План-конспект открытого занятия

«Электрическое сопротивление. Резисторы»

Составитель: Руколь Татьяна Михайловна, педагог дополнительного образования, I квалификационной категории, объединение по интересам «Юный аниматор»

Тема: Электрическое сопротивление. Резисторы.

Тип занятия: занятие открытия нового знания с элементами опытно-экспериментальной деятельности.

Цели: ввести понятие «Электрическое сопротивление», познакомить с элементом электрической цепи резистором и его разновидностями.

Задачи:

Образовательные: Выяснить что такое резистор, принцип его работы. Объяснить учащимся назначение резисторов и их применение. Закрепить полученные знания путем сборки электрических схем.

Воспитательные: Сформировать умения использования теоретических сведений и практических навыков по изучаемой теме в жизни. Прививать аккуратность, бережное отношение к оборудованию.

Развивающие: развивать умение сравнивать, строить доказательства, обобщать, выдвигать гипотезы, переносить знания в новую ситуацию; выполнять задания творческого и поискового характера, применять знания и способы действий в изменённых условиях.

Оборудование: презентация «Электрическое сопротивление. Резисторы», электронный конструктор «Знаток», стержни из грифеля разной толщины, провода, дистиллированная вода.

Ход занятия:

I. Организационный момент.

(Педагог и учащиеся приветствуют друг друга, выявляются отсутствующие).

слайд 1

II. Актуализация опорных знаний. Повторение ранее изученного материала.

Вопросы для повторения: слайд 2-9

1. Что такое электрический ток? (Электрический ток - это направленное движение заряженных частиц под действием электрического поля.)

2.Что такое сила тока? (Сила тока - это сколько электронов проходит через поперечное сечение проводника, за определенное время.)

3.Что такое электрическое напряжение? (Электрическое напряжение – это сила (давление) которое передвигает заряды по проводнику.)

4.Как зависит сила тока от напряжения? (Чем больше напряжение, тем больше сила электрического тока).

5.Все ли материалы способны передавать электрический ток? (Нет. Диэлектрики электрический ток не передают)

6.Что такое полупроводники? (Материалы, у которых способность проводить электрический ток увеличивается под действием некоторых внешних факторов)

7.Кто это? Какое отношение он имеет к полупроводникам? (Жорес Иванович Алферов. Получил в 2000 г. Нобелевскую премию за свои открытия в области полупроводников.)

8.Проводит ли вода электрический ток? (Дистиллированная вода электрический ток не проводит, вода из крана – проводит)

Проводим опыт

слайд 10-11

– Давайте с вами убедимся, что утверждение с водой верно. Для этого проведем опыт. Соберем небольшую электрическую цепь, состоящую из: красного светодиода, ключа, батареи, проводов. Одно звено оставим не замкнутым. Концы проволоки опустим в воду.

cлайд 12

– Сегодня мы с вами активно пользуемся электричеством. Но в далеком прошлом все начиналось со статического электричества и электризации тел методом трения. Первым, кто догадался о том, что электрический заряд можно передать на расстояние был Стивен Грей. Он открыл способ электризации тел с помощью контакта незаряженного тела с наэлектризованным. Также он установил, что некоторые вещества проводят электрический ток (их так и назвали «проводники»), а некоторые на это не способны (их назвали «диэлектрики»). (см. приложение «Опыты Стивена Грея»)

III. Основной этап (объяснение новой темы)

cлайд 13-14

– А все ли проводники одинаково хорошо проводят ЭТ? Давайте это проверим с помощью нашего конструктора. Для этого соберем простую схему со светодиодом или динамиком, и вместо одного звена будем прикладывать различные проводники и смотреть, что получилось.

Проводим опыт

cлайд 15-16

Мы с вами увидели, что светодиод горел ярко или тускло, в зависимости какой проводник замыкал цепь. Почему так происходит? (различной величины сила тока). С каким проводником светодиод горел тускло? (грифель)

Вывод: проводник из грифеля пропускает ток меньше, чем другие проводники

Это происходит потому, что при прохождении через проводник электрический ток испытывает некоторое сопротивление. Т.к. отрицательно заряженные электроны притягиваются к положительным ионам и отталкиваются от других свободных электронов. Электрическое сопротивление у разных веществ разное. Т.к. количество свободных электронов и степень притяжения к положительному иону у различных веществ разная.

Сопротивление проводника зависит от рода вещества, из которого он изготовлен.

слайд 17

А если проводники из одного вещества, но разного размера? Проведем опыт с грифелем разной толщины.

Проводим опыт

Вывод: Чем меньше площадь сечения, тем больше сопротивление.

