Проект по физике на тему законы ома. Реферат: Закон Ома

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Кафедра естественнонаучных дисциплин

Реферат

Закон Ома

Выполнил:

Иванов М. А.

Введение

1. Общий вид закона Ома

2. История открытия закона Ома, краткая биография ученого

3. Виды законов Ома

4. Первые исследования сопротивления проводников

5. Электрические измерения

Заключение

Литература, другие источники информации

Введение

Явления, связанные с электричеством были замечены в древнем Китае, Индии и древней Греции за несколько столетий до начала нашей эры. Около 600 года до н.э., как гласят сохранившиеся предания, древнегреческому философу Фалесу Милетскому было известно свойство янтаря, натертого об шерсть, притягивать легкие предметы. Кстати словом “ электрон” древние греки называли янтарь. От него же пошло и слово “электричество”. Но греки всего лишь наблюдали явления электричества, но не могли объяснить.

XIX век был полон открытий связанных с электричеством. Одно открытие порождало целую цепь открытий в течении нескольких десятилетий. Электричество из предмета исследования начало превращаться в предмет потребления. Началось его широкое внедрение в различные области производства. Были изобретены и созданы электрические двигатели, генераторы, телефон, телеграф, радио. Начинается внедрение электричества в медицину.

Напряжение, сила тока и сопротивление - физические величины, характеризующие явления, происходящие в электрических цепях. Эти величины связаны между собой. Эту связь впервые изучил немецкий физик 0м. Закон Ома был открыт в 1826 .

1. Общий вид закона Ома

Закон Ома звучит так: Сила тока на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке (при заданном сопротивлении) и обратно пропорциональна сопротивлению участка (при заданном напряжении): I = U / R, из формулы следует, что U = IЧR и R = U / I. Так как сопротивление данного проводника не зависит ни от напряжения, ни от силы тока, то последнюю формулу надо читать так: сопротивление данного проводника равно отношению напряжения на его концах к силе протекающего по нему тока. В электрических цепях чаще всего проводники (потребители электрической энергии) соединяются последовательно (например, лампочки в елочных гирляндах) и параллельно (например, домашние электроприборы).

При последовательном соединении сила тока в обоих проводниках (лампочках) одинакова: I = I1 = I2, напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжения на первой и второй лампочках: U = U1 + U2. Общее сопротивление участка равно сумме сопротивлений лампочек R = R1 + R2.

При параллельном соединении резисторов напряжение на участке цепи и на концах резисторов одинаково: U = U1 = U2. сила тока в неразветвленной части цепи равна сумме сил токов в отдельных резисторах: I = I1 + I2. Общее сопротивление участка меньше сопротивления каждого резистора.

Если сопротивления резисторов одинаковы (R1 = R2) то общее сопротивление участка Если в цепь включено параллельно три и более резисторов, то общее сопротивление может быть -

найдено по формуле: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN. Параллельно соединяются сетевые потребители, которые рассчитаны на напряжение, равное напряжению сети.

Итак, Закон Ома устанавливает зависимость между силой тока I в проводнике и разностью потенциалов (напряжением) U между двумя фиксированными точками (сечениями) этого проводника:

Коэффициент пропорциональности R , зависящий от геометрических и электрических свойств проводника и от температуры, называется омическим сопротивлением или просто сопротивлением данного участка проводника.

2. История открытия закона Ома, краткая биография ученого

Георг Симон Ом родился 16 марта 1787 года в Эрлангене, в семье потомственного слесаря. После окончания школы Георг поступил в городскую гимназию. Гимназия Эрлангена курировалась университетом. Занятия в гимназии вели четыре профессора. Георг, закончив гимназию, весной 1805 года приступил к изучению математики, физики и философии на философском факультете Эрлангенского университета.

Проучившись три семестра, он принял приглашение занять место учителя математики в частной школе швейцарского городка Готтштадта.

В 1811 году он возвращается в Эрланген, заканчивает университет и получает степень доктора философии. Сразу же по окончании университета ему была предложена должность приват-доцента кафедры математики этого же университета.

В 1812 году Ом был назначен учителем математики и физики школы в Бамберге. В 1817 году он публикует свою первую печатную работу, посвященную методике преподавания "Наиболее оптимальный вариант преподавания геометрии в подготовительных классах". Ом занялся исследованиями электричества. В основу своего электроизмерительного прибора Ом заложил конструкцию крутильных весов Кулона. Результаты своих исследований Ом оформил в виде статьи под названием "Предварительное сообщение о законе, по которому металлы проводят контактное электричество". Статья была опубликована в 1825 году в "Журнале физики и химии", издаваемом Швейггером. Однако выражение, найденное и опубликованное Омом, оказалось неверным, что стало одной из причин его длительного непризнания. Приняв все меры предосторожности, заранее устранив все предполагаемые источники ошибок, Ом приступил к новым измерениям.

Появляется в свет его знаменитая статья "Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество, вместе с наброском теории вольтаического аппарата и мультипликатора Швейггера", вышедшая в 1826 году в "Журнале физики и химии".

В мае 1827 года "Теоретические исследования электрических цепей" объемом в 245 страниц, в которых содержались теперь уже теоретические рассуждения Ома по электрическим цепям. В этой работе ученый предложил характеризовать электрические свойства проводника его сопротивлением и ввел этот термин в научный обиход. Ом нашел более простую формулу для закона участка электрической цепи, не содержащего ЭДС: "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".

В 1829 году появляется его статья "Экспериментальное исследование работы электромагнитного мультипликатора", в которой были заложены основы теории электроизмерительных приборов. Здесь же Ом предложил единицу сопротивления, в качестве которой он выбрал сопротивление медной проволоки длиной 1 фут и поперечным сечением в 1 квадратную линию.

В 1830 году появляется новое исследование Ома "Попытка создания приближенной теории униполярной проводимости". Только в 1841 году работа Ома была переведена на английский язык, в 1847 году - на итальянский, в 1860 году - на французский.

16 февраля 1833 года, через семь лет после выхода из печати статьи, в которой было опубликовано его открытие, Ому предложили место профессора физики во вновь организованной политехнической школе Нюрнберга. Ученый приступает к исследованиям в области акустики. Результаты своих акустических исследований Ом сформулировал в виде закона, получившего впоследствии название акустического закона Ома.

Раньше всех из зарубежных ученых закон Ома признали русские физики Ленц и Якоби. Они помогли и его международному признанию. При участии русских физиков, 5 мая 1842 года Лондонское Королевское общество наградило Ома золотой медалью и избрало своим членом.

