Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение icon

Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение



НазваниеСодержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение
Дата конвертации04.10.2013
Размер112.32 Kb.
ТипРеферат
источник

Содержание


1.Введение

2.Историческая справка

3.Проблема.Цель.Задачи

4.Экспериментальная часть

5.Выводы и рекомендации

6.Используемая литература

7.Приложения


1.Введение.

Школьникам наших дней, изучающим закон Ома, может показаться, что это - один из простейших законов физики: сила тока в проводнике прямо пропорциональна падению напряжения в нем и обратно пропорциональна сопротивлению. Но попробуйте мысленно перенестись в двадцатые годы ХIХ века! Тогда электрические токи в проводниках были, правда уже известны, уже существовали источники тока, в частности, батареи гальванических элементов, датский физик Ханс Кристиан Эрстед открыл даже, что электрический ток оказывает воздействие на стрелку компаса, но что собой представляет этот ток, как его измерять, от чего зависит - об этом физики почти ничего не знали. Не было не только никаких измерительных приборов, но даже ещё и необходимой терминологии.

Путь по которому пошёл Ом, определялся ясным пониманием того, что первым делом нужно научиться количественно исследовать физическое явление. Георга Ома не пугали допускаемые им ошибки, он ошибался, затем, устраняя свои ошибки, всё равно приступал к новым измерениям. Он всё же нашёл простую формулу для участка цепи, не содержащего ЭДС. Закон в его первозданном виде звучал так: «Величина тока в гальванической цепи прямо пропорциональна сумме всех напряжений и обратно пропорциональна сумме приведенных длин. При этом общая приведенная длина определяется как сумма всех отдельных приведенных длин для однородных участков, имеющих различную проводимость и различное поперечное сечение».

Заложил основы теории электроизмерительных приборов, а также предложил единицу сопротивления в своих трудах «Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора». За единицу сопротивления он взял сопротивление медной проволоки с поперечным сечением в одну квадратную линию и длиною в один фут.

В процессе изучения этого материала, меня очень заинтересовало экспериментальное обоснование закона. Я решил провести своё экспериментальное исследование. Изучая данный материал, передо мной возникла проблема: как зависит сила тока от напряжения и от сопротивления в неметаллических проводниках. Электрический ток проводят не только металлы, но и, например, растворы электролитов. Мне захотелось узнать, выполняется ли закон Ома в этих условиях, возник интерес при рассмотрении теоретического и экспериментального обоснования закона Ома для полной электрической цепи, а также придумать свои новые способы изучения последовательного и параллельного соединения проводников.


^ Цель исследования: продолжить изучение закона Ома.


Задачи:

  1. установить зависимость сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения, от рода вещества, из которого он изготовлен (для неметаллических проводников).

  2. экспериментально установить зависимость силы тока в проводнике от его сопротивления при постоянном напряжении;

  3. выяснить условия возникновения короткого замыкания в цепи.

  4. теоретически исследовать закон Ома для полной цепи на основе закона Ома для участка цепи;



Ход исследования

Описание фронтальных экспериментов.

1.Установление (на качественном уровне) зависимости сопротивления проводника от его длины, площади поперечного сечения и рода вещества из которого он изготовлен.

Цель работы :выяснить,от каких причин зависит сопротивление проводника.

Оборудование: источник тока, лампочка, кювета с водой и крышкой, два угольных электрода с проводами, флакончик с поваренной солью, мензурка с раствором медного купороса,химический стакан, амперметр,ключ,стеклянная палочка, соединительные провода.

Собрал электрическую цепь по схеме:( приложение №1)

Замкнул ключ и убедился в отсутствии тока в цепи. Всыпал в кювету с чистой водой немного соли и наблюдал возникновение тока в цепи по показаниям амперметра и свечению лампочки. Увеличил концентрацию раствора и отметил изменение тока в цепи( возрастут показания амперметра и яркость свечения лампочки).

Эта часть эксперимента доказала, что вследствие увеличения концентрации свободных заряженных частиц , уменьшилось сопротивление участка кюветы.

Заменил раствор поваренной соли на такое же количество раствора медного купороса. Сравнил яркость свечения лампочки и показание амперметра с предыдущим.

Проанализировав, пришёл к выводу, что так как сила тока в цепи меняется, значит меняется сопротивление проводника; разные проводники (растворы поваренной соли и медного купороса) имеют различное электрическое сопротивление. Следовательно, сопротивление проводника зависит от рода вещества.

