Задачи на последовательное и параллельное соединение. Решение задач на последовательное и параллельное соединение проводников: практическое руководство

Как правильно решать задачи на последовательное и параллельное соединение проводников. Какие формулы нужно использовать при расчетах. Какие особенности нужно учитывать при анализе электрических цепей.

Основные законы последовательного и параллельного соединения проводников

Прежде чем приступать к решению задач, важно вспомнить ключевые законы, которые лежат в основе анализа электрических цепей с последовательным и параллельным соединением проводников:

Последовательное соединение:

• Сила тока одинакова во всех элементах цепи: I = I1 = I2 = I3
• Общее напряжение равно сумме напряжений на отдельных участках: U = U1 + U2 + U3
• Общее сопротивление равно сумме сопротивлений отдельных участков: R = R1 + R2 + R3

Параллельное соединение:

• Напряжение одинаково на всех участках цепи: U = U1 = U2 = U3
• Общий ток равен сумме токов на отдельных участках: I = I1 + I2 + I3
• Величина, обратная общему сопротивлению, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных участков: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3

Понимание этих базовых принципов — ключ к успешному решению задач на электрические цепи. Теперь рассмотрим, как применять эти законы на практике.

Алгоритм решения задач на последовательное и параллельное соединение

При решении задач на электрические цепи рекомендуется придерживаться следующего алгоритма:

1. Внимательно прочитайте условие задачи и выпишите все данные величины.
2. Нарисуйте схему электрической цепи, если она не дана в условии.
3. Определите тип соединения проводников (последовательное, параллельное или смешанное).
4. Запишите основные формулы для данного типа соединения.
5. Составьте систему уравнений, используя закон Ома и формулы для соединений.
6. Решите полученную систему уравнений относительно искомой величины.
7. Проверьте размерность полученного результата.
8. Запишите ответ.

Давайте рассмотрим применение этого алгоритма на конкретных примерах.

Примеры решения задач на последовательное соединение проводников

Рассмотрим типичную задачу на последовательное соединение проводников:

Задача 1: Два резистора с сопротивлениями R1 = 10 Ом и R2 = 15 Ом соединены последовательно. Напряжение на концах цепи U = 50 В. Определите силу тока в цепи и напряжение на каждом резисторе.

Решение:

1. Данные: R1 = 10 Ом, R2 = 15 Ом, U = 50 В
2. Рисуем схему цепи
3. Соединение последовательное
4. Используем формулы: R = R1 + R2, U = U1 + U2, I = I1 = I2
5. Находим общее сопротивление: R = 10 Ом + 15 Ом = 25 Ом
6. Вычисляем силу тока по закону Ома: I = U / R = 50 В / 25 Ом = 2 А
7. Находим напряжение на резисторах: U1 = I * R1 = 2 А * 10 Ом = 20 В U2 = I * R2 = 2 А * 15 Ом = 30 В
8. Проверяем: U = U1 + U2 = 20 В + 30 В = 50 В

Ответ: Сила тока в цепи I = 2 А, напряжение на первом резисторе U1 = 20 В, на втором U2 = 30 В.

Примеры решения задач на параллельное соединение проводников

Теперь рассмотрим задачу на параллельное соединение:

Задача 2: Два резистора с сопротивлениями R1 = 6 Ом и R2 = 3 Ом соединены параллельно. Напряжение на концах цепи U = 12 В. Определите силу тока в каждом резисторе и общий ток в цепи.

Решение:

1. Данные: R1 = 6 Ом, R2 = 3 Ом, U = 12 В
2. Рисуем схему цепи
3. Соединение параллельное
4. Используем формулы: 1/R = 1/R1 + 1/R2, U = U1 = U2, I = I1 + I2
5. Находим силу тока в каждом резисторе по закону Ома: I1 = U / R1 = 12 В / 6 Ом = 2 А I2 = U / R2 = 12 В / 3 Ом = 4 А
6. Вычисляем общий ток: I = I1 + I2 = 2 А + 4 А = 6 А
7. Проверяем, вычислив общее сопротивление: 1/R = 1/6 + 1/3 = 1/2, R = 2 Ом I = U / R = 12 В / 2 Ом = 6 А

Ответ: Сила тока в первом резисторе I1 = 2 А, во втором I2 = 4 А, общий ток в цепи I = 6 А.

Особенности решения задач на смешанное соединение проводников

В реальных электрических схемах часто встречается смешанное соединение проводников, включающее как последовательные, так и параллельные участки. При решении таких задач важно:

• Разбить схему на участки с однотипным соединением
• Рассчитать эквивалентное сопротивление для каждого участка
• Последовательно «свернуть» схему до простейшей
• Определить общие параметры цепи
• «Развернуть» схему обратно, находя параметры на каждом участке

Рассмотрим пример решения задачи на смешанное соединение:

Задача 3: В схеме, изображенной на рисунке, R1 = 2 Ом, R2 = 4 Ом, R3 = 4 Ом, R4 = 2 Ом. Напряжение источника U = 12 В. Определите силу тока в неразветвленной части цепи и напряжение на резисторе R4.