В 1845 году его избирают действительным членом Баварской академии наук. В 1849 году ученого приглашают в Мюнхенский университет на должность экстраординарного профессора. В этом же году он назначается хранителем государственного собрания физико-математических приборов с одновременным чтением лекций по физике и математике. В 1852 году Ом получил должность ординарного профессора. Ом скончался 6 июля 1854 года. В 1881 году на электротехническом съезде в Париже ученые единогласно утвердили название единицы сопротивления - 1 Ом.

3. Виды законов Ома

Существует несколько видов закона Ома.

Закон Ома для однородного участка цепи (не содержащего источника тока): сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника:

Закон Ома для полной цепи - сила тока в цепи пропорциональна действующей в цепи ЭДС и обратно пропорциональна сумме сопротивлений цепи и внутреннего сопротивления источника.

где I - сила тока

E - электродвижущая сила

R - внешнее сопротивление цепи (т.е. сопротивление той

части цепи, которая находится за пределами источника ЭДС)

ЭДС - работа сторонних сил (т.е. сил неэлектрического происхождения) по перемещению заряда в цепи отнесенная к величине этого заряда.

Единицы измерения:

ЭДС - вольты

Ток - амперы

Сопротивления (R и r) - омы

Применяя основной закон электрической цепи (закон Ома), можно объяснить многие природные явления, которые на первый взгляд кажутся загадочными и парадоксальными. Например, всем известно, что любой контакт человека с электрическими проводами, находящимися под напряжением, является смертельно опасным. Всего лишь одно прикосновение к оборвавшемуся проводу высоковольтной линии способно убить электрическим током человека или животное. Но в то же время, мы постоянно видим, как птицы спокойно усаживаются на высоковольтные провода электропередач, и ничто не угрожает жизни этих живых существ. Тогда как же найти объяснение такому парадоксу?

А объясняется подобное явление довольно просто, если представить, что находящаяся на электрическом проводе птица - это один из участков электрической сети, сопротивление второго значительно превышает сопротивление другого участка той же цепи (то есть небольшого промежутка между лапками птицы). Следовательно, сила электрического тока, воздействующая на первый участок цепи, то есть на тело птицы, будет совершенно безопасной для неё. Однако полная безопасность гарантирована ей только при соприкосновении с участком высоковольтного провода. Но стоит только птице, усевшейся на линию электропередач, задеть крылом или клювом провод или какой-либо предмет, находящийся вблизи от провода (например, телеграфный столб), то птица неминуемо погибнет. Ведь столб непосредственно связан с землёй, и поток электрических зарядов, переходя на тело птицы, способен мгновенно убить её, стремительно двигаясь по направлению к земле. К сожалению, по этой причине в городах гибнет немало птиц.

Для защиты пернатых от губительного воздействия электричества зарубежными учеными были разработаны специальные устройства - насесты для птиц, изолированные от электрического тока. Такие приспособления размещали на высоковольтных линиях электропередач. Птицы, усаживаясь на изолированный насест, могут без всякого риска для жизни прикасаться клювом, крыльями или хвостом к проводам, столбам или кронштейнам. Наибольшим сопротивлением обладает поверхность верхнего, так называемого рогового слоя кожи человека. Сопротивление сухой и неповреждённой кожи может достигать 40 000 - 100 000 Ом. Роговой слой кожи очень незначителен, всего 0,05 - 0,2 мм. и легко пробивается напряжением 250 В. При этом сопротивление уменьшается в сто раз и падает тем скорее, чем дольше действует на тело человека ток. Резко, до 800 - 1000 Ом, уменьшают сопротивление тела человека повышенная потливость кожного покрова, переутомление, нервное возбуждение, опьянение. Этим объясняется, что порой даже небольшое напряжение может вызвать поражение электрическим током. Если, например, сопротивление тела человека равно 700 Ом, то опасным будет напряжение всего в 35 В. Именно поэтому, например, специалисты-электрики даже при работе с напряжением 36 В применяют изолирующие защитные средства - резиновые перчатки или инструмент с изолированными ручками.

Закон Ома выглядит настолько просто, что трудности, которые пришлось преодолеть при его установлении, упускают из виду и забывают. Закон Ома нелегко проверить, и его нельзя рассматривать как очевидную истину; действительно, для многих материалов он не выполняется.

В чем же все-таки заключаются эти трудности? Разве нельзя проверить, что дает изменение числа элементов вольтова столба, определяя ток при разном числе элементов?

Дело в том, что, когда мы берем разное число элементов, мы меняем всю цепь, т.к. дополнительные элементы имеют и дополнительное сопротивление. Поэтому необходимо найти способ изменять напряжение, не меняя самой батареи. Кроме того, разный по величине ток нагревает проволоку до развой температуры, и этот эффект тоже может влиять на силу тока. Ом (1787--1854) преодолел эти трудности, воспользовавшись явлением термоэлектричества, которое открыл Зеебек (1770--1831) в 1822 г.

Таким образом, Ом показал, что ток пропорционален напряжению и обратно пропорционален полному сопротивлению цепи. Это был простой результат для сложного эксперимента. Так по крайней мере должно казаться нам сейчас.

Современники Ома, в особенности его соотечественники, полагали иначе: возможно, именно простота закона Ома вызывала у них подозрение. Ом столкнулся с затруднениями в cлужебной карьере, испытывал нужду; особенно угнетало Ома то, что не признавались его труды. К чести Великобритании, и в особенности Королевского общества, нужно сказать, что работа Ома получила там заслуженное признание. Ом входит в число тех великих людей, имена которых часто встречаются написанными с маленькой буквы: название «ом» было присвоено единице сопротивления.

4. Первые исследования сопротивления проводников

Что такое проводник? Это чисто пассивная составная часть электрической цепи, отвечали первые исследователи. Заниматься его исследованием -- значит попросту ломать себе голову над ненужными загадками, т.к. только источник тока представляет собой активный элемент.

Такой взгляд на вещи объясняет нам, почему ученые, по крайней мере до 1840 г., почти не проявляли интереса к тем немногим работам, которые проводились в этом направлении.

Так, на втором съезде итальянских ученых, состоявшемся в Турине в 1840 г. (первый собирался в Пизе в 1839 г. и приобрел даже некое политическое значение), выступая в прениях по докладу, представленному Марианини, Де ла Рив утверждал, что проводимость большинства жидкостей не является абсолютной, «а скорее относительной и изменяется с изменением силы тока». А ведь закон Ома был опубликован за 15 лет до этого!

Среди тех немногих ученых, которые первыми стали заниматься вопросом проводимости проводников после изобретения гальванометра, был Стефано Марианини (1790--1866).

