Токтың жұмысы мен қуаты

149

Пән:                                              физика және астрономия

Сабақтың тақырыбы:            Токтың жұмысы мен қуаты

Сабақтың мақсаты:

1.Білімділік                              Электр тогының жұмысы мен қуатын түсіндіру; Жұмыстың,      

                                                  қуаттың өлшем   бірліктерін  атау ;Күнделікті    тұрмыспен  

                                                  байланыстыру

  1. Дамытушылық    Оқушылардың логикалық ойлау, есте сақтау қабілеттер ін дамыту;

3.Тәрбиелік                             Оқушыларды ауызбіршілікке, ұқыптылыққа, жауапкершілікке   

                                                 тәрбиелеу.

Сабақтың түрі:                     аралас.

Сабақтың әдіс-тәсілдері:     сұрақ-жауап, салыстыру, көрнекілік, тәжірибелік

Сабақтың көрнекілігі:         интерактивті тақта, слайд, электрондық оқулық,

                                                 электр санауыш, физикалық құралдар

Пәнаралық байланыс:       математика,психология

Сабақтың барысы:

 

І  Сабақты ұйымдастыру:                            — оқушылармен амандасу

— оқушыларды түгелдеу, аудитория дайындығын тексеру

 

ІІ Үй тапсырмасын тексеру

Оқушылар біз физиканың Электродинамика,яғни электр өрісінің заңдылықтарын және қасиеттерін зерттейін  бөлімін қарастырып жатырмыз,жалпы «электр» сөзі қайдан пайда болды?

— Ежелгі гректер янтарьды теріге ысқанда немесе жүнге үйкегенде ,ол біраз уақыт бойы шашты,жапырақты,астықтың сабағын  өзіне тарту қасиетін аңғарған.Ал, «янтарь» —  «электрон» деген грек сөзі. «Электрон» сөзінен электр деген термин шықты.

Дәптерлерін жауып қою.

А) Интерактивті тақтада оқушыларға  жалпы сұрақтар қойыладыы:

  1. Электр тогы дегеніміз не?

— Еркін электр зарядтарын тасымалдаушылардың реттелген қозғалысы

  1. Ток күші деп нені айтады және формуласы қандай?

— Өткізгіштің көлденең қимасы арқылы қандай да бір уақыт аралығында тасымалданатын электр мөлшерінің сол уақыт аралығына қатынасы

  1. Электр кернеуі деп нені айтады және формуласы қандай?

Тізбектің берілген бөлігінде заряд орын ауыстырғанда, электр өрісінің атқарған жұмысының осы зарядқа қатынасы

 

  1. Өткізгіш ұштарындағы кернеуді қандай құралмен өлшейді және ол тізбекке қалай қосылады?

— Вольтметр.                      Ол тізбекке параллель қосылады.

  1. Тізбектің бөлігі үшін Ом заңы қалай тұжырымдалады?

 


Тізбектің бөлігіндегі ток күші осы бөліктің ұштарындағы кернеуге тура пропорционал, ал өткізгіштің кедергісіне кері пропорционал

 

Үйге берілген сабақ тақырыбы :«Өткізгіштерді тізбектей және параллель жалғау»

 

Ә) Тақтаға үйтапсырмасына жауап беру үшін оқушы шығады, қосымша есеп беріледі.

Есеп :

Егер амперметр 2А-ді көрсетсе,  ал резисторлардың  кедергілері  R1=15Ом,R2=10 Ом,

R3=5Ом  болса, онда тізбектегі кернеуді  табыңдар                                                 Жауабы: 60 В

 

Б) екі оқушыға кәртішке таратылады (уақыты – 3 минут)

№1

 

Шартты белгілер бойынша сұлбадан (схемадан) құралдарды атау

 

 

№2

 

График бойынша өткізгіш кедергісінің мәнін табыңыз?

 

 

 

I,A

10

 

 

 

200   U,B

 

В) Тақтаға үйтапсырмасына жауап беру үшін оқушы шығады, қосымша есеп беріледі.

Есеп :

Кедергілері 10 Ом және 15 Ом  өткізгіштер паралель жалғанған.  Егер электр кернеуі  60 В болатын  болса, жалпы ток күші неге тең                                                             Жауабы: 10 А

Г) екі оқушыға кәртішке таратылады (уақыты – 3 минут)

№3

Шартты белгілер бойынша сұлбадан (схемадан) құралдарды атау

 

 

 

№4

Шартты белгілер бойынша сұлбасын (схемасын)  сыз

 

 

                                                                                                                                                                        

Оқушыларға қосымша алма ағашанда жасырылған сұрақтар беріледі:

 


1.
Өткізгіштерді тізбектеп жалғағанда:
а) R = ?
ә) I = ?
б) U=?