Решение:

1. Разбиваем схему на участки: R1 и R4 соединены последовательно, R2 и R3 — параллельно
2. Находим эквивалентное сопротивление параллельного участка: 1/R23 = 1/R2 + 1/R3 = 1/4 + 1/4 = 1/2, R23 = 2 Ом
3. Общее сопротивление цепи: R = R1 + R23 + R4 = 2 + 2 + 2 = 6 Ом
4. Находим силу тока в неразветвленной части по закону Ома: I = U / R = 12 В / 6 Ом = 2 А
5. Напряжение на резисторе R4: U4 = I * R4 = 2 А * 2 Ом = 4 В

Ответ: Сила тока в неразветвленной части цепи I = 2 А, напряжение на резисторе R4 равно 4 В.

Типичные ошибки при решении задач на соединение проводников

При решении задач на электрические цепи учащиеся часто допускают следующие ошибки:

• Неправильное определение типа соединения
• Ошибки в применении формул для различных соединений
• Невнимательность при переводе единиц измерения
• Неверное использование закона Ома для участка цепи
• Отсутствие проверки полученного результата

Чтобы избежать этих ошибок, рекомендуется:

• Внимательно анализировать схему цепи
• Записывать и проверять все используемые формулы
• Всегда указывать единицы измерения при расчетах
• Проверять размерность полученного результата
• Оценивать правдоподобность ответа

Практические применения знаний о соединении проводников

Понимание принципов последовательного и параллельного соединения проводников имеет широкое практическое применение:

• Проектирование электрических схем в бытовых приборах
• Расчет систем освещения
• Конструирование электронных устройств
• Оптимизация энергопотребления в электрических сетях
• Обеспечение безопасности электрических систем

Например, в домашней электропроводке приборы обычно подключаются параллельно, что позволяет использовать их независимо друг от друга. А в гирляндах лампочки часто соединяют последовательно для равномерного распределения напряжения.

Заключение

Решение задач на последовательное и параллельное соединение проводников требует не только знания формул, но и понимания физических процессов, происходящих в электрических цепях. Практика решения разнообразных задач позволяет развить это понимание и научиться применять теоретические знания в реальных ситуациях.

Помните, что ключ к успешному решению любой задачи — это систематический подход, внимание к деталям и критическое мышление. Не бойтесь ошибок, ведь каждая ошибка — это возможность лучше понять материал и улучшить свои навыки.

«Задачи на параллельное соединение проводников».

Задача № 1. Конспект по теме «ЗАДАЧИ на Параллельное соединение проводников».

Название величины	Обозначение	Единица измерения	Формула
Сила тока	I	А	I = U / R
Напряжение	U	В	U = IR
Сопротивление	R	Ом	R = U / I
Сила тока на участке цепи	I	A	I = I1 + I2
Напряжение на концах участка	U	B	U = U1 = U2
Сопротивление участка цепи	R	Ом

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

  Два проводника сопротивлением 200 Ом и 300 Ом соединены параллельно. Определить полное сопротивление участка цепи.

Задача № 2.  Два резистора соединены параллельно. Сила тока в первом резисторе 0,5 А, во втором — 1 А. Сопротивление первого резистора 18 Ом. Определите силу тока на всем участке цепи и сопротивление второго резистора.

Задача № 3.  Две лампы соединены параллельно. Напряжение на первой лампе 220 В, сила тока в ней 0,5 А. Сила тока в цепи 2 А. Определите силу тока во второй лампе и сопротивление каждой лампы.

Задача № 4.  Определите показания амперметра и вольтметра, если по проводнику с сопротивлением R₁ идёт ток силой 0,1 А. Сопротивлением амперметра и подводящих проводов пренебречь. Считать, что сопротивление вольтметра много больше сопротивлений рассматриваемых проводников.

Задача № 5.  В цепи батареи параллельно включены три электрические лампы. Нарисуйте схему включения двух выключателей так, чтобы один управлял двумя лампами одновременно, а другой — одной третьей лампой.

Ответ: 

Задача № 6.  Лампы и амперметр включены так, как показано на рисунке. Во сколько раз отличаются показания амперметра при разомкнутом и замкнутом ключе? Сопротивления ламп одинаковы. Напряжение поддерживается постоянным.

  

 

Задача № 7.  Напряжение в сети 120 В. Сопротивление каждой из двух электрических ламп, включенных в эту сеть, равно 240 Ом. Определите силу тока в каждой лампе при последовательном и параллельном их включении.

Задача № 8. Две электрические лампы включены параллельно под напряжение 220 В. Определите силу тока в каждой лампе и в подводящей цепи, если сопротивление одной лампы 1000 Ом, а другой 488 Ом.