К своему открытию он пришел случайно, изучая напряжение батарей. Он заметил, что с увеличением числа элементов вольтова столба электромагнитное воздействие на стрелку не увеличивается заметным образом. Это заставило Марианини сразу же подумать, что каждый вольтов элемент представляет собой препятствие для прохождения тока. Он делал опыты с парами «активными» и «неактивными» (т. е. состоящими из двух медных пластинок, разделенных влажной прокладкой) и опытным путем нашел отношение, в котором современный читатель узнает частный случай закона Ома, когда сопротивление внешней цепи не принимается во внимание, как это и было в опыте Марианини.

Георг Симон Ом (1789--1854) признавал заслуги Марианини, хотя его труды и не оказали Ому непосредственной помощи в работе. Ом вдохновлялся в своих исследованиях работой («Аналитическая теория тепла», Париж, 1822 г.) Жана Батиста Фурье (1768--1830)--одной из самых значительных научных работ всех времен, очень быстро получившей известность и высокую оценку среди математиков и физиков того времени. Ому пришла мысль, что механизм «теплового потока», о котором говорит Фурье, можно уподобить электрическому току в проводнике. И подобно тому как в теории Фурье тепловой поток между двумя телами или между двумя точками одного и того же тела объясняется разницей температур, точно так же Ом объясняет разницей «электроскопических сил» в двух точках проводника возникновение электрического тока между ними.

Придерживаясь такой аналогии, Ом начал свои экспериментальные исследования с определения относительных величин проводимости различных проводников. Применив метод, который стал теперь классическим, он подключал последовательно между двумя точками цепи тонкие проводники из различных материалов одинакового диаметра и изменял их длину так, чтобы получалась определенная величина тока. Первые результаты, которые ему удалось получить, сегодня кажутся довольно скромными. закон ом электрический гальванометр

Историки поражаются, например, тем, что по измерениям Ома серебро обладает меньшей проводимостью, чем медь и золото, и снисходительно принимают данное впоследствии самим Омом объяснение, согласно которому опыт проводился с серебряной проволокой, покрытой слоем масла, и это вводило в заблуждение относительно точного значения диаметра.

В то время имелось множество источников ошибок при проведении опытов (недостаточная чистота металлов, трудность калибровки проволоки, трудность точных измерений и т. п.). Важнейшим же источником ошибок была поляризация батарей. Постоянные (химические) элементы тогда еще не были известны, так что за время, необходимое для измерений, электродвижущая сила элемента существенно менялась. Именно эти причины, вызывавшие ошибки, привели к тому, что Ом на основании своих опытов пришел к логарифмическому закону зависимости силы тока от сопротивления проводника, включенного между двумя точками цепи. После опубликования первой статьи Ома Поггендорф посоветовал ему отказаться от химических элементов и воспользоваться лучше термопарой медь -- висмут, незадолго до этого введенной Зеебеком.

Ом прислушался к этому совету и повторил свои опыты, собрав установку с термоэлектрической батареей, во внешнюю цепь которой включались последовательно восемь медных проволок одинакового диаметра, но разной длины. Силу тока он измерял с помощью своего рода крутильных весов, образуемых магнитной стрелкой, подвешенной на металлической нити. Когда ток, параллельный стрелке, отклонял ее, Ом закручивал нить, на которой она была подвешена, пока стрелка не оказывалась в своем обычном положении;

сила тока считалась пропорциональной углу, на который закручивалась нить. Ом пришел к выводу, что результаты опытов, проведенных с восемью различными проволоками, «могут быть выражены очень хорошо уравнением

где X означает интенсивность магнитного действия проводника, длина которого равна х, а а и b -- константы, зависящие соответственно от возбуждающей силы и от сопротивления остальных частей цепи».

Условия опыта менялись: заменялись сопротивления и термоэлектрические пары, но результаты все равно сводились к приведенной выше формуле, которая очень просто переходит в известную нам, если X заменить силой тока, a --электродвижущей силой и b+x,--общим сопротивлением цепи.

Получив эту формулу, Ом пользуется ею для изучения действия мультипликатора Швейггера на отклонение стрелки и для изучения тока, который проходит во внешней цепи батареи элементов, в зависимости от того, как они соединены -- последовательно или параллельно. Таким образом он объясняет (как это делается теперь в учебниках), чем определяется внешний ток батареи,-- вопрос, который был довольно темным для первых исследователей. Ом надеялся, что его экспериментальные работы откроют ему путь в университет, чего он так желал. Однако статьи прошли незамеченными. Тогда он оставил место преподавателя в кельнской гимназии и отправился в Берлин, чтобы теоретически осмыслить полученные результаты. В 1827 г. в Берлине он опубликовал свой главный труд «Die galvanische Kette, mathe-matisch bearbeitet» («Гальваническая цепь, разработанная математически»).

Эта теория, при разработке которой он вдохновлялся, как мы уже указывали, аналитической теорией теплоты Фурье, вводит понятия и точные определения электродвижущей силы, или «электроскопической силы», как ее называет Ом, электропроводности (Starke der Leitung) и силы тока. Выразив выведенный им закон в дифференциальной форме, приводимой современными авторами, Ом записывает его и в конечных величинах для частных случаев конкретных электрических цепей, из которых особенно важна термоэлектрическая цепь. Исходя из этого, он формулирует известные законы изменения электрического напряжения вдоль цепи.

Но теоретические исследования Ома также остались незамеченными, а если кто-нибудь и писал о них, то лишь для того, чтобы, высмеять «болезненную фантазию, единственной целью которой является стремление принизить достоинство природы». И лишь лет десять спустя его гениальные работы постепенно начали пользоваться должным признанием: в

Германии их оценили Поггендорф и Фехнер, в России -- Ленц, в Англии -- Уитстон, в Америке -- Генри, в Италии -- Маттеуччи.

Одновременно с опытами Ома во Франции проводил свои опыты А. Беккерель, а в Англии -- Барлоу. Опыты первого особенно замечательны введением дифференциального гальванометра с двойной обмоткой рамки и применением «нулевого» метода измерения. Опыты же Барлоу стоит упомянуть потому, что они экспериментально подтвердили постоянство силы тока во всей цепи. Этот вывод был проверен и распространен на внутренний ток батареи Фехнером в 1831 г., обобщен в 1851 г. Рудольфом Кольраушем

(180Э--1858) на жидкие проводники, а затем еще раз подтвержден тщательными опытами Густава Нидмана (1826--1899).