Жауабы:

а) R = R1+R2+…+Rn
ә) I
= I1=I2=…=In
б) U= U1+U2+…+Un

2.Өткізгіштерді параллель жалғағанда:
а) R = ?
ә) I = ?
б) U=?

Жауабы:

а) 1/R = 1/R1+1/R2+…+1/Rn
ә) I = I1+I2+…+In
б) U= U1=U2=…=Un

  1. Ом заңының маңызы ?

Жауабы :

Ом заңы берілген кернеуде ,кедергі белгілі болған жағдайда электр тізбегіндегі ток күшін анықтайды.Сол арқылы ол токтың жылулық,химиялық және магниттік әсерлерін есептеуге мүмкіндік береді.Себебі ол шамалар ток күшіне тәуелді.Ом заңы – барлық тұрақты ток электротехникасының негізі.


4.Өткізгіштің кедергісі мен меншікті кедергісі туралы не білеміз ?

Жауабы :

Өткізгіштің негізгі электрлік сипаттамасы – кедергі.Берілген кернеуде ток күші осы шамаға тәуелді.Ом заңынан өткізгіштің кедергісін анықтауға болады:

 

Кедергі өткізгіштің материалына және оның геометриялық  өлшемдеріне тәуелді.Ұзындығы  l ,көлденең қимасының ауданы S  өткізгіштің кедергісі мынаған тең :

 

p- өткізгіштің затына және оның күйіне ,температурасына тәуілді шама.Бұл шама өткізгіштің мешікті кедергісі д.а.Меншікті кедергінің өлшем бірлігі 1 Ом*м.

  1. Электр тогының бар болуы үшін қажетті шарттар

Жауабы :

Затта тұрақты электр тогы пайда болуы және жүріп тұруы үшін,біріншіден ,еркін зарядталған бөлшектер бар болуы қажетті ,екіншіден,оларға  белгілі бір бағытта әсер ететін күш қажетті.

  1. Толық тізбек үшін Ом заңы

Жауабы :

                                  Математикалық өрнегі.Тұйық тізбектегі ток күші ток көзінің электрқозғаушы                         

                                  күшіне тура пропорционал,тізбектің ішкі және сыртқы кедергілерінің қосындысымен  

                                  анықталатын кедергіге кері пропорционал.

     

Берілген білімнің өзектілігін айту:

Тізбектегі әр түрлі өткізгіштер бір-бірімен тізбектей немесе параллель қосылады.Бірінші жағдайда барлық өткізгіштердегі ток күші бірдей,ал екінші жағдайда өткізгіштердегі кернеу бірдей,көбінесе жарықтандыру жүйесіне токтың әр түрлі тұтыну көздері параллель қосылады.

 

 

 

 

 

 

 

 

Өткізгіштерді қосуда негізгі үш параметр қолданылады,олардың өлшем бірліктері ғалымдардың есімдерімен аталады.Олай болса ғалымдардың еңбегін құрметтей білейік.

 

 

 

 

 

   

 Ғалымдардың

 аты – жөні    

 

Туған жылы

 

Ашқан жаңалығы

 

1.

 

 

 

Георг Симон

Ом

 

 

 

 

 

 

1787 – 1854

 

 

 

Көрнекті неміс физигі мектеп мұғалімі болып қызмет еткен. Ол тізбектің бөлігі үшін ток күшінің кернеуге тәуелділік заңын, сондай – ақ тұйық тізбектегі ток күшін анықтайтын заңды ашты. Ом кедергінің өткізгіш ұзындығына және көлденең қимасына тәуелділігін ашты

 

 

2.

 

 

 

Вольта

 Алессандро

 

 

 

 

 

 

1745 – 1827

 

 

 

 

 

Итальян физигі, электр тогы туралы ілімнің негізін қалаушылардың бірі. Вольта бірінші гальвани элементін жасап, электр тогы туралы ғылымға алғаш жол ашты.

 

3.

 

 

 

Ампер

Андре Мари

 

 

 

 

 

 

 

 

1775 – 1836

 

 

 

 

 

Француз физигі және математигі. Ол электрлік және магниттік құбылыстар арасындағы байланыстар туралы алғаш теорияны жасады. Ампер магнитизм табиғаты жөнінде гипотезаны ұсынды. Физикаға электр тогы деген ұғымды енгізді.