Задача № 9.  В цепь включены две одинаковые лампы. При положении ползунка реостата в точке В амперметр А1 показывает силу тока 0,4 А. Что показывают амперметры А и А2 ? Изменятся ли показания амперметров при передвижении ползунка к точке А?

Задача № 10.    ОГЭ  В сеть напряжением U = 24 В подключили два последовательно соединённых резистора. При этом сила тока составила I₁ = 0,6 А. Когда резисторы подключили параллельно, суммарная сила тока стала равной I₂ = 3,2 А. Определить сопротивления резисторов.

Задача № 11.    ЕГЭ  Миллиамперметр, рассчитанный на измерение тока до I_А = 25 мА, имеющий внутреннее сопротивление R_A = 10 Ом, необходимо использовать как амперметр для измерения токов до I = 5 А. Какое сопротивление должен иметь шунт?

Краткая теория для решения Задачи на Параллельное соединение проводников.

 

Это конспект по теме «ЗАДАЧИ на Параллельное соединение проводников». Выберите дальнейшие действия:

Урок физики в 8-м классе по теме

«Закон Джоуля–Ленца»

Цели урока:

• объяснить явление нагревания проводников электрическим током;

• установить зависимость выделяющейся при этом тепловой энергии от параметров электрической цепи;

• сформулировать закон Джоуля – Ленца;

• формировать умение применять этот закон для решения качественных и количественных задач.

Тип урока: комбинированный.

Задачи урока.

• Образовательные:

  • опираясь на знания, полученные ранее, аналитически установить связь выделяющейся тепловой энергии на проводнике с силой тока и сопротивлением проводника;

  • анализируя опыты, установить эту же зависимость;

  • опираясь на известные формулы, теоретически определить количество теплоты, выделяющейся на проводнике с током;

  • подтвердить полученные выводы результатами экспериментов;

  • сформулировать закон Джоуля – Ленца;

  • формировать умение применять этот закон для решения задач.

• Воспитательные:

  • содействовать формированию мировоззренческой идеи познаваемости явлений и свойств окружающего мира;

  • формировать умение работать в группах, уважительно относиться друг к другу, прислушиваться к мнению товарищей;

  • побуждать использовать полученные на уроках знания в повседневной жизни.

• Развивающие:

Оборудование: компьютер, презентация к уроку

1. Ход урока:

1.Организационный момент.

2.Актуализация знаний. Фронтально.

Вспомним некоторые вопросы, которые потребуются, чтобы изучить новую тему:

— Что называют электрическим током?
— Что представляет собой электрический ток в металлах?

— Какие действия может оказывать электрический ток?

— Какие три величины связывает закон Ома?

— Как формулируется закон Ома?

— Что такое работа тока?

-Как можно найти работу тока?

А теперь давайте поработаем в парах и разгадаем кроссворд.

Кроссворд.

1. Носитель свободного электрического заряда в металлах.

2. Вещество, непроводящее электрический ток.

3. Чертеж, на котором изображен способ соединения электрических приборов в цепь.

4. Явление упорядоченного движения заряженных частиц.

5. Единица измерения электрического напряжения.

6. Физическая величина, характеризующая проводник и измеряемая в Омах.

7. Часть электрической цепи, служащая для ее замыкания и размыкания.

8. Одно из мест на источнике тока, к которому присоединена клемма для включения его в электрическую цепь.

9. Единица измерения электрического заряда.

10. Единица измерения силы тока.

Давайте проверим ваши ответы.

1. Электрон.

2. Диэлектрик.

3. Схема.

4. Ток.

5. Вольт.

6. Сопротивление.

7. Полюс.

8. Кулон.

9. Ампер.

1. Новый материал.

Откройте, пожалуйста, тетради и запишите тему нашего урока «Закон Джоуля-Ленца».

На слайде изображены электроприборы(потребители электрического тока):

утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник, паяльник
вопросы к учащимся:

-Назовите приборы изображенные на слайде.

-Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

-Чем вы руководствовались, делая выбор?

-Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?

Давайте с вами выясним, почему проводники нагреваются? Чаще всего мы сталкиваемся с электрическим током в металлах. Поэтому мы разберем нагрев именно металлического проводника.

-Что представляет собой кристаллическая решетка металлов?

Видеоролик.

-Как вы думаете от каких величин зависит нагревание проводника и то, какое количество теплоты отдаст проводник с током в окружающую среду?

Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике, тем и количество теплоты, выделившееся в проводнике будет больше. Значит, нагревание проводника зависит от силы тока (I). Был проведен эксперимент. Были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества. Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаковая. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты.

-Итак , от чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Вывод: Количество теплоты, которое выделяется при протекании электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон, определяющий тепловое действие тока – ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА.

Работа с учебником.

-Как записывается закон Джоуля-Ленца?

Q=I²Rt

Q – количество теплоты — [Дж]

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

t – время – [c]

-Как формулируется закон Джоуля- Ленца?

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени.

С точки зрения закона сохранения энергии работа, которую совершает электрическое поле, создавая электрический ток в проводнике, равна количеству теплоту, выделяемому проводником с током.