5. Электрические измерения

Беккерель применил дифференциальный гальванометр для сравнения электрических сопротивлений. На основе проведенных им исследований он сформулировал известный закон зависимости сопротивления проводника от его длины и сечения. Эти работы были продолжены Пуйе и описаны им в последующих изданиях его известных «Elements de

physique experimentale» («Основы экспериментальной физики»), первое издание которых появилось в 1827 г. Сопротивления определялись методом сравнения.

Уже в 1825 г. Марианини показал, что в разветвляющихся цепях электрический ток распределяется по всем проводникам независимо от того, из какого материала они сделаны, вопреки утверждению Вольты, который полагал, что если одна ветвь цепи образуется металлическим проводником, а остальные -- жидкими, то весь ток должен проходить по металлическому проводнику. Араго и Пуйе популяризировали во Франции наблюдения Марианини. Не зная еще закона Ома, Пуйе в 1837 г. воспользовался этими наблюдениями и законами Беккереля, чтобы показать, что проводимость цепи, эквивалентной двум

разветвленным цепям, равна сумме проводимостей обеих цепей. Этой работой Пуйе положил начало изучению разветвленных цепей. Пуйе установил для них целый ряд терминов,

которые живы и до сих пор, и некоторые частные законы, обобщенные Кирхгофом в 1845 г. в его известных «принципах»..

Самый большой толчок для проведения электрических измерений, и в частности измерений сопротивления, был дан возросшими потребностями техники, и в первую очередь проблемами, возникшими с появлением электрического телеграфа. Впервые мысль об использовании электричества для передачи сигналов на расстояние родилась еще в XVIII веке. Вольта описал проект телеграфа, а Ампер еще в 1820 г. предлагал использовать электромагнитные явления для передачи сигналов. Идея Ампера была подхвачена многими учеными и техниками: в 1833 г. Гаусс и Вебер построили в Геттингене простейшую телеграфную линию, соединявшую астрономическую обсерваторию и физическую лабораторию. Но практическое применение телеграф получил благодаря американцу Самуэлу Морзе (1791--1872), которому в 1832 г. пришла удачная мысль создать телеграфный алфавит, состоящий всего из двух знаков. После многочисленных попыток Морзе в 1835 г. наконец удалось построить частным образом первую грубую модель телеграфа в Нью-Йоркском университете. В 1839 г. была проведена экспериментальная

линия между Вашингтоном и Балтиморой, а в 1844 г. возникла организованная Морзе первая американская компания по коммерческой эксплуатации нового изобретения. Это было также первое практическое применение результатов научных изысканий в области электричества.

В Англии изучением и усовершенствованием телеграфа занялся Чарльз Уитстон (1802--1875), бывший мастер по изготовлению музыкальных инструментов. Понимая важность

измерений сопротивления, Уитстон стал искать наиболее простые и точные методы таких измерений. Бывший в то время в ходу метод сравнения, как мы видели, давал ненадежные результаты, главным образом из-за отсутствия стабильных источников питания. Уже в 1840 г. Уитстон нашел способ измерения сопротивления независимо от постоянства электродвижущей силы и показал свое устройство Якоби. Однако статья, в которой это устройство описано и которую вполне можно назвать первой работой в области электротехники, появилась лишь в 1843 г. В этой статье дано описание знаменитого «мостика», названного затем в честь Уитстона. Фактически такое устройство было описано -

еще в 1833 г. Гюнтером Кристи и независимо от него в 1840 г. Марианини; оба они предлагали метод сведения к нулю, но их теоретические объяснения, при которых не учитывался закон Ома, оставляли желать лучшего.

Уитстон же был поклонником Ома и очень хорошо знал его закон, так что данная им теория «мостика Уитстона» ничем не отличается от приводимой сейчас в учебниках. Кроме того, Уитстон, чтобы можно было быстро и удобно изменять сопротивление одной стороны мостика для получения нулевой силы тока в гальванометре, включенном в диагональное плечо мостика, сконструировал три типа реостатов (само это слово было предложено им по

аналогии с «реофором», введенным Ампером, в подражание которому Пекле ввел также термин «реометр»). Первый тип реостата с подвижной скобкой, применяемый и сейчас, был создан Уитстоном по аналогии со схожим приспособлением, применявшимся Якоби в 1841 г. Второй тип реостата имел вид деревянного цилиндра, вокруг которого была намотана часть подключенного в цепь провода, который легко перематывался с деревянного цилиндра на бронзовый. Третий тип реостата был похож на «магазин сопротивлений», который Эрнст

Вернер Сименс (1816--1892), ученый и промышленник, в 1860 г. улучшил и широко распространил. «Мостик Уитстона» дал возможность измерять электродвижущие силы и сопротивления.

Создание подводного телеграфа, пожалуй, еще более, нежели воздушного телеграфа, потребовало разработки методов электрических измерений. Опыты с подводным телеграфом начались еще в 1837 г., и одной из первых проблем, которую предстояло разрешить, было определение скорости распространения тока. Еще в 1834 г. Уитстон с помощью вращающихся зеркал, о чем мы уже упоминали в гл. 8, произвел первые измерения этой скорости, но полученные им результаты противоречили результатам Латимера Кларка, а последние в свою очередь не соответствовали более поздним исследованиям других ученых.

В 1855 г. Уильям Томсон (получивший впоследствии титул лорда Кельвина) объяснил причину всех этих расхождений. Согласно Томсону, скорость тока в проводнике не имеет определенной величины. Подобно тому как скорость распространения тепла в стержне зависит от материала, так и скорость тока в проводнике зависит от произведения его сопротивления на электрическую емкость. Следуя этой своей теории, которая в""его времена

подверглась ожесточенной критике, Томсон занялся проблемами, связанными с подводным телеграфом.

Первый трансатлантический кабель, соединивший Англию и Америку, функционировал около месяца, но затем испортился. Томсон рассчитал новый кабель, провел многочисленные измерения сопротивления и емкости, придумал новые передающие аппараты, из коих следует упомянуть астатический отражательный гальванометр, замененный «сифонным регистратором» его же изобретения. Наконец, в 1866 г. новый трансатлантический кабель успешно вступил в действие. Созданию этого первого большого электротехнического сооружения сопутствовала разработка системы единиц электрических и магнитных измерений.