 

 

ІІІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жаңа сабақ:                                                                                                                                         

Өткізгіш  бойымен электр тогы жүргенде бірқатар құбылыстардың өтетіндігі белгілі:өткізгіш қызады,магниттік немесе механикалық әсерлер байқалады,кейбір жағдайдаларда химиялық раекциялар жүреді.

Ток өтіп жатқан тізбекте жылудың бөлінуі электр тогының жұмыс атқарып жатқандығын білдіреді.Ал уақыт бірлігі ішінде жасалған токтың жұмысы электр тогының қуаты болып табылады.

   Олай болса  дәптерімізді ашып бүгінгі күнді және сабақ тақырыбын жазайық  :

 «Токтың жұмысы мен қуаты»

  1. Жаңа айтып өткенімдей,ток өтіп жатқан тізбекте жылудың бөлінуі электр тогының жұмыс атқарып жатқандығын білдіреді. Электр күші атқаратын жұмысты есептеп шығару онша қиын емес.Себебі біз өткізгіштің ұштарындағы кернеу U вольт болса,онда осы өткізгіш бойымен  q заряд өткенде А джуоль жұмыс атқарылатынын білеміз.Яғни,

А=UIt

 

Механика бөлімінде механикалық жұмысты біз A=FS формуласы бойынша есептесек ,токтың жұмысын мына формула A=IUT бойынша есептелінеді .

Электр күшінің атқарған жұмысы                                Тізбек бөлігіне арналған Ом заңының           

                                                                                            негізінде  мынадай формулаларды аламыз :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Жұмысты өлшейтін құрал электр санауыш (счетчик) д.а..Жұмыстың өлшем бірлігі Дж.,алайда көбінесе жұмыс ватт- сағатпен немесе киловат-сағатпен өрнектеледі.Ал, Вт қуаттың өлшем бірлігі екенін білеміз,олай болса токтың қуатына тоқталайық..

 

 

  1. Кез-келген электр аспабы – электр шамы,электр двигателі т.б.,уақыт бірлігінде белгілі бір энергия тұтынуға есептелген.Сондықтан,токтың жұмысымен қатар токтың қуаты деген ұғымның да маңызы зор.

Қуат деп  — жұмысты атқару шапшаңдығын сипаттайтын шама аталады.

Механикада қуатты P= A формуласымен естептесек, енді жұмыс орнына ток жұмысының

t

формуласын қойып,   P=  IU t  =IU токтың қуатының формуласын шығарамыз

t

Қуаттың өлшем бірліктері                                               Тізбек бөлігіне арналған Ом заңының           

                                                                                            негізінде  мынадай формулаларды аламыз :

 

 

 

 

 

 

 

 

Электр өрісінің  қуаты мен жұмысын өлшеу үшін мынадай кішкене  зертханалық жұмыс жүргізейік:

Керек құрал жабдықтар: ток көзі ,амперметр,вольтметр,қоңырау,кілт,өткізгіш сымдар және секундомер.

Электр тізбегі мына сұлба бойынша жиналып тұрады:

 

Амперметр  мен   вольтметр шкалаларын қарап,  бөлік құнын есептеу.   Тізбекті   тұйықтап,қоңыраудың қосылу уақытын белгілеу. Амперметр мен вольтметрдің көрсетілуін  жазу,   тізбекті    ажыратып,   қоңыраудың  тоқтау уақытын    белгілеу.    Формулалар     арқылы    қуат пен жұмысты есептеу.

 

Өлшеулер мен есептеулерді кестеге жазу.

I , A U , B t , c P, Вт А , Дж Тұтынушы
          Қоңырау

. . . Вт

 

Қорытынды айту және күнделікті тұрмыста қолданылып жүрген электр аспаптарының қуаты көсетілген кестені көрсету.

Кейбір электр аспаптарының қуаты кВт
   1 Шаңсорғыш 0,65
2 Электр үтігі 0,6
3 Кір жуатын машина 0,5
4 Шаш кептіргіш 0,4
5 Теледидар 0,3
6 Тоңазытқыш 0,2
7 Бейнемагнитофон 0,02
8 Электрсақалқырғыш 0,014
9 Қалта фонарының шамы 0,001

Тұрғын үйге берілетін кернеу U=220 B болғанда,онда тұтынатын ток күші I=10 A-ден аспауы тиіс. Үйдегі тұтынушылардың бір мезгілде пайдалану қуатының шекті мәні : P=10 A*220 B=2200 Bт=

2,2 кВт

1 кВт*сағ электр энергиясының құны тариф д.а.Үйде ата-аналарың ай сайын электр санауыштағы сан мәнге қарап, токтың жұмысына ақша төлеп,түбіртек  әкеледі.Сол түбіртекті сіздер де түсіне біліп,өздеріңіз төлеп келуді үйренулеріңіз керек.