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR следовательно A=IRIt что соответствует закону Джоуля-Ленца Q=I²Rt.

Автобиографическая справка.

Рассказать о английском физике Джеймсе Прескотте Джоулье (1818-1889 гг)

Родился 24 декабря 1818 г. в городе Солфорд (графство Ланкашир). Получил домашнее образование. По профессии был пивоваром. Внёс значительный вклад в исследование электромагнетизма и тепловых явлений, в создание физики низких температур, в обоснование закона сохранения энергии. В 1850 г. Джоуль был избран членом Лондонского королевского общества. Он являлся непревзойдённым экспериментатором. Опыты были просты по идее, но в каждом из них обязательно содержалась некая изюминка — тонкость, которая позволяла получать очень точные результаты. Умер 11 октября 1889 г. в городе Сейл (графство Чешир).

Русском физике Ленце Эмилии Христиановиче (1804 – 1865)

Эмилий Ленц родился 24 февраля 1804 года в Дерпте (ныне Тарту). В 1820 году он окончил гимназию и поступил в университет. Самостоятельную научную деятельность Ленц начал в качестве физика в кругосветной экспедиции на шлюпке «Предприятие» (1823-1826). В очень короткий срок он создал уникальные приборы для глубоководных океанографических наблюдений. В июле 1829 года он участвовал в первом восхождении на Эльбрус. Замечательной чертой Ленца как ученого было глубокое понимание физических процессов и умение открывать их закономерности. В 1836 году Эмилий Ленц был приглашен в Петербургский университет и возглавил кафедру физики и физической географии, в 1863 году был избран ректором университета. В числе его учеников были Д.И. Менделеев, К.А. Тимирязев, П.П. Семенов-Тян-Шанский. Совместно с Борисом Семеновичем Якоби Ленц впервые разработал методы расчета электромагнитов в электрических машинах. Открыл обратимость электрических машин. Кроме того, он изучал зависимость сопротивления металлов от температуры. Эмилий Христианович Ленц умер 10 февраля 1865 года.

-С помощью каких формул ещё можно найти количество теплоты, выделяемое проводником с током?

Выясним, какую из этих формул удобнее применять для последовательного, а какую для параллельного соединения проводников. Для этого вспомним законы различных видов соединения.

(Два ученика на доске записывают законы последовательного и параллельного соединения проводников).

Последовательное соединение: I=I₁=I₂; U=U₁+U₂; R=R₁+R₂

Параллельное соединение:

U=U₁=U₂; I=I₁+I₂; 1/R=1/R₁+1/R₂.

Мы видим, что при последовательном соединении не изменяется сила тока (I) , то для этого вида соединения проводников удобнее использовать формулу: Q=I²Rt.

При параллельном соединении проводников не изменяется напряжение (U), тогда для этого вида соединения проводников удобнее использовать формулу: Q=U²t/R.

Физкультминутка.

1. Закрепление

1) В чем проявляется тепловое действие тока?

(В нагревании проводника)

2) Как можно объяснить нагревание проводника с током?

(Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и передают им свою энергию)

4) Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?

(Q=I²Rt)

Решение задач

Давайте решим задачу на практике.

У вас на столе приборы. С их помощью мы рассчитаем количество теплоты, выделяемое проводником с током за 1 секунду. Но сначала вспомним правила техники безопасности.

1.Учащийся  соблюдает дисциплину, сохраняет тишину; не делает резких движений, чтобы не зацепить оборудование руками.  Учащийся без разрешения учителя не берёт приборы  и другое оборудование для лабораторных работ.

2.  Учащийся поддерживает  порядок на  своём рабочем месте в течение урока.

3.   Учащиеся используют источники тока напряжением не выше 42В переменного и не выше 110В постоянного тока.

4.   Производят  сборку  электрических цепей,  переключение их,  монтаж и ремонт электрических устройств только при отключенном источнике питания.

5.  Следят, чтобы изоляция  проводов была исправной, на концах проводов были наконечники.

6.   При сборке электрических цепей, провода располагают аккуратно, наконечники проводов плотно зажимают клеммами.

7.   По окончании работы необходимо отключить источник питания.

8.   Обнаружив неисправность в электрических устройствах, находящихся под напряжением,  немедленно  отключите источники питания и  сообщите об этом учителю.

9.   По окончании лабораторной работы  учащийся приводит в порядок рабочее место,  аккуратно складывает приборы и оборудование в  порядке, указанном учителем.

1. Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

Дано:

R=35 Ом

t=5 мин

I=5 А

Q= ?

Си

—

300 с

—

Решение:

Q=I²Rt

Q= (5A)^{2 .} 35 Ом ^. 300 с = 262500Дж =

= 262,5 кДж

Ответ: Q=262,5 кДж

2. Проволочная спираль, сопротивление которой в нагретом состоянии 55 Ом, включена в сеть напряжением 127 В. Какое количество теплоты выделит спираль за 1 мин?