Основа электромагнитной метрики была заложена Карлом Фридрихом Гауссом (1777--1855) в его знаменитой статье «Intensitas vis magneticae terrestris ad mensuram absolutam revocata» («Величина силы земного магнетизма в абсолютных мерах»), опубликованной в 1832 г. Гаусс заметил, что различные магнитные единицы измерения несоотносимы между

собой, по крайней мере в большей своей части, и поэтому предложил систему абсолютных единиц, основанную на трех основных единицах механики: секунде (единице времени), миллиметре (единице длины) и миллиграмме (единице массы). Через них он выразил все остальные физические единицы и придумал ряд измерительных приборов, в частности магнетометр для измерения в абсолютных единицах земного магнетизма. Работу Гаусса продолжил Вебер, который построил много собственных приборов и приборов, задуманных еще Гауссом. Постепенно, особенно благодаря работам Максвелла, проводившимся в созданной Британской ассоциацией специальной комиссии по измерениям, которая издавала ежегодные отчеты с 1861 по 1867 г., возникла идея создать единые системы мер, в частности систему электромагнитных и электростатических мер.

Мысли о создании таких абсолютных систем единиц были подробно изложены в историческом отчете за 1873 г. второй комиссии Британской ассоциации. Созванный в Париже в 1881 г. Международный конгресс впервые установил международные единицы измерения, присвоив каждой из них название в честь какого-нибудь великого физика. Большая часть этих названий сохраняется до сих пор: вольт, ом, ампер, джоуль и т. д. После

многих перипетий в 1935 г. была введена международная система Джорджи, или MKSQ, которая принимает за основные единицы метр, килограмм-массу, секунду и ом.

С «системами» единиц связаны «формулы размерностей», примененные впервые Фурье в его аналитической теории тепла (1822 г.) и распространенные Максвеллом, которым и установлены применяемые в них обозначения. Метрология прошлого века, основывавшаяся на стремлении объяснить все явления с помощью механических моделей, придавала большое значение формулам размерностей, в которых она хотела видеть не больше и не меньше как ключ к тайнам природы. При этом выдвигался ряд утверждений почти догматического характера. Так, чуть ли не обязательным догматом было требование, чтобы основных величин было непременно три. Но к концу века начали понимать, что формулы размерностей -- это чистая условность, вследствие чего интерес к теориям размерностей стал постепенно падать.

Заключение

О значении исследований Ома хорошо сказал профессор физики Мюнхенского университета Е. Ломмель при открытии памятника ученому в 1895 году:

"Открытие Ома было ярким факелом, осветившим ту область электричества, которая до него была окутана мраком. Ом указал единственно правильный путь через непроходимый лес непонятных фактов. Замечательные успехи в развитии электротехники, за которыми мы с удивлением наблюдали в последние десятилетия, могли быть достигнуты только на основе открытия Ома. Лишь тот в состоянии господствовать над силами природы и управлять ими, кто сумеет разгадать законы природы, Ом вырвал у природы так долго скрываемую ею тайну и передал ее в руки современников".

Список используемых источников

Дорфман Я. Г. Всемирная история физики . М., 1979 Ом Г. Определение закона, по которому металлы проводят контактное электричество. - В кн.: Классики физической науки. М., 1989

Энциклопедия Сто человек. Которые изменили мир. Ом.

Прохоров А. М. Физический энциклопедический словарь, М., 1983

Орир Дж. Физика , т. 2. М., 1981

Джанколи Д. Физика , т. 2. М., 1989

http://www.portal-slovo.ru/

http://www.polarcom.ru/~vvtsv/s_doc9c.html)

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

История открытия Исааком Ньютоном "Закона всемирного тяготения", события, предшествующие данному открытию. Суть и границы применения закона. Формулировка законов Кеплера и их применение к движению планет, их естественных и искусственных спутников.

презентация , добавлен 25.07.2010


Изучение движения тела под действием постоянной силы. Уравнение гармонического осциллятора. Описание колебания математического маятника. Движение планет вокруг Солнца. Решение дифференциального уравнения. Применение закона Кеплера, второго закона Ньютона.

реферат , добавлен 24.08.2015


История открытия закона всемирного тяготения. Иоган Кеплер как один из первооткрывателей закона движения планет вокруг солнца. Сущность и особенности эксперимента Кавендиша. Анализ теории силы взаимного притяжения. Основные границы применимости закона.

презентация , добавлен 29.03.2011


Изучение "Закона Архимеда", проведение опытов по определению архимедовой силы. Вывод формул для нахождения массы вытесненной жидкости и расчета плотности. Применение "Закона Архимеда" для жидкостей и газов. Методическая разработка урока по данной теме.

конспект урока , добавлен 27.09.2010


Биографические сведения о Ньютоне - великом английском физике, математике и астрономе, его труды. Исследования и открытия ученого, эксперименты по оптике и теории цвета. Первый вывод Ньютоном скорости звука в газе, основанный на законе Бойля-Мариотта.

презентация , добавлен 26.08.2015


Изучение причины магнитной аномалии. Методы определения горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли. Применение закона Био-Савара-Лапласа. Определение причины поворота стрелки после подачи напряжения на катушку тангенс–гальванометра.

контрольная работа , добавлен 25.06.2015


Описание основных законов Ньютона. Характеристика первого закона о сохранении телом состояния покоя или равномерного движения при скомпенсированных действиях на него других тел. Принципы закона ускорения тела. Особенности инерционных систем отсчета.

презентация , добавлен 16.12.2014


Законы движения планет Кеплера, их краткая характеристика. История открытия Закона всемирного тяготения И. Ньютоном. Попытки создания модели Вселенной. Движение тел под действием силы тяжести. Гравитационные силы притяжения. Искусственные спутники Земли.

реферат , добавлен 25.07.2010


Проверка справедливости соотношений при параллельном соединении резисторов и первого закона Кирхгофа. Особенности сопротивления приемников. Методика расчета напряжения и тока для различных соединений. Сущность закона Ома для участка и для всей цепи.

лабораторная работа , добавлен 12.01.2010


Фундаментальные взаимодействия в природе. Взаимодействие электрических зарядов. Свойства электрического заряда. Закон сохранения электрического заряда. Формулировка закона Кулона. Векторная форма и физический смысл закона Кулона. Принцип суперпозиции.

Cлайд 1

Cлайд 2

Cлайд 3

Cлайд 4

Cлайд 5

Cлайд 6

Cлайд 7

Cлайд 8

Cлайд 9

Cлайд 10

Cлайд 11

Cлайд 12

Cлайд 13

Слайд 2

Биография Георга Ома История закона Формулировка ЗАКОНА График зависимости силы тока от напряжения Зависимость силы тока от сопротивления Закон Ома в интегральной форме Закон Ома для участка цепи Закон Ома в дифференциальной форме Закон Ома для переменного тока Вывод Содержание

Слайд 3

Родился в Эрлангере, в семье бедного слесаря. Мать Георга - Мария Елизавет, умерла при родах, когда мальчику исполнилось десять лет. Отец его - Иоганн Вольфганг, весьма развитой и образованный человек, с детства внушал сыну любовь к математике и физике, и поместил его в гимназию, которая курировалась университетом; по окончании курса в 1806 г. Наиболее известные работы Ома касались вопросов о прохождении электрического тока и привели к знаменитому «закону Ома», связывающему сопротивление цепи гальванического тока, электродвижущей в нём силы и силы тока, и лежащему в основе всего современного учения об электричестве.

