Elektrický vodič. Odpor, průřez, délka

Cíl lekce: zjistit, jak závisí odpor vodiče na jeho geometrických rozměrech a materiálu, ze kterého je vodič vyroben.

Vzdělávací: studovat závislost odporu vodiče na délce, průřezu a materiálu, ze kterého je vodič vyroben; zavést pojem „specifický odpor“ a jeho měrné jednotky;

Vybavení: osobní počítač, projektor, plátno, prezentace „Výpočet odporu vodičů“, disk „Školní fyzikální experiment“, proudový zdroj, ampérmetr, voltmetr, rezistory různých průřezů a měrného odporu, reochord, propojovací vodiče.

1. Kitaygorodsky A.I. Fyzika pro každého: Elektrony. – 3. vyd., přetištěno. – M.: Věda. Hlavní redakce fyzikální a matematické literatury, 1984. – 208 s.
2. Peryshkin A.V. Fyzika. 8. ročník: vzdělávací pro všeobecně vzdělávací instituce. – 6. vydání, stereotyp. – M.: Drofa, 2004. – 192 s.
3. http://school-collection.edu.ru/

Pedagogické technologie: zdraví udržující, problémové učení, osobnostně orientované.

1. Organizační moment

2. Aktualizace znalostí – dokončení samostatné práce.

3. Vzájemné ověřování odvedené samostatné práce

4. Učení nového materiálu

5. Provedení laboratorního pokusu

6. Práce s učebnicí

7. Reshenie zadach

Chlapi, už jsme zjistili, že odpor vodiče závisí na proudu a napětí. Ale na jakých dalších parametrech podle vás závisí odpor vodiče?

– To zjistíme dnes ve třídě. Nejprve si ale udělejme trochu samostatné práce.

Studenti vystupují samostatná práce (7 min.)

Odpovědi na kartě jsou uspořádány v náhodném pořadí. Je nutné je uvést do souladu s otázkami.

Odpovědi na kartě jsou uspořádány v náhodném pořadí. Je nutné je uvést do souladu s otázkami.

Peer-to-peer kontrola: po dokončení samostatné práce si studenti vymění sešity a zkontrolují hotovou práci druhé verze a označí (odpovědi snímek č. 2).

Cíl hodiny je formulován společně se studenty (snímek č. 4).

Třída je rozdělena do skupin a provádí laboratorní experiment.

Na tabulkách jsou sestavené obvody, pro které je potřeba nakreslit schémata a určit odpor vodiče pomocí Ohmova zákona pro úsek obvodu (snímek č. 6, 7)

Z experimentu zjistíme, že odpor vodiče závisí na délce vodiče R l; plocha průřezu R 1/S a materiál, ze kterého je vodič vyroben R . (snímek číslo 8).

R – odpor vodiče, Ohm

– měrný odpor vodiče

S – průřez vodiče, mm2

l – délka vodiče, m (snímek 9)

Prohlížení disku Školní fyzikální pokus „Závislost odporu vodiče na jeho délce“.

Odpor udává, z jakého materiálu je vodič vyroben.

Záznam měrné jednotky měrného odporu vodiče.

Rozbor tabulky č. 8 „Specifický elektrický odpor některých látek“ Str. 105.

— Který materiál má nejvyšší měrný odpor?

— Který materiál má nejnižší měrný odpor?

– Co podle vás znamená, když má materiál nejvyšší (nejnižší) měrný odpor?

• Skupina 1. Nichromový vodič 0,64 m dlouhý a 0,05 mm2 průřez
• 2 skupina nichromový vodič o délce 0,35 m a ploše průřezu 0,1 mm2
• Konstantanův vodič skupiny 3 o průřezu 0,16 mm2 a délce 0,25 m.
• Konstantanův vodič skupiny 4 o průřezu 0,38 mm2 a délce 0,6 m.
• Konstantanův vodič skupiny 5 o průřezu 0,02 mm2 a délce 0,56 m.
• Konstantanův vodič skupiny 6 o průřezu 0,02 mm2 a délce 0,8 m.

Herní moment (snímky č. 12,13). Zobrazí se symboly zařízení, zapamatujte si jejich název a vyberte z tohoto slova požadované písmeno

Konvenční označení zařízení je uvedeno: 1. aмpermetr, 2. vzdorovatоp, 3. лlampa, 4 hvězdičkyоnok, 5. přeдopatrovník, odmítnoutцsvorkový pól, 7. svorkaы

Analýza řešených úloh na aplikaci vzorce pro odpor vodiče je uvažována na příkladu řešených úloh v učebnici (snímky č. 15, 16)

Vyřešte úlohu: Určete proud v železném vodiči o délce 150 m s průřezem 0,25 mm2, který je součástí obvodu s napětím 220 V.

