Конспект уроку "Електронагрівальні прилади"

Тема: Закон Джоуля –Ленца. Електронагрівальні прилади.

Мета уроку :

навчальна: з’ясувати  характер залежності між енергії , що виділяється на ділянці кола, електричним струмом та опором цієї ділянки кола,навчити наводити приклади практичного застосування цих явищ у житті людини , практичні навички роботи з електронагрівальними приладами;

розвивальна: сприяти активізації творчого мислення учнів, пробуджувати в них пізнавальний інтерес, стимулювати розвиток ініціативи, формувати уміння робити припущення та їх перевіряти;

виховна: розширити кругозір учнів; збуджувати інтерес до вивчення фізики.

Тип уроку:  урок вивчення нового матеріалу.

                       План  уроку.

1.       Контроль знань.

2.       Демонстрації : Нагрівання провідників із різних речовин електричним струмом.  Будова і принцип дії електронагрівальних приладів.  Коротке замикання. Запобіжники.

3.       Вивчення нового матеріалу. Теплова дія електричного струму.  Закон Джоуля – Ленца. Застосування теплової електричного струму.

4.       Закріплення вивченого матеріалу.

               ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1 Актуалізація опорних знань.

·        Без ніг біжить, без вогню горить.(Електричний струм)

·        Горить ясно, якщо знаєш правила – не страшно. (Електрична лампочка)

·        В нашім домі вже давно

Є чарівнеє вікно.

Там літають диво-птиці,

Бродять зайці і лисиці,

Жарким літом сніг іде,

А узимку сад цвіте.

В тім вікні чудес багато.

Отже, що це?(Телевізор)

2  Із карток , які є , потрібно скласти формули.

I=

U/R

R=

pl/S

g/t

U=

A/g

1.                   Теплова дія електричного струму

Учням уже відомо, що в провіднику під час протікання струму відбувається перетворення електричної енергії на внутрішню і провідник нагрівається. Вони неодноразово спостерігали теплову дію струму в побутових приладах. На досліді з лампою розжарення учні переконалися, що розжарення лампи зростало під час збільшення струму. Але нагрівання провідників залежить не тільки від сили струму, але й від опору провідників. З цією метою корисно поставити дослід, що показує теплову дію струму в колі, що складається з трьох послідовно з’єднаних провідників різного опору: мідного, сталевого й нікелевого. Струм у всіх послідовно з’єднаних провідниках однаковий. Кількість же теплоти, що виділяється, в провідниках різна. З досліду можна зробити висновок:                   

·                   При послідовному з’єднанні  провідників нагрівання провідників залежить від їхнього опору. Чим більший опір провідника, тим більше він нагрівається.

2.                   Закон Джоуля-Ленца

Учні знають уже формулу для роботи A=UIt. Крім того, їм відомо, що в нерухомих провідниках уся робота струму йде лише на нагрівання провідників, тобто на те, щоб збільшити їхню внутрішню енергію. Отже, кількість теплоти Q=A=IUt. Із закону Ома для ділянки кола U=IR.З урахуванням цього одержуємо Q=I²Rt.

Закон, що кількісно описує теплову дію струму, дослідним шляхом установив англійський фізик Джеймс Джоуль 1841 року і незалежно від нього російський учений Емілій Ленц 1842 року. Він називається законом Джоуля-Ленца й читається так:

·                   кількість теплоти, що виділяється провідником зі струмом, прямо пропорційна квадрату сили струму, опору провідника і часу проходження до нього струму.

Необхідно визначити, що формули Q=I²Rt, Q=IUt і Q=  не ідентичні. Річ у тім, що перша формула завжди визначає перетворення електричної енергії на внутрішню, тобто кількість теплоти. За іншими формулами у загальному випадку визначають витрату електричної енергії, що йде як на нагрівання, так і на виконання механічної роботи. Для нерухомих провідників ці формули збігаються.

3.                   Застосування теплової дії електричного струму

На столі лежать побутові прилади, якими ви користуєтесь щодня,(фен, паяльник, праска, плитка, обігрівач, свердлик)

Який прилад зайвий?

Яка дія електричного струму проявляється у зазначених приладах?(теплова)

ЗАДАЧА. Яку роботу виконає струму силою 5А за 10с при напрузі 40В? (2000Дж)

Чому провідник зі струмом нагрівається?

Прилади, що використовують теплову дію струму, дуже різноманітні. Наша про­мисловість випускає близько двух сот типів побутових нагрівальних електроприладів.

1) для приготування їжі (плити, жаровні, каструлі, ско­вороди); 

2) для додаткового опалення житлових приміщень (радіатори, рефлектори, конвектори, каміни);

3) для нагрівання рідини (чайники, самовари, кип'ятильники); 

4) для особистої гігієни та прасування (праски, фени, бігуді), нагрівальні електроінструменти (паяльники, випалювачі,вуканізатори).
Важко уявити сучасне життя без них.

Зупинімося лише на кількох прикладах теплової дії струму:

a)                електричні лампи розжарення;

Проте звичайна лампа розжарювання це вже навіть не вчорашній день, а минуле століття. На вчорашній день вже відходять енергозберігаючі лампи, до речі дуже небезпечні із-за вмісту в них ртуті. Альтернативними є світлодіодні  ЛЕД лампи з 90% економією електроенергії та 50 тис. годин роботи. І вже більшість розвинених країн світу широко їх використовують.

b)               електричні нагрівальні прилади;

c)                коротке замикання;

d)               плавкі запобіжники.

Особливу увагу на уроці варто приділити розгляду питань про коротке замикання, про призначення й будову запобіжників.

До розуміння питань про коротке замикання учні вже достатньо підготовлені. Їм уже зазначалося, що електричні кола розраховані на визначену силу струму. Якщо опір кола з якихось причин зменшиться, то сила струму зросте й може стати більше допустимої. Звичайно, при цьому будуть нагріватися проводи, можливе загоряння ізоляцій проводів і навіть і навіть розплавлення проводів. Таке зменшення опору кола може виникнути при ввімкненні паралельно додаткових споживачів. При короткому замиканні струм може досягнути дуже високих показників, внаслідок чого можливою є небезпека виникнення пожежі. Уникнути цього допомагають запобіжники.

Учитель повинен наполегливо роз’яснювати учням неприпустимість заміни запобіжників «дротиком» («жучком»), тому що це може призвести до згоряння проводів.

Будову й застосування різних нагрівальних приладів, на жаль, не вдається досить докладно розібрати на уроці через брак часу. Тому доцільно зазначеним питанням присвятити спеціальний позакласний захід, на якому:

·              по-перше, можна показати фрагменти відеофільмів:

-   «З історії електричного освітлення»;

-   «Електрика служить людям»;

-   «Працює електричний струм»;

1.     Правила пожежної безпеки експлуатації.

2.     Презентація “Електронагрівальні прилади”

3.     Електронагрівальні прилади. Закон Джоуля-Ленца.

Домашнє завдання.

Вивчити параграф. Для тих хто хоче мати вищу оцінку повідомлення “Шкідлива дія нагрівальних приладів на людину і навколишнє середовище”