Слайд 4

Георг Ом, проводя эксперименты с проводником, установил, что сила тока I в проводнике пропорциональна напряжению U, приложенному к его концам: или Коэффициент пропорциональности назвали электропроводностью, а величину принято именовать электрическим сопротивлением проводника. Закон Ома был открыт в 1827 году. История Закона Ома

Слайд 5

Закон Ома - это физический закон, определяющий связь между напряжением, силой тока и сопротивлением проводника в электрической цепи. Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома. Суть закона проста: сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению I~U, I~

Слайд 6

График зависимости силы тока от напряжения

Сила тока пропорциональна напряжению I~U График – линейная зависимость I,А U,В 2 4 8 5 10 20 0

Слайд 7

Зависимость силы тока от сопротивления

Сила тока обратно пропорциональна сопротивлению График – ветвь гиперболы I,А R,Ом 0 3 2 1 1 2 5

Слайд 8

Закон Ома в интегральной форме Диаграмма, помогающая запомнить закон Ома. Нужно закрыть нужную величину, и два других символа дадут формулу для ее вычисления Закон Ома для участка электрической цепи имеет вид: U = RI где: U - напряжение I - сила тока, R - сопротивление.

Слайд 9

Магический треугольник: I U R I=U/R R=U/I U=IR Закон Ома для участка цепи

Слайд 10

Если цепь содержит не только активные, но и реактивные компоненты а ток является синусоидальным с циклической частотой ω, то закон Ома обобщается; величины, входящие в него, становятся комплексными: где: U - напряжение или разность потенциалов, I - сила тока, Z - комплексное сопротивление (импеданс), R - полное сопротивление, Rr - реактивное сопротивление (разность индуктивного и емкостного), Rа - активное (омическое) сопротивление, не зависящее от частоты, δ - сдвиг фаз между напряжением и силой тока. Закон Ома для переменного тока

Бюджетное учреждение профессионального образования
Ханты – Мансийского автономного округа – Югры
«Урайский политехнический колледж»

Материалы открытого
урока

преподавателя физики
Вакиловой
Риммы Риковны

Урай, 2016

Проект открытого урока по физике:
«Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для полной цепи»
для студентов 1 курса колледжа
группа ТО-116

Пояснительная записка
Данный урок предназначен для обучающихся 1 курса колледжа, которые занимаются по учебнику Дмитриева В.Ф. «Физика для профессий и специальностей технического профиля»: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. М., 2014.
На уроке применяются различные педагогические технологии: личностно-ориентированная технология, практико-ориентированная.
Методические приемы. Формирование и активизация отдельных мыслительных операций самоконтроля, самообучения, проблемных и поисковых ситуаций.
Метод обучения. Проблемный, поисковый, словесный, практический, наглядный.

Краткая характеристика группы:
Возраст 16-17 лет.
Возможности данной группы в целом удовлетворительные, в отдельности есть учащиеся, у которых высокая мотивация к изучению физики, есть учащиеся, имеющие знания по физике ниже среднего. При планировании этого урока учитывались следующие способности учащихся: у большинства обучаемых сформировано положительное отношение к учебной деятельности, есть познавательный интерес, потребность в получении знаний, умений и навыков, воспитаны чувства долга, ответственности и другие мотивы учения. Активность, работоспособность группы в целом достаточная.

Тема урока: Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для полной цепи.
Тип урока: урок новых знаний.
Цель урока: ввести понятие электродвижущей силы источника тока, внутреннего сопротивления, закона Ома для полной цепи.
Задачи урока:
Образовательные:
добиться усвоения учащимися содержания закона Ома для полной цепи;
показать значимость темы для дальнейшего успешного обучения по выбранной специальности.
Развивающие:
развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения знаний и умений по физике;
Воспитательные:
воспитание убежденности в возможности познания законов природы, использования достижений физики на благо развития человеческой цивилизации; необходимости сотрудничества в процессе совместного выполнения задач, уважительного отношения к мнению оппонента.

Оборудование: персональный компьютер, интерактивная доска, проектор, источник питания, вольтметр, амперметр, реостат, резистор, провода, ключ.
.
Материально- дидактическое оснащение урока: учебники, опорные конспекты, демонстрационные приборы, задания для самостоятельного решения.

Ключевые слова.
- Электродвижущая сила, источник тока, внутреннее сопротивление.

Технологическая карта урока
Общая часть

Дисциплина
Физика
Аудитория 40
1 пара
17.12.16г
1 курс, группа ТО-116

Тема урока
Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для полной цепи.

Планируемые образовательные результаты обучения

Предметные
Метапредметные
Личностные

Владение физическими понятиями:
источник тока
внутреннее сопротивление
использование физической терминологии,
символики; сформированность умения решать физические задачи по данной теме.
Использование различных видов познавательной деятельности для решения физических задач, применение основных методов познания (наблюдения, описания, измерения, эксперимента) для изучения различных сторон окружающей действительности;
умение генерировать идеи и определять средства, необходимые для их реализации.

Умение использовать достижения современной физической науки и физических технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;
подготовка к осознанию выбора дальнейшей образовательной траектории, способность к самооценке на основе наблюдения за собственной речью.

Основные понятия, изучаемые на уроке
Источник тока, внутреннее сопротивление, электродвижущая сила, сторонние силы.

Вид используемых на уроке средств ИКТ
Презентация, интерактивная доска

Организационная структура урока

Деятельность учителя

Деятельность обучающегося

1этап Организационный
Приветствие, настрой на урок
Приветствие, показывают наличие рабочих тетрадей с выполненной домашней работой.

Мотивация к учебной
деятельности
Как закон Ома помогает в геологии (фрагмент учебного фильма).

Смотрят, слушают.

2 этап Сообщение темы и цели урока:
Сообщает тему и цели урока.
Записывают в рабочие тетради

Создание проблемной ситуации
Демонстрирует опыт.
Создает проблемную ситуацию.

Наблюдает за проведением опытов. Размышляет над решением проблемной ситуации.
Смотрят, слушают, сопоставляют, дают ответы.