Domácí úkol: odstavce 45, 46 cvičení. 20 č. 2, 3

Shrnutí lekce. Dnes jsme se tedy naučili, jak určit odpor vodiče, když známe jeho geometrické rozměry a materiál, ze kterého je vyroben.

Pokračujte prosím ve větě:

– Dnes jsem se ve třídě naučil.

– Dnes jsem ve třídě potkal.

Elektrické vlastnosti vodiče do značné míry závisí na materiálu, ze kterého je vyroben. Nejdůležitější jsou:

• Měrný odpor látky vodiče [ρ], měřeno v Ohm m v mezinárodní soustavě jednotek (SI). To znamená, že jednotka SI měrného odporu je rovna měrnému odporu látky, takže homogenní vodič o délce 1 m s plochou průřezu 1 m², vyrobený z této látky, má odpor 1 ohm.
  Poměrně často se také používá mimosystémová jednotka Ohm mm²/m.
  1 Ohm mm²/m = 10 −6 Ohm m
• Teplotní koeficient elektrického odporu [α], charakterizuje závislost elektrického odporu na teplotě a měří se v Kelvinech na mínus první mocninu K−1 . Toto je hodnota rovna relativní změně specifického ⁄ elektrického odporu látky, když se teplota změní o jednu. Výpočet odporu ρ_t při jakékoliv teplotě t vyrobeno podle klasického vzorce (1): ρ_t = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]ρ_t — měrný odpor při teplotě t
  t – teplota
  ρ₂₀ — měrný odpor při 20°C
  α — teplotní koeficient odporu
  Vzorec je použitelný v malém rozsahu teplot: od 0 do 100 °C. Mimo tento rozsah nebo pro přesné výsledky se používají složitější výpočty.

Níže je uvedena tabulka nejoblíbenějších kovů pro výrobu vodičů s jejich odpory a teplotními koeficienty elektrického odporu. Údaje v tabulce jsou převzaty z různých zdrojů. Je třeba si uvědomit, že jak měrný odpor vodiče, tak jeho teplotní koeficient elektrického odporu závisí na čistotě kovu a v případě slitin (oceli) se mohou výrazně lišit od značky k značce.

Program pro instrumentaci a řízení při výpočtu vlastností elektrického vodiče pracuje s následujícími vstupními ⁄ výstupními parametry a jejich měrnými jednotkami:

• Látka, ze které je vodič vyroben (viz tabulka 1)
• Délka vodiče. mm, cm, m, km, palce, stopy, yardy
• Teplota vodiče. ° C, ° F
• Průměr vodiče. mm
• Průřez vodiče. mm², kcmil
  kcmil — tisíc kruhových mil = 0.5067 mm²
• Odpor vodiče. Ohm, kOhm, MOhm

Níže jsou na obrázcích screenshoty modulů přístrojové a automatizační programy pro výpočet parametrů vodičů.

Výpočet odporu elektrického vodiče

Odpor elektrického vodiče se vypočítá podle vzorce:

R = ρ * L / S

• R – odpor elektrického vodiče
• ρ – odpor vodiče
  vypočteno podle vzorce (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
  • ρ₂₀ – měrný odpor vodiče při teplotě t = 20 °C (tabulka 1)
  • t — teplota vodiče
  • α — teplotní koeficient elektrického odporu (tabulka 1)

  Výpočet délky elektrického vodiče

  Délka elektrického vodiče se vypočítá podle vzorce:

  L = R * S / ρ

  • L – délka elektrického vodiče
  • R – odpor elektrického vodiče
  • S – průřez elektrického vodiče
  • ρ – odpor vodiče
    vypočteno podle vzorce (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
    • ρ₂₀ – měrný odpor vodiče při teplotě t = 20 °C (tabulka 1)
    • t — teplota vodiče
    • α — teplotní koeficient elektrického odporu (tabulka 1)

    Výpočet průřezu elektrického vodiče

    Minimální průřez elektrického vodiče s přípustnými ztrátami napětí se vypočítá podle vzorce:

    S = I * ρ * L / ΔU

    • S – průřez elektrického vodiče
    • I – síla proudu v elektrickém obvodu
    • L – délka elektrického vodiče
      u dvouvodičového vedení se délka vodiče (hodnota L) zdvojnásobí
    • ΔU — dovolené ztráty napětí
    • ρ – odpor vodiče
      vypočteno podle vzorce (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t – 20)]
      • ρ₂₀ – měrný odpor vodiče při teplotě t = 20 °C (tabulka 1)
      • t — teplota vodiče
      • α — teplotní koeficient elektrického odporu (tabulka 1)