слайд 18

А теперь немного изменим электрическую цепь, укоротив длину недостающего звена. Проведем опыт с грифелем одинаковой толщины, но разной длины.

Проводим опыт.

Вывод: чем больше длина проводника, тем больше сопротивление.

слайд 19-20

И так, из проведенных опытов можно сделать вывод, что сопротивление проводника зависит от вещества, из которого он сделан и его параметров: площади сечения и длины.

Сила тока в цепи зависит от сопротивления проводника. Чем больше сопротивления проводника, тем меньше сила тока.

слайд 21-22

Давайте вспомним какие электроприборы мы используем в школе и дома? (телевизор, лампочки, компьютер, чайник, микроволновка, холодильник, утюг, сверлильный станок, швейная машина и т.д.). Всем ли приборам нужен ток одинаковой силы? ( Нет)

Как к одной электросети подключить разные приборы, чтобы они работали и не перегорали? (Регулировать силу тока индивидуально каждому прибору)

слайд 23-24

Для того чтобы установить нужный ток в электрической цепи применяют элементы, которые называют резисторами. Конструкция резистора представляет собой не проводящую электричество трубочку (или стержень), на которую нанесен тонкий слой металла или сажи (углерода) чем тоньше слой, тем больше сопротивление. Здесь нужно понять одну зависимость – чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток и наоборот – чем меньше сопротивление, тем больше ток. Электрическое сопротивление, измеряют в омах - (на электрических схемах обозначается Ом), килоомах (на электрических схемах обозначается кОм) и мегоомах - (на электрических схемах обозначается мОм)

Резистор, сопротивление которого в процессе работы остается неизменным, называется постоянным. Постоянные резисторы выглядят как на фото. В одной электрической цепи резисторов может быть несколько и подключаться они могут по-разному: параллельно и последовательно.

слайд 25

В нашем конструкторе резисторов несколько. Они оказывают сопротивление разной величины: 100 Ом, 1 кОм, 5.1 кОм, 10кОм, 100 кОм. Применять мы их будем для того, чтобы отрегулировать силу тока для других элементов. Например, светодиодов.

слайд 26

Давайте соберем электрическую цепь, куда войдет амперметр, и посмотрим, как работает резистор. Заменим резистор 33 резистором 34, который имеет сопротивление в 10 раз больше, и сравним новые показания амперметра.

слайд 27

Соберем еще такую схему, только вместо кнопки поставим сенсорную пластину.

слайд 28

Постоянные резисторы применяются в случаи, когда электрический ток нужно уменьшить до какой-то величины, и он будет стабильным. На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая ее то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприемника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.

В таких случаях для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы - реостаты. В реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением, а для того чтобы длинная проволока не мешала ее наматывают спиралью. Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включенного в цепь. То есть мы увеличиваем или уменьшаем количество витков, по которым протекает электрический ток (чем больше витков, тем больше сопротивление).

Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление (чем больше проволоки намотано, тем большее сопротивление может дать такой реостат) и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть.

слайд 29

Рассмотрим, как работает реостат более подробно.

слайд 30

На видео видно, как передвигая ползунок реостата вправо и влево, лампочка горит ярче или тусклее. Почему так происходит? Полное сопротивление цепи состоит из сопротивления Rл, лампочки, сопротивления включенной в цепь части проволоки (на рисунке заштрихована) реостата. Незаштрихованная часть проволоки в цепь не включена. Если изменить положение ползунка, то изменится длина включенной в цепь части проволоки, что приведет к изменению силы тока. Так, если передвинуть ползунок в крайнее правое положение (точка С), то в цепь будет включена вся проволока, сопротивление цепи станет наибольшим, а сила тока – наименьшей, поэтому нить лампочки будет гореть тускло или совсем не будет гореть

слайд 31

Что произойдет, если включить лампочку от фонарика в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что лампочка, рассчитанная на работу от батареек с суммарным напряжением 3,5 Вольт (3 пальчиковых батарейки), не способна выдержать напряжение в 63 раза большее – она сразу перегорит (может и взорваться).

Как тогда это сделать? На помощь придет уже известный нам прибор – реостат.

В крайнем положении ползунка лампочка не горит, а при передвижении его вправо лампочка начинает загораться все ярче и ярче (подвигая ползунок, мы запускаем все больше тока). В определенный момент (на определенном положении ползунка реостата) лампочка перегорает, потому что реостат (при данном положении ползунка) пропустил слишком много электричества, которое и пережгло нить накаливания лампочки.