Мини тест.

1. Чье имя носит закон, выражающий зависимость количества теплоты, выделяемого проводником с током, от силы тока и сопротивления?

А) Ампера. Б)Ома. В) Джоуля-Ленца.

1. Какая формула выражает закон Джоуля-Ленца?

А) Q=I²Rt Б) Q=UIt В)Q=Pt

3. Как зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током, от квадрата силы тока?

А) Прямо пропорционально. Б) Обратно пропорционально. В) Не зависит.

4. Как зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током, от сопротивления проводника?

А) Обратно пропорционально. Б) Прямо пропорционально. В) Не зависит.

5. Как зависит количество теплоты, выделяемое проводником с током, от времени?

А)Не зависит. Б) Обратно пропорционально. В) Прямо пропорционально.

Поменяйтесь листочками и выполните взаимопроверку.

Ответы: 1.В 2.А 3.А 4. Б 5.В.

Решить задачу (устно)

Какую работу совершит ток силой 5 А за 2 с  при напряжении в цепи 10 В?

(100 Дж)

     Вспомним некоторые вопросы, которые потребуются, чтобы изучить новую тему:

1. Какие три величины связывают закон Ома?

(I, U, R; сила тока, напряжение, сопротивление.)

2. Как формулируется закон Ома?

(Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению.)

3. Что представляет собой электрический ток в металлах?

(Эл-ий Ток в металлах представляет собой упорядоченное движение свободных электронов )

4. Какова зависимость силы тока от напряжения?

( Во сколько раз увеличивается напряжение в цепи, во столько же раз увеличивается и сила тока)

5. Как выразить работу тока за некоторое время?

             ( А=U*I*t )

6. Как рассчитать мощность электрического тока?

(P=U*I)

7. При каком соединении все потребители находятся при одной и той же силе тока?

(При последовательном соединении)

1. Новый материал.

На (слайде 4) изображены электроприборы(потребители электрического тока):

утюг, электроплитка, электрическая лампа, электрическая дрель, электрический чайник, паяльник
вопросы к учащимся:

Назвать приборы изображенные на слайде.

Какой прибор не вписывается в общий ряд? Уберите лишний.

Чем вы руководствовались, делая выбор?

Какое действие электрического тока проявляется в выбранных приборах?

(тепловое)

Выяснить, почему проводники нагреваются? (слайд 5)

Электрический ток в металлическом проводнике – это упорядоченное движение

электронов. Провод — это кристалл из ионов, поэтому электронам приходится «течь»

между ионами, постоянно наталкиваясь на них. При этом часть кинетической энергии электроны передают ионам, заставляя их колебаться сильнее. Кинетическая энергия

ионов увеличивается, следовательно увеличивается внутренняя энергия проводника,

и следовательно его температура. А это и значит что, проводник нагревается

От каких величин зависит нагревание проводника? (слайд 6)

Многочисленные опыты показывают, что чем больше сила тока в проводнике тем и количество теплоты, выделившееся в проводнике будет больше. Значит, нагревание проводника зависит от силы тока (I).

(Чем больший электрический заряд пройдет через поперечное сечение проводника в единицу времени, тем большее количество теплоты он выделит)

     Но не только сила тока отвечает за то, что выделяется большое количество теплоты.

Был проведен эксперимент.

(Были взяты 3 проводника одинаковой длины и площади поперечного сечения, но из разного вещества. Все проводники соединены между собой последовательно. Следовательно, сила тока на всех участках цепи одинаковая. Но при включении в цепь все 3 проводника выделили разное количество теплоты.

(Слайд 7)

Следовательно, количество теплоты зависит не только от силы тока, но и от того, из какого вещества изготовлен проводник. Точнее — от электрического сопротивления проводника (R)

(Сравнить удельное сопротивление проводников в таблице)

Вопр. Что нужно чтобы проводник нагревался сильнее?

Вывод: Чтобы проводник нагревался сильнее, он должен обладать большим удельным сопротивлением.

(Слайд 8)

От чего зависит количество теплоты в проводнике с током?

Вывод: Количество теплоты, которое выделяется при протекании  электрического тока по проводнику, зависит от силы тока в этом проводнике и от его электрического сопротивления.

Закон, определяющий тепловое действие тока – ЗАКОН ДЖОУЛЯ-ЛЕНЦА

Автобиографическая справка

 Рассказать о английском физике  Джеймсе  Прескотте  Джоулье (1818-1889 гг. )

и русском физике  Ленц Эмилий Христианович (1804 – 1865) 

(Слайд 9)

Как записывается закон Джоуля-Ленца

Q=I²Rt

Количество теплоты, выделяемое проводником с током, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления  проводника и времени.