3этап Объяснение нового материала с первичным усвоением знаний
1. Вводит основные понятия, объясняет, демонстрирует опыты.

1. Работают с учителем, воспринимают новый материал, отвечают на вопросы, осуществляют записи в тетради.
2. Решают задачи, сверяют с эталоном ответов, выставляют себе оценку (самоконтроль).

4 этап Разбор и выдача домашнего задания

Выдача и разбор домашнего задания
Записывают в тетрадь домашнее задание

5 этап Подведение итогов
Проводит фронтальный опрос.
Устно отвечают на вопросы учителя.

ПЛАН УРОКА

№
Этап урока
Приемы и методы
Время, мин

1
Организационный момент
Беседа. Словесный метод.
2 мин

2
Сообщение темы и цели урока (Целеполагание, мотивация)
Словесный метод.
Показ фрагмента фильма. Наглядный метод.
5 мин

3.
Актуализация знаний
Словесный метод.
5 мин

4
Изучение нового материала.
Демонстрация презентаций.
Объяснение.
20 мин

5
Первичное закрепление материала и обобщение знаний
Словесный метод. Демонстрационный эксперимент.
Решение задач.
10 мин

6
Домашнее задание.
Словесный метод
3 мин

ХОД УРОКА

№
этапа

Деятельность преподавателя

Деятельность обучающегося

1.
Организационный момент.
Приветствие обучающихся. Проверка присутствующих на уроке. Озвучивание темы урока (Предварительно написанные на доске число и тема занятия).
Дежурный отвечает на вопросы учителя.

2.
Сообщение темы и цели урока (целеполагание, мотивация). Преподаватель предлагает посмотреть фрагмент видеофильма, затем рассказывает, как используется закон Ома для участка цепи в геологии, эту дисциплину ребята будут изучать на 2 курсе. Итак, какую цель урока мы видим? Что мы должны узнать сегодня?
Выборочно проверяет решение домашних задач.
Отвечают на поставленные вопросы. (например что представляет собой закон Ома для участка цепи, от чего зависит сопротивление и т.д)
Самостоятельно формулируют цель урока.

3.
Актуализация знаний. Вопрос: ќ°перечислить условия существования электрического тока в цепи. Чем отличается участок электрической цепи от полной или замкнутой цепи? (наличием источника питания). Любой источник тока характеризуется ЭДС. Так на круглой батарейке написано 1.5 В. Демонстрируются различные виды источников тока.
Отвечают на вопрос. Записывают в тетрадях: ЭДС-электродвижущая сила.

4.
Изучение нового материала.
Обратите внимание у вас на столах лежат опорные конспекты. Там показан следующий рисунок: “Электродвижущая сила” и делает схематический чертеж на доске: Давайте рассмотрим 2 шарика, несущие заряды противоположных знаков, соединив их проводником. Что происходит?
Надолго? Т.е. заряды нейтрализуются и эл. ток исчезнет. Что дальше? Тока больше нет.
Т.е нужен источник тока. Каково же его назначение?
Анализ рис. 3

Рис 3
Любые силы, действующие на электрические заряженные частицы, за исключением сил электростатического происхождения (т.е. кулоновских) называются сторонними силами. Эти силы совершают работу против электрического поля, работу по разделению зарядов внутри источников тока. Сторонние силы не потенциальны. В гальванических элементах (Вольта) сторонние силы имеют химическую природу. В генераторах электростанций- сторонняя сила это сила, действующая со стороны магнитного поля на электроны движущиеся в проводниках. Действие сторонних сил характеризуется важной физической величиной, называемой сокращенно ЭДС:
E 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Электродвижущей силой в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к величине заряда. Так например, ЭДС гальванического элемента есть работа сторонних сил при перемещении единичного положительного заряда внутри элемента от одного полюса источника тока к другому. Таким образом, вы теперь знаете что такое ЭДС. Если на батарейке написано 1.5В, что это означает? (если на батарейке написано 1.5В, то это означает, что сторонние силы совершают работу 1.5 Дж при перемещении заряда в 1 Кл.)
2) Закон Ома для полной цепи. С помощью закона сохранения энергии и закона Джоуля-Ленца найдем выражение для силы тока в замкнутой цепи, содержащей ЭДС.

Рис4
Рассмотрим простейшую замкнутую цепь, состоящую из источника тока и резистора R. Источник тока имеет ЭДС E и сопротивление r. Сопротивление источника тока часто называют внутренним сопротивлением в отличие от внешнего сопротивления R цепи. В генераторе r- это сопротивление обмоток, а в гальваническом элементе – сопротивление раствора электролита и электродов.
Пусть за время 13 EMBED Equation.DSMT4 1415через поперечное сечение проводника пройдет электрический заряд q.
q=I 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, тогда 13 EMBED Equation.DSMT4 1415 E I 13 EMBED Equation.DSMT4 1415
При совершении этой работы на внутреннем и внешнем участках цепи, сопротивления которых r и R, выделяется количество теплоты согласно закону Джоуля-Ленца, на следующем уроке мы будем с ним знакомиться:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Согласно закону сохранения энергии
A=Q,
Приравнивая, выражения получим
E =I R+I r,
или
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
При коротком замыкании, когда 13 EMBED Equation.DSMT4 1415, сила тока в цепи определяется именно внутренним сопротивлением источника. Обычно r ~0.1-0,01Ом. Провода могут расплавиться, а сам источник тока может выйти из строя. Что используется для защиты? (предохранитель).
Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС, то полная ЭДС цепи равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415
Аналогично рассчитывается общее внутреннее сопротивление цепи:
13 EMBED Equation.DSMT4 1415

Физминутка упражнения для глаз (слайд презентация 11)

Слушают и смотрят, делают схематический чертеж электрической схемы, содержащей ЭДС

Записывают определение сторонних сил, формулу.

Записывают определение ЭДС, формулу

Ответы учащихся на вопросы учителя

Чертят схему.

Записывают вывод за преподавателем.

Записывают формулировку закона Ома для замкнутой цепи, содержащей ЭДС.

5.
Закрепление материала и обобщение знаний.
Выполняем эксперимент по определению ЭДС и внутреннего сопротивления, проводим математическую обработку результатов эксперимента.
Порядок выполнения работы:
1.Собрать эл. цепь.
2.Создать необходимые условия для проведения эксперимента, соблюдать правила по охране труда.
3.Проверить работу цепи при разомкнутом и замкнутом ключе.
4.Осуществить наблюдения и измерения в запланированной последовательности.
5.Записать и вычислить искомые величины.
Затем переходим к решению задач (приложение).
Итак, сегодня на уроке мы ввели понятие сторонних сил, ЭДС, вывели закон Ома для замкнутой цепи, внутреннего сопротивления источника тока, тока короткого замыкания.
На выполнение эксперимента выходит учащийся, остальные наблюдают.