Далее взяли лампу мощностью 60 Вт, рассчитанную на напряжение 220 В, и лампочку от карманного фонарика на 3,5 В и силу тока 0,28 А. В опыте видно, как при подключении лампочек друг за другом (последовательно) и включении их в сеть 220 В обе лампы горят нормальным накалом и даже не думают перегорать. Даже когда ползунок реостата в крайнем положении (т.е. он не создает никакого сопротивления току) маленькая лампочка не перегорает. Почему так? В этом опыте маленькой лампочке не дает перегорать большая лампочка. Она выступает в роли реостата с большим сопротивлением и берет на себя почти всю нагрузку.

слайд 32

Реостат имеет 3 вывода А-В-С. Сопротивление между точками А-В постоянное (в нашем случае 50 кОм). При перемещении ползунка сопротивление между точками А-С и В-С меняется. В крайнем левом положении ползунка сопротивление А-С равно 0, а сопротивление В-С максимально. В крайнем правом положении ползунка – наоборот. Переменный резистор имеет две основные схемы включения – реостатную (меняет силу тока в цепи) и потенциометрическую (в качестве делителя напряжения).

Соберем схему и проверим, как переменный резистор регулирует силу тока в цепи. При проведении опыта обязательно следите, чтобы стрелка гальванометра не уходила за отметку 10 на шкале. Чтобы гальванометр случайно не сгорел.

слайд 33

А теперь повторим опыт с изменением яркости лампочки.

слайд 34

Рассмотрим, как переменный резистор используется для регулировки напряжения, т.е. в качестве делителя напряжения. Соберите схему. Установите ползунок переменного резистора в среднее положение. Замкните выключатель. Плавно переместите ползунок в верхнее положение, затем в нижнее положение. Наблюдайте за светодиодами.

слайд 35

Реостат является лучшим способом контроля и регулирования силы тока. Аппарат меняет сопротивление, способен изменять напряжение в электрической цепи, что позволяет регулировать функционирование электродвигателя в швейной машине, громкость радиоприёмника, телевизора.

Используется, в частности, в трамваях и троллейбусах: когда нужно уменьшить скорость, водитель перемещает движок реостата, увеличивая его сопротивление. Мощность тока, подаваемого на двигатель, падает, двигатель начинает вращаться медленнее. Однако мощность не может исчезнуть: она превращается в тепло (реостат сильно греется), поэтому в троллейбусах и трамваях их ставят на крыше, чтобы охлаждались лучше.

слайд 36

В наше время широко применяется фоторезистор (светочувствительный резистор). Фоторезистор – полупроводниковый элемент, сопротивление которого зависит от уровня освещенности. Под действием света электрическое сопротивление фоторезистора уменьшается в тысячи раз. При этом сила тока в цепи возрастает. У фоторезистора данного конструктора сопротивление в темноте превышает 20 Мом, а при ярком освещении оно уменьшается до 250 Ом.

слайд 37

Теперь, когда мы знаем что такое фоторезистор, давайте подумаем, где он используется.

1.Сумеречные реле. Их еще называют фотореле – это устройства для автоматического включения света в темное время суток.

2.Датчики освещенности. С помощью фоторезисторов можно детектировать слабый световой поток.

3.Сигнализации. В таких схемах используются элементы, чувствительные к ультрафиолетовому излучению. Чувствительный элемент освещается излучателем, в случае появления препятствия между ними – срабатывает сигнализация или исполнительный механизм. Например, турникет в метро.

4.Датчики наличия чего-либо. Например, контроль уровня жидкостей на бензоколонках и в автомобилях. В полиграфической промышленности с помощью фоторезисторов можно контролировать обрыв бумажной ленты или количество листов, подаваемых в печатную машину. Принцип работы подобен тому, что рассмотрен выше. Таким же образом можно считать количество продукции, прошедшей по конвейерной ленте, или её размер (при известной скорости движения).

слайд 38-40

Давайте соберем свой уличный фонарь и некоторые оповещатели. Разберемся, как они работают.

IV. Обобщение и систематизация изученного материала

слайд 41

Вопросы:

1.Почему, в проводниках из различных материалов, сила тока разная? (разное удельное сопротивление проводника)

2.Чтобы увеличить электрическое сопротивление проводника его надо сделать короче или длиннее? (длиннее)

3.Что делает резистор? (уменьшают силу тока в цепи)

4.Зачем в зарядных устройствах к различным приборам используются резисторы? (чтобы уменьшить силу тока до нужной величины и прибор не сгорел)

5.Что такое переменный резистор (реостат)? (резистор, который меняет силу тока в цепи, делая ее то больше, то меньше)

6.В каких устройствах применяются реостаты? (швейная машинка, радиоприемники, телевизор)

7.Как работает фоторезистор? (его сопротивление зависит от уровня освещенности)

8.Приведите пример применения фоторезистора.

V. Рефлексия

слайд 42