Q – количество теплоты — [Дж]    

I – сила тока – [A]

R – сопротивление – [Ом]

t – время – [c]

Формулу, которую мы получили, в точности соответствует формуле, которую мы изучили ранее. Это формула работы электрического тока

A=UIt из закона Ома I=U/R следует U=IR  следовательно A=IRIt что соответствует закону Джоуля-Ленца Q=I²Rt

Вывод: Количество теплоты электрического  тока равно работе электрического тока.  

Q=A

1.  Закрепление (Систематизация знаний)

(Слайд 10)

1) В чем проявляется тепловое действие тока?

(В нагревании проводника)

2) Как можно объяснить нагревание проводника с  током?

(Движущиеся электроны взаимодействуют с ионами кристаллической решетки и передают им свою энергию)    

3) Какие превращения энергии происходят при   протекании тока через проводник?

(Электрическая энергия превращается во внутреннюю)

4) Как по закону Джоуля – Ленца рассчитать количество теплоты, выделяемое в проводнике?

                                   (Q=I²Rt)

1. Решение задач

       

(Слайд 11)

Определить количество теплоты, выделяемое проводником, сопротивление которого 35 Ом, в течении 5 минут. Сила тока в проводнике 5 А.

1.  Решение типовых задач по содержательным линиям экзаменационных работ ОГЭ 2016 года

(Слайды 12 – 18)

1.  Домашнее задание

(Слайд 19)

                   §53, вопросы на стр. 151, упр. 27(1-3).

Решение задач (последовательное и параллельное соединение проводников) – методическая разработка для учителей, Байбергенова Жанат Амангельдиновна

Цели обучения:	8.4.3.12 – рассчитывать электрические цепи, используя закон Ома для участка цепи в последовательном и параллельном соединении проводников. 8.4.3.2 – применять условные обозначения элементов электрической цепи и объяснять их назначение.
Цели урока:	Закрепить ранее изученный материал и решить задачи (уметь сравнивать два вида соединения и делать вычисления; уметь самостоятельно рисовать электрические схемы и собирать цепь; использовать закон Ома для участка цепи в последовательном и параллельном соединении).
Критерии успеха:	Учащийся достиг цели обучения, если правильно собирает последовательные и параллельные цепи; выполняет расчеты для тока и напряжения, используя закон Ома для участка цепи; вычисляет общее сопротивление цепи; делает правильные выводы.
Языковые цели:	Учащиеся могут: — устно рассказать о различиях последовательного и параллельного соединения; — объяснить, где используется параллельное и последовательное соединение, и выразить свои мысли, используя физические термины.
Привитие ценностей:	Воспитание ценностей (уважение, глобальное гражданство) посредством рассмотрения вопроса, влияющего на взаимодействие и взаимосвязь общин на местном уровне.
Межпредметные связи:	Химия.
Предварительные знания:	Учащиеся знают понятия электрический ток, сила тока, напряжение, сопротивление. Они знакомы с законом Ома для участка цепи, умеют собирать простые схемы электрических цепей.

 