Түбіртекте мысалы мынадай кесте жазулы тұрады:

Есептеуіш

счетчик

Көрсеткіш

показания

Көрсеткіш

показания

Шығын

расход

920 364 6063 6171 108 кВт*сағ

 

Тариф құны – 7,25 т                           Сонда 108*7,25= 783 т

Олай болса ендігі күнде сіздер қалай және қанша төлеу керек екендігін білесіздер.

 

  1. Өткізгіш бойымен ток өткенде ,өткізгіш қызады,яғни электр энергиясы ішкі энергияға айналады.

Бұл металдардағы еркін электрондар электр өрісі әрекетінен орын ауыстырғанда ,кристалдық тор түйіндерінде орналасқан иондармен соқтығысып және оларға өз энергиясының бір бөлігін беруімен түсіндіріледі.Соның нәтижесінде иондар үлкен жылдамдықпен тербеле бастайды, өткізгіштің ішкі энергиясы артады және оның температурасы көтеріледі.

Өткізгіштердің қызуы тек қана тоқ күшіне байланысты ма?

Бұл сұраққа жауап алу үшін мынадай тәжірибе жүргізілген.Кедергілері әр түрлі мыс,болат және никелиннен жасалған үш өткізгішті бірінен соң бірін тізбектей жалғаған.Тізбекті тұйықтап, ондағы ток күшін біртіндеп арттырған. Тізбектей жалғанған өткізгіштегі ток бірдей болады. Өткізгіштерде бөлінетін жылу мөлшері әр түрлі:алғашында никелин өткізгіш, сондай – ақ токты арттырғанда никелин және темір өткізгіштер қыза бастайды,ал мыс сым білінер–білінбес қана жылынады.

Бұл тәжірибе өткізгіштердің жылуы олардың кедергілеріне тәуелді болады деген қорытынды шығаруға мүмкіндік береді.

Тәжірибе жүзінде токтың жылулық әрекетін ағылшын ғалымы Дж.Джоуль мен орыс ғалымы Э.Ленц зерттеді. Олар бір – біріне тәуелсіз Джоуль–Ленц заңы деп аталатын заңды тағайындады.

Өткізгіш бойымен тоқ жүрген кезде өткізгіште бөлінетін жылу мөлшері тоқ күшінің

квадратына, өткізгіш кедергісіне және токтың жүру уақытына тура пропорционал.

Q=I2Rt

 

                                                                                                                    Өлшем бірлігі Дж (Джоуль)

 

 

 

 

Кедергілері R1 , R2  болатын өткізгіштерді тізбектей жалғаған кезде,оларда бөлініп шыққан жылуды былайша өрнектеуге болады :

                                                   Q1=I2R1t                                                    Q2=I2R2t

Осыдан    Q1  = R1

                   Q2     R2

екені шығады.Демек,тізбектей жалғаған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің  кедергілеріне тура пропорционал.

 

 

 

Кедергілері R1 , R2  болатын өткізгіштерді параллель  жалғаған кезде,оларда бөлініп шыққан жылуды былайша өрнектеуге болады :

 

Q1=U2t                                 Q2=U2t

R1                                                             R2

Осыдан    Q1  = R2

                   Q2     R1

екені шығады.Демек,параллель  жалғаған кезде әрбір өткізгіште бөлініп шығатын жылу мөлшері осы өткізгіштердің  кедергілеріне кері  пропорционал.

Яғни, тізбектей жалғағанда жылу мөлшері параллель жалғағаннан  гөрі көбірек бөлінеді.Сонымен Джоуль-Ленц заңы тізбектің бөлігінде қандай өткізгіш жалғанса да бәрібір,ондағы бөлінетін жылу мөлшерін есептеуге мүмкіндік береді.

 

4.Токтың қуатты тұтынушыларын бір мезгілде қосу желідегі ток күшін арттыратыны соншалық,сымдар кәдімгідей қызып,ал оны жауып тұрған оқшаулағыштар жанып кетуі де мүмкін.Тізбектегі ток күші мүмкін болатын шамасынан артып кеткенде,қысқа тұйықталу пайда болады.