Следующим этапом мысленно выделяю проводящее «русло» - столб жидкости и определяю его длину, измерив расстояние между электродами.

Замыкаю цепь и оцениваю произошедшие в ней изменения (по показаниям амперметра и свечению лампочки). Вновь выделяю проводящее «русло» и сравниваю его с предыдущим. Из наблюдаемого делаю вывод: сопротивление проводника зависит от его длины.

Заключительная часть работы сводится к следующему: погружаю электроды на различную глубину в раствор, фиксируя каждый раз размеры проводящего «русла» и ведя при этом наблюдения за яркостью свечения лампочки и показаниями амперметра. Анализируя наблюдения, делаю вывод: сопротивление проводника зависит от толщины» русла», т. е. площади его поперечного сечения.

2.Исследование зависимости силы тока в проводнике от его сопротивления при постоянном напряжении, используя переменные резисторы.

Цель работы: доказать зависимость силы тока от сопротивления в цепи, содержащей переменный резистор.

Оборудование: источник тока, два переменных резистора, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Собрал электрическую цепь по схеме: (приложение № 2)

Замкнув ключ и, меняя положения ползунков резисторов, добился того, чтобы при постоянном напряжении 2В на концах участка сила тока в цепи была равна 0,2А( эти параметры и принимают за исходные).

Поддерживая постоянным напряжение на концах участка (при помощи перемещения ползунка резистора R2),нужно определить силу тока на участкеR1 при различных положениях его ползунка . По этим данным вычисляю сопротивления резистора, а затем строю график зависимости силы тока от сопротивления при постоянном напряжении на его концах.

В заключении анализирую график: сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению при постоянном напряжении на его

концах.

3.Выяснение условий возникновения короткого замыкания в электрической цепи.

Цель работы: проведение исследования, основанного на наблюдении.

Оборудование: источник тока, лампочка, постоянные резисторы сопротивлением 1 Ом и 2Ом,переменный резистор, амперметр, ключ, соединительные провода.

Работу разбиваю на три этапа.


Первый этап.

Собрал электрическую цепь по схеме: (приложение № 3)

R1- исследуемый резистор. Меняя положения ползунка переменного резистора, следить за показаниями амперметра и тепловым состоянием резистора R1, Наблюдаю: при увеличении силы тока в цепи происходит ощутимое нагревание резистора.


Второй этап.

С помощью переменного резистора нужно установить в цепи силу тока 0,2А и подсоединить параллельно этому резистору ( он играет одновременно и роль потребителя) лампочку-второй потребитель (на схеме его включение показано пунктиром).Определяю силу тока в цепи и на ощупь - степень нагретости R1.


Третий этап.

Подсоединил параллельно лампочке и переменному резистору ещё одну ветвь - постоянный резистор R2 сопротивлением 1Ом; это третий потребитель, его включение показано пунктиром. Ещё раз определил силу тока в цепи и степень нагретости резистора R1, после наблюдения делаю вывод:

с увеличением числа проводников, параллельно включенных, в цепи возрастает сила тока и её нагревание.

Эти факторы - условия возникновения тока короткого замыкания. Сделал вывод: увеличение параллельно соединенных потребителей ведёт к уменьшению общего сопротивления цепи, так как уменьшается сопротивление «параллельного участка»: переменный резистор - лампочка - резисторR2,что влечёт за собой возрастание силы, которая в определённый момент становится опасной.

Ещё один очень важный момент: резисторR1 своим сопротивлением предохраняет цепь с параллельными ветвями от возникновения в ней тока короткого замыкания при уменьшении сопротивления цепи, вызванного возрастанием числа параллельно включённых потребителей. Поэтому данное сопротивление называют нагрузочным, или, кратко, нагрузкой. Без значительного сопротивления нагрузки пользоваться электрической цепью, имеющей ветви параллельного соединения, опасно.


После более детального рассмотрения закона Ома для участка цепи, меня заинтересовал вывод закона Ома для замкнутой цепи. Работая с различной литературой мне показалось, наиболее практическую важность представляют два альтернативных вывода закона Ома для замкнутой цепи.


Один из них полуэмпирический вывод на основе закона Ома для участка

цепи.

1.Экспериментальный факт, установленный для участка цепи, заключается в том, что сила тока пропорциональна работе электрической силы, совершаемой над единицей заряда на этом участке, т.е. электрическому напряжению. Коэффициент пропорциональности между напряжением и силой тока называется сопротивлением.