Ход урока

Запланированные этапы урока	Запланированная деятельность на уроке	Ресурсы
Начало 1 урока 2 мин. 5–7 мин.	Организационный момент. В начале урока сделать акценты на: — концентрацию внимания учащихся; — совместно с учащимися определить цели урока/ЦО; — определить «зону ближайшего развития» учащихся, ожидания к концу урока. Сегодня наш урок на тему: «Решение на последовательное и параллельное соединение проводников». Наш урок будет в форме аукциона. Аукцион («auctio» (лат.) – продажа на открытом аукционе) – это метод продажи, при котором товары предварительно выставляются на проверку. Я выставляю типы заданий на аукцион, объявляю количество баллов за каждый тип. Вы предлагаете ответы, получаете за них баллы, которые будут суммироваться индивидуально для каждого из вас. В конце урока сумма баллов будет определять ваши достижения цели.  Разминка. Игра «Рулетка»  http://www.classtools.net/random-name-picker/  Учитель заранее в поле игры вписывает имена учащихся. Правила игры: Включают рулетку, и она выбирает ученика, который должен ответить на вопрос. Если ученик отвечает неверно, то он выбывает. Выигрывает оставшийся ученик.  ЦО: — 8.4.3.1 объяснять возникновение и условия существования электрического тока; — 8.4.3.4 объяснять физический смысл напряжения и применять формулу при решении задач; — 4.3.6 объяснять физический смысл сопротивления, его единицы измерения. Критерии успеха  Учащийся достиг цели, если… — верно отвечает на вопросы; — знает различия между силой тока, напряжением и сопротивлением; — знает, чем обусловлен электрический ток в металлах; — знает условия существования электрического тока; — знает закон Ома; — не шумит и не мешает ответам других учеников. Вопросы для аудитории  1. Чем обусловлен электрический ток в металлах? 2. Почему проводники нагреваются? 3. От чего зависит нагревание металлического проводника? Далее для продолжения хода игры учитель раздает карточки и применяет метод «Иерархии бриллиантов» (можно применять при объяснении темы на уроке для лучшего понимания и усвоения ключевых моментов. Он формирует навыки: совместной работы, критического мышления, принятия решений, ранжирования определенных вопросов и его обоснования). В данном случае метод направлен на определение приоритетов в выборе информации и идей на поставленный вопрос: 4. Какие условия необходимы для существования в цепи электрического тока? Далее: 1. Ученики разрабатывают или предварительно записывают на карточке или стикере девять идей в отношении определенного вопроса. 2. Ученики отбирают и располагают в верхнем поле одну наиболее приоритетную карточку. Далее, на последующих местах располагают карточки в следующем порядке: на втором месте – две карточки, на третьем – три карточки, на четвертом – две и на пятом, внизу – одна карточка, представляющая наименьший приоритет. Карточки образуют форму бриллианта. 3. Ученики должны стремиться к согласованности мнений, которая достигается совместным обсуждением порядка расположения карточек и его обоснования. Например, на 1 месте – наличие свободных электронов; на 2 месте – свободные электроны движутся упорядоченно, наличие электрического поля осуществляется источником тока; на 3 месте – разность потенциалов; на 4 месте – замкнутость электрической цепи; на 5 месте, внизу – нагревание проводника.	Учебный план и ИОП по предмету физика.   Карточки Презентация
Середина 1 урока 20 мин.	Основная часть. Аукционные задания. ЦО: рассчитывать электрические цепи, используя закон Ома для участка цепи в последовательном и параллельном соединении проводников. Форма деятельности: Индивидуальная работа. Дифференциация: Ученики решают задания из карточки и презентации, каждая задача оценивается в определенный балл (1 уровень – 0. 5–1 б; 2 уровень – 2 б; 3 уровень – 5 б). Оценивание: Ученики выполняют 80 % заданий из сборника задач. Начнем с «аукциониста» электрических соединений. (на экране интерактивной доски слайды со схемами соединений). Задание №1: На аукцион выставлены на выбор задачи пунктов А, Б по цене 0,5 балла и задача пункта В (достаточный уровень) по цене 1 балл. Решения этих задач потребуются в дальнейшем при рассмотрении более сложных задач. Время выполнения каждого задания не более 2 мин. А) Разобрать схемы по типу соединений Б) На какой схеме все лампочки соединены параллельно? (упр.1 из сайта https://bilimland.kz)	Презентация https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/postoyannyj-ehlektricheskij-tok/lesson/provodniki-v-ehlektricheskoi-czepi карточки с заданием
Конец 1 урока 11 мин.	В) Решите, какие из утверждений обеспечивают правильное описание системы, представленной ниже.  (упр.1) https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/postoyannyj-ehlektricheskij-tok/lesson/provodniki-v-ehlektricheskoi-czepi Учащиеся выполняют задачи в тетрадях и, получив ответ, поднимают руку. Учитель подходит к ним, проверяет и выставляет баллы за правильный ответ. Два ученика в это время решают задачи у доски. Через 2 мин проверяем решения на доске. Ученики у доски получают баллы в случае правильного решения. Итоги «аукциончика». Задачи «Аукцион хороших задач» Ученики вытягивают по жребию пункт задачи и решают (за каждую верно решенную задачу пунктов А-Б по 2 балла; пунктов С-Д по 3 балла). Время выполнения всех пунктов – 15 мин. Учащиеся выполняют задачу в тетрадях и, получив ответ, поднимают руку. Учитель подходит, проверяет и выставляет 2 балла за правильный ответ. Задание №2 А) Три проводника А, В и С, по которым протекают токи IА,IВ,IС, включены в цепь параллельно. По графику определите соотношения между токами, протекающими через эти проводники и сопротивлениями этих проводников (упр.2). https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/postoyannyj-ehlektricheskij-tok/lesson/provodniki-v-ehlektricheskoi-czepi Б) Определите общее соединение проводников.  Сопротивление одного резистора равно 1 Ом. 3. Мы продолжаем и у нас «Аукцион сложных задач». Это задание №3 на карточке, лежащей на столе. Правильное решение задачи оценивается в 5 баллов. Время решения 5–7 мин. Задание №3 ( схема в презентации) А) При напряжении в сети 180 В в люстре горит три лампочки, две из которых выключаются одним выключателем, а третья – другим выключателем. Сопротивление третьей лампочки – 300 Ом, а сопротивление двух других – 150 Ом. Б) Рассчитайте сопротивления в схемах. Выберите их из представленных и вставьте на соответствующие места. ( упр.1) https://bilimland.kz/ru/courses/physics-ru/ehlektrodinamika/postoyannyj-ehlektricheskij-tok/lesson/provodniki-v-ehlektricheskoi-czepi После выполнения учениками задания на доске показывается его решение.  Наконец, самое сложное задание для сегодняшнего урока выставлено на аукцион. 4. «Аукцион конкурсных заданий». Это задание №4 на карточке, лежащей на столе. (Заявка). Правильное решение каждого пункта задачи оценивается в 5 + 5 баллов (каждая верно собранная схема). Время выполнения – 15 мин. Формы и методы: Эксперимент. Выполнение практической работы. Учащиеся собирают схемы соединений.  Форма деятельности: Работа в парах или группах.   Формативное оценивание: Комментарий учителя. В зависимости от оснащения приборами, учитель в праве выбрать способ выполнения задания: либо с приборами, либо виртуально. Задание №4. Выполнение виртуального задания – https://bilimland.kz/ru/courses/simulyaczii/fizika А) Соберите цепь по схеме. Замыкая и размыкая ключи, выясните, как работает эта цепь. Б) Соберите схему соединения батарейки, двух лампочек и двух ключей, при которой включение и выключение каждой лампочки производится «своим» ключом, и начертите электрическую схему. В) Нарисуйте, а затем соберите схему соединения батарейки, лампочки, звонка и двух ключей, при которой лампочка загорается при включении звонка, но может быть включена и при неработающем звонке. Окончательные итоги. Максимальное количество решенных задач за урок.	Раздаточный материал: источники тока, ключи, электрические звонки, электронные платы, лампочки, соединительные провода, ноутбуки с подключением в сеть интернет
Конец урока	В конце урока учащиеся проводят рефлексию: — Что узнал, чему научился? — Что осталось непонятным? — Над чем необходимо работать? Домашнее задание: придумать задачу на смешанное соединение проводников.

 

Дифференциация – каким образом Вы планируете оказать больше поддержки? Какие задачи Вы планируете поставить перед более способными учащимися?	Оценивание – как Вы планируете проверить уровень усвоения материала учащимися?	Здоровье и соблюдение техники безопасности

 

Рефлексия по уроку	Используйте данный раздел для размышлений об уроке. Ответьте на самые важные вопросы о Вашем уроке из левой колонки.
Общая оценка Какие два аспекта урока прошли хорошо (подумайте как о преподавании, так и об обучении)? 1: 2: Что могло бы способствовать улучшению урока (подумайте как о преподавании, так и об обучении)? 1: 2: Что я выявил(а) за время урока о классе или достижениях/трудностях отдельных учеников, на что необходимо обратить внимание на последующих уроках?

 

Приложение 1.

Проводники в электрических цепях могут соединяться последовательно и параллельно.

При последовательном соединении проводников (рис. 1.9.1) сила тока во всех проводниках одинакова:

I1 = I2 = I.

 

Рисунок 1.9.1.
Последовательное соединение проводников

По закону Ома, напряжения U₁ и U₂ на проводниках равны:
U₁ = IR₁,   U₂ = IR₂.
Общее напряжение U на обоих проводниках равно сумме напряжений U₁ и U₂:
U = U₁ + U₂ = I(R₁ + R₂) = IR,
где R – электрическое сопротивление всей цепи. Отсюда следует:

R = R₁ + R₂.

При последовательном соединении полное сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных проводников.
Этот результат справедлив для любого числа последовательно соединенных проводников.
При параллельном соединении (рис. 1.9.2) напряжения U₁ и U₂ на обоих проводниках одинаковы:
U₁ = U₂ = U.
Сумма токов I₁ + I₂, протекающих по обоим проводникам, равна току в неразветвленной цепи: 
I = I₁ + I₂.

Рисунок 1.9.2.
Параллельное соединение проводников

Записывая на основании закона Ома

Приложение 2. 

Класс: 8

Лаб. 6. Изучение параллельного соединения проводников

1. Сборка электрической цепи и измерение ее основных параметров.
1. Соберите электрическую цепь согласно рисунку, не включая вольтметр. 

После проверки цепи учителем замкните ключ. Занесите в таблицу показание II амперметра. Можно ли утверждать, что ток силой II протекает по каждому из резисторов? Почему?
I₀ =;
U₀ =.
2. Подключите вольтметр поочередно в начале к одному из резисторов, потом к другому. Составьте таблицу измерений и запишите в нее показание U вольтметра обоих резисторов. Изобразите схему полной цепи. 
3. Подключите вольтметр к обоим резисторам сразу. Напряжение на каком из резисторов измеряет вольтметр? Запишите показания вольтметра.
4. Применяя закон Ома к разветвленному участку, определите и занесите в таблицу его сопротивление.

2. Проверка закономерностей параллельного соединения.
1. Занесите в таблицу паспортные значения R₁ и R₂ резисторов, указанные на их панельках, и по формуле вычислите и занесите в таблицу значение сопротивления разветвленного участка.
R=R₁⋅R₂ /R₁+R₂. 
2. Сравните рассчитанное значение R с сопротивлением участка, найденным по результатам измерений. Сделайте вывод.
R₁ (больше/меньше) R₀
3. Сравните значения силы токов I1, I2 в отдельных резисторах и значение силы тока II в неразветвленной части цепи. Сделайте вывод.
I₀ =

Контрольные вопросы:
1. Как соединены потребители электрической энергии в вашей квартире? Почему