Ток көзінің кедергісі өте аз өткізгішпен тұйықталуын қысқа тұйықталу д.а.

Қысқа тұйықталу — зиянды құбылыс.Қысқа тұйықталу кезінде электр энергиясының қажетсіз жұмсалуымен қатар ток көзі де істен шығады.Бұл кезде пайда болатын күшті токтар сымдарды қыздыратындықтан өте қауіпті,олар өрт тудыруы мүмкін.Олай болса,тұйық тізбекті құрайтын сымдар тек бір-бірінен ғана емес ,сонымен қоса ,еденнен,қабырғадан т.б. жақсы оқшаулануы керек.Қысқа тұйықталу кезінде өртті және ток көзінің бүлінуін болдырмау үшін электр тізбегіне балқымалы сақтандырғыштарды қосу керек.Сақтандырғыштардың міндеті ток күші рұқсат етілген шамадан кенет артып кеткенде,бірден электр тізбегін ажыратып жіберу.Балқымалы сақтандырғыштар электр құралдарына жатады.Бұлар – электр тогының тізбегіне тізбектей қосылатын өте жұқа мыс немесе қорғасын сымдар.

Тізбек тұйықталған кезде ток электр тізбегінің есептелген шамасынан артып кетсе,сақтандырғыштар тізбекті ажыратып,қысқа тұйықталу қатерін болдырмайды.

 

 

  1. Бекіту:                                                                                                                  

  Сонымен біз токтың жұмысы мен қуатын,Джоуль-Ленц заңын,олардың өлшем бірліктері мен формулаларытуралы ,қысқа тұйықталу және балқымалы сақтандырғыштар туралы түсінік алдық.

  Олай болса тақырып бойынша білімдерімізді қалыптастыру үшін,формулаларды пайдаланып,есептер шығарайық.

 

 

 

Енді «Өз үйіңді  адаспай тап» ойынына көңіл бөлейік:

 

 

Уақытқа байланысты «Сөзжұмбақ»ты пайдалану

 

 

сұрақтары :

  1. Электрленуді байқауға арналған аспап
  2. Неміс физигі
  3. Заряд бірлігі
  4. Жұмыс бірлігі
  5. Заттың агрегаттық күйі
  6. Ток бірлігі
  7. Өткізгіш ретінде қолданамыз
  8. 3600 секунд
  9. UIt=?
  10. Затты құрайтын бөлшек
  11. Вольтметр нені өлшейді ?
  12. Джоуль мен … заңы
  13. UI=?
  14. Бу машинасын ойлап тапқан физик
  15. Кулон ненің өлшем бірлігі ?
  16. Янтарь грек тілінен аударғанда …
  17. Токтың жұмысы не бөліп шығарады ?

 

  1. V. Бағалау.

 

 

 

  1. Үйге тапсырма.      

а)  Тақырыпты оқу  «Токтың жұмысы мен қуаты»

ә)  Эксперименттік тапсырма

Өз үйіңдегі электр энергиясы санауышын бақылаңдар,оның көрсеткіштерін қағазға түсіріңдер.Келесі күннің кешінде оның көрсетуін тағы қағазға түсіріп,бір тәулікте жұмсалған электр энергиясының мөлшері мен құнын есептеңдер.Бір айда тұтынылатын электр энергиясының мөлшері мен оның құны қандай ? Электр энергиясын үнемдеудің жолдарын табыңдар.Бір ай ішінде үнемделген энергия есебінен қанша ақша үнемдеуге болатынын табыңдар.

б) Есептер (Кабардин)

№110

10В кернеуге есептеоген электр шамының қуаты 25 Вт.Шамның кедергісін және ток күшін тап ?

№111

Кедергісі 1Ом өткізгіштен 15с уақытта 45 Кл заряд өтетін болса,онда өткізгіш ұштарындағы кернеу неге тең ?

№115

Тұрақты 2А ток өтетін өткізгіштінң кедергісін 10 Ом-нан 5 Ом-ға дейін кемітсе,ондағы бөлінетін қуат қалай өзгереді?

№117

Өткізгіштің көлденең қимасынан 1 минутта 30 мКл электр мөлшері өткен болса, ондағы тоқ күші неге тең?

в) Шығармашылық жұмыс

Мәнжазба «Электр санауыш тарихы»

Мәнжазба «Ваттметр