Затем переходят к решению задач.

6.
Домашнее задание.
Откройте, пожалуйста, учебники на стр. 218
Задачи №1,2, это на повторение № 5 на новую тему, выполняем как обычно в рабочих тетрадях.
Подведем итоги уроков:
Перечислите основные новые понятия и законы, о которых мы говорили на уроке.
Знания, приобретенные сегодня, в дальнейшем я смогу применить для
На следующем уроке знание законов Ома будем использовать при расчете электрических цепей.
Благодарю за сотрудничество.
Записывают домашнее задание в тетради

Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля: учебник для образовательных учреждений сред. проф. образования. М., 2014.
Дмитриева В. Ф. Физика для профессий и специальностей технического профиля. Сборник задач: учеб. пособие для образовательных учреждений сред. проф. образования. М., 2014.

Интернет-ресурсы
1.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
2.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
3.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
4.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]
5.[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Приложение

13 EMBED PowerPoint.Slide.12 1415

13 EMBED PowerPoint.Slide.12 1415

Исследовательская работа по физике:

Тема: «Закон Ома для участка цепи».

1. Цель работы

2. Закон Ома для участка цепи

3. Методы измерения

4. Результаты измерений

5. Выводы

6. Литература

Цель работы:

Выполняя эту работу, перед нами были поставлены цели:

1) Познакомиться с определением закона Ома с помощью программы «Открытая физика».

2) Измерить закон Ома на участке цепи.

3) Сделать выводы.

Закон Ома.

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δ q , переносимого через поперечное сечение проводника (рис. 1.8.1) за интервал времени Δ t , к этому интервалу времени:

Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным .

Для активного участка цепи (участка цепи, содержащего источник тока): сила тока на участке цепи, содержащем источник тока, равна отношению суммы ЭДС и напряжения на концах этого участка к его общему сопротивлению, т.е.

(1)

где U = φ1 - φ2, R - внешнее сопротивление участка, а r – внутреннее сопротивление имеющегося на этом участке источника тока.

Закон Ома для активного участка иначе называют обобщенным законом Ома.

Для вывода этого закона учтем, что работа, совершаемая электрическим полем для перемещения носителей тока по цепи (работа тока А), при отсутствии каких – либо химических действий в проводниках и механической работы, совершаемой ими, равна количеству теплоты Q, отдаваемому электрической цепью в окружающую среду:

A = Q.

Но по закону Джоуля - Ленца Q = I2 R0 t,

а по определению силы тока I t = q.

Поэтому работа тока A = I 2 R 0 t = q I R 0 (2)

Где R0 = R + r – общее сопротивление той части цепи, на которой рассматривается работа тока.

С другой стороны, эта работа складывается из работы, совершаемой кулоновскими электрическими силами, и работы, совершаемой сторонними силами, действующими внутри источника тока:

A = Aкул. + Aстор.

По Определению ЭДС Aстор / q = ξ,

По определению напряжения Aкул / q = U,

А согласно формуле (2) A / q = I R0 .

I R 0 = U + ξ ,

Откуда следует формула (1).

Иначе активный участок цепи называют неоднородным участком, а соответствующий закон – законом Ома для неоднородного участка цепи.

Для пассивного участка цепи (участка цепи не содержащего источник тока): сила тока на участке цепи равна отношению напряжения на его концах к его сопротивлению, т.е.

Установлен в 1827 г. немецким физиком Г. Омом. Может быть получен как следствие обобщенного закона Ома путем подстановки в него значений ξ = 0 и r = 0.

Для полной (замкнутой) цепи: сила тока в замкнутой цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению, т.е.

Где R – внешнее сопротивление, r – внутреннее сопротивление источника тока

Установлен в 1826 г. немецким физиком Г.Омом. Может быть получен как следствие обобщенного закона Ома путем подстановки в него значения U = 0 (при образовании из активного участка полной замкнутой цепи концы участка соединяются и потенциалы φ1 и φ2 на них становятся равными).

Из закона Ома для замкнутой цепи можно получить два важных следствия:

1. Если внешнее сопротивление цепи много больше внутреннего сопротивления источника (R >> r), то напряжение на клеммах источника будет приблизительно равно ЭДС:

Примером такой ситуации является разомкнутая цепь.

1. Если внешнее сопротивление мало по сравнению с внутренним

Подобная ситуация имеет место при коротком замыкании. Сила тока при этом становится большой, и поэтому провода могут расплавиться или сильно накалиться и стать причиной пожара; источник тока при этом может выйти из строя. Чтобы избежать этого, применяют предохранители.

Закон Ома - основной закон электродинамики, который устанавливает зависимость между величинами, характеризующим механизм движения электронов в проводнике.

Из-за невозможности демонстрации самого механизма движения электронов закон Ома воспринимается только количественно, что затрудняет изучение закона в целом.

С помощью компьютерных моделей этот скрытый механизм можно раскрыть. Лабораторная работа "Изучение закона Ома " способствует формированию правильного представления смысла закона Ома.

«Изучение закона Ома для участка цепи»

В соответствии с законом Ома сила тока через металлический проводник (резистор) прямо пропорциональна напряжению между его концами. При экспериментальном изучении зависимостей между величинами целесообразно пользоваться построением графиков.

При графической иллюстрации результат совместных измерений двух величин x и y изображается не просто точкой, а прямоугольниками, включающими погрешность измерений. Именно численные значения xoyo измеряемых величин являются координатами центра этого прямоугольника, а длина его сторон в 2 раза больше погрешности измерений (рис. 1).

Отсюда следует правило построения графика по точкам, координаты которых получены в результате эксперимента: линия проводится так, что одинаковое число точек оказываются по разные стороны от нее. На рисунке (рис. 2) показан пример такого графика.

Цель работы: экспериментальная проверка закона Ома для участка цепи.

Приборы и материалы: «Открытая физика 2.5 часть 2», модель «Цепи постоянного тока».

Задание 1.

Построение графика зависимости силы тока

от напряжения

5. По результатам измерений постройте график зависимости силы тока от напряжения.

6. Сделайте вывод о характере этой функции.

Задание 2. Вычисление сопротивления резистора

Пользуясь одним из результатов измерений, рассчитайте погрешность сопротивления резистора, учитывая то, что относительная погрешность равна сумме относительных погрешностей силы тока и напряжения:

εR = εI + εU или ∆R = ∆I + ∆U