2. Для заряженной частицы « безразлично», какая сила заставляет её двигаться по цепи . Так как на участке, содержащем ЭДС(внутри источника), на заряд действуют две силы- сторонняя и электростатическая, направленные навстречу друг другу, сила тока должна быть пропорциональна разности «удельных работ»(т.е. отнесённых к единице заряда этих сил, взятых по абсолютной величине:

E-U=rI,

Где Е-«удельная работа» сторонних сил, или ЭДС, r-коэффициент пропорциональности, который по аналогии с R принято называть внутренним сопротивлением источника.

3.В результате подстановки в формулу U=RI получим: E-IR=rI, откуда I=E/(R+r)

т.е. закон Ома для замкнутой цепи.( приложение № 4)


Второй вариант: вывод на основе демонстрационного эксперимента.

  1. Собрал простейшую электрическую цепь: ( приложение № 5)

Перемещая движок реостата, обнаружил, что измеряемое вольтметром напряжение меняется в широких пределах, сделал вывод о зависимости даваемого источником напряжения от нагрузки (внешней цепи) и о недостаточности закона Ома для участка цепи, чтобы описать замкнутую цепь. Необходимо выяснить зависимость напряжения от силы потребляемого тока.

2.Перемещая движок реостата в сторону уменьшения сопротивления, получаю несколько значений силы тока, измеряю соответствующие им напряжения и строю график зависимости U от I. Получил линейную функцию

U=E-rI, где Е и r-константы, характеризующие свойства источника.

(приложение № 5)

Для интерпретации этих констант проводим следующие рассуждения. Как видно из графика и формулы, Е равно напряжению на зажимах источника при отсутствии тока. Поскольку в этой ситуации заряды в источнике тока находятся в равновесии, можно утверждать, электростатическая сила внутри источника уравновешивается сторонней, а так как U- «удельная работа» электростатической силы, то, следовательно, Е-

« удельная работа» сторонней; назовём её ЭДС. Параметр r имеет размерность сопротивления и, поскольку, характеризует источник, называется его внутренним сопротивлением. Аналогично предыдущему опыту, подставляем в эту формулу выражение U=RI, получим:

I=E/(R+r)


В заключение исследовательской работы по проверке закона Ома, решил

используя переменные резисторы, экспериментальные задачи для проверки условий последовательного и параллельного соединения двух проводников.

Оборудование: источник тока, переменный резистор, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Собрал электрическую цепь по схеме: (приложение № 6)

Работу можно выполнять двумя способами.

Замкнув цепь, снял показания амперметра и вольтметра. Вольтметром нужно измерять напряжения между точками 1-0 , 0-2 ,1-2, ток в точке 1, входящий в участок 1-0.

Сопоставил U1, U2, U и сделал вывод U=U1+U2.

Включил амперметр в точку 2 и снял показания амперметра ( ток, выходящий из участка 02).Сравнил ток с предыдущим, сделал заключение, токи равны.

Вычислил сопротивление участков 1-0,0-2,1-2 Сопоставил их , сделал вывод: переменный резистор можно использовать как последовательное соединение проводников.

Второй способ: можно заменить вольтметры лампочками и, изменяя положение ползунка переменного резистора, объяснить наблюдаемый эффект.

Собрал электрическую цепь по схеме: (приложение № 7)

Замкнул её и снял показания амперметра.

Измерил напряжения на участках 1-0 и 0-2 , сравнил их и сделал вывод: напряжение одно и то же. Затем включил амперметр сначала в точку 1 , а потом в точку 2, измерил силу тока в них , сравнил и сделал вывод: I=I1+I2.

Вычислил сопротивления участков 1-0, 0-2 и 1-2, считая, что ток на участке1-0 – ток в точке 1; ток на участке0-2- ток в точке 2; ток на участке 1-2 – ток I (общ). Сопоставил сопротивления R1, R2, R(общ), сделал вывод, что общее сопротивление участка меньше меньшего сопротивления одной из его ветвей. Чтобы избежать короткого замыкания при уменьшении общего сопротивления участка 1-2 необходимо применение в цепи постоянного резистора. Из проделанного сделал вывод, что переменный резистор можно считать параллельным соединением проводников.


