой l (эль маленькая), а
площадь поперечного сечения проводника буквой S, то формула для вычисления
сопротивления будет иметь вид:
l
R = ρ , где ρ - коэффициент, характеризующий электрические свойства вещества, из
S
которого изготовлен проводник. Этот коэффициент называется удельным сопротивлением
RS Oм  мм 2
 l
RS
вещества. Он равен ρ =
(
), отсюда следует что l=
;
S=
l
R
м

Обратите внимание на таблицу удельных электрических сопротивлений некоторых
веществ. Поскольку сопротивление металлических проводников зависит от температуры
(оно увеличивается при повышении температуры), то в таблице приводятся значения
удельных сопротивлений для температуры 20С0. Из таблицы мы наблюдаем, что серебро и
медь – лучшие проводники электричества. Для нагревательных элементов удобно
использовать вещества с большим удельным сопротивлением, например, нихром.
III.
Закрепление изученного. Решение задач.
1. Каково сопротивление медного провода в 1м и площадью поперечного сечения 1 мм 2?
l
1
R = ρ , R = 0,017 = 0,017 Ом.
S
1
2. Имеются две медные проволоки одинаковой длины. У одной площадь поперечного
сечения 1 мм2, а у другой - 5 мм2. У какой проволоки сопротивление меньше и во
сколько раз?
3. При устройстве молниеотвода использовали стальной провод сечением 35 мм2 и
Oм  мм 2
длиной 25 м. Определите его сопротивление. ρ стали= 0,10
; S = 35 мм2;
м
l
l =25 м. R = ρ
S
4. ртуть заполняет стеклянную трубку с внутренним сечением 1 мм 2 и имеет
RS
сопротивление 2 Ом. Вычислите длину столбика ртути в трубке. l=
;

Oм  мм
м
Домашнее задание
1. §43, 45. вопросы и задания к параграфам.
2
ρ рт = 0,96