^ Выводы и рекомендации:

Анализ работы показал, что поставленные задачи были выполнены в ходе исследования. Экспериментально было доказано, что электрическое сопротивление, взятых в качестве проводников, растворов поваренной соли и медного купороса также прямопропорционально длине проводника и обратнопропорционально площади его поперечного сечения, а также зависит от рода вещества; сила тока в проводнике обратно пропорциональна его сопротивлению; экспериментально были выяснены условия возникновения тока короткого замыкания; теоретически и экспериментально обоснован вывод закона Ома для полной цепи; приведено решение экспериментальных задач для изучения видов соединения проводников и исследования закономерностей этих соединений.

Фронтальные работы, выполненные мною в ходе исследования, можно рекомендовать для использования их во время лабораторного практикума, в классах, где по учебному плану он предусмотрен, в целях закрепления теоретического материала.

Моё исследование имеет практическую направленность, например, более детально рассматривает опасность короткого замыкания, необходимость введения в цепь нагрузочного сопротивления, предохранителей.


Литература:


1.В.А. Буров, Б.С. Зворыкин Демонстрационный эксперимент по физике,

«Просвещение»,1991

2.Е.И.Бутиков А.А.Быков Физика в примерах и задачах, «Наука»,1983

3.Л.Л.Гольдин Руководство к лабораторным занятиям по физике, «Наука»,1973

4.А.С.Енохович,О.Ф.Кабардин Хрестоматия по физике , «Просвещение»,1982

5.Л.В.Тарасов Современная физика в средней школе, «Просвещение», 1990

6. «Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия»,2007


XVIII Ставропольская краевая открытая научная конференция школьников


Секция: физико-математическая

Название работы:« Экспериментальное и теоретическое исследование законов Ома»


Авторы работы: Михайленко Алексей

Место выполнения работы: село Александровское

МОУ СОШ № 16, 9 класс

Руководитель Данильченко Галина Ивановна,

учитель физики МОУСОШ № 16


село Александровское 2007 год




Похожие:

Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание. Введение 3 Основная часть: Химия и поэзия. 4 Химия и проза. 4 Химические неточности в произведениях литературы. 6 Родоначальники российской химии и литература. 7 Приложения. 9 Заключение. 12 Список литературы. 13 Введение
Химию называют «индустрией чудесных превращений». Она повсюду: одежда, пища, заводы, фабрики и машины, машины, машины… а книги с...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание введение 3 наблюдение 4 выводы 13 приложение 14 введение
Чтобы многое успеть сделать, многому научиться, важно уметь правильно распределять свое время, выработать удобный распорядок дня,...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconКатегориально-понятийным аппаратом, выводы исследования, литературу, приложения исследования. Примерные варианты итоговых работ учителей можно посмотреть в разделе «Наши Вики-страницы»
Задание модуля Завершение выполнения зачетной итоговой работы. Необходимо оформить титульный лист, оглавление, введение с актуальностью...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание Введение 3 Общая часть 3 Действия участников егэ при подготовке и проведении егэ 5 Подача апелляций 8 Выдача свидетельств о результатах егэ 10 введение
...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание введение Либеральное движение в пореформенную эпоху "Новый" либерализм Заключение Литература введение
Особенно актуальна эта тема для нашего заполитизированного российского общества. Ведь изучая историю страны, ее традиции, идеологические...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание введение 4 подача апелляций 13 введение 4 подача апелляций 13 введение
Указом президента РФ от 13. 03. 1997 №232 «Об основном документе, удостоверяющем личность гражданина Российской Федерации на территории...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание Введение Теоретические модели государственного регулирования экономики Сущность, цели и задачи государственного регулирования экономики Заключение Список используемой литературы Введение
Государство на протяжении всей истории своего существования наряду с задачами поддержания порядка, законности, организации национальной...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconПамятка по написанию отчета по производственной (учебной) практике. Введение
Цель работы, задачи. (Какие цели и задачи вы ставили перед практикой?(обозначить))
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconПубличный доклад за 2010-2011 учебный год введение
В своем отчетном докладе нами предоставлены пути дальнейшего развития образовательного учреждения и выявлены проблемы и рекомендации...
Содержание Введение Историческая справка Проблема. Цель. Задачи Экспериментальная часть Выводы и рекомендации Используемая литература Приложения Введение iconСодержание Введение Характерные черты ренессанской культуры Заключение Список литературы Введение
В центре внимания деятелей Возрождения был человек, поэтому мировоззрение носителей этой культуры обозначают термином «гуманистическое»...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib2.podelise.ru 2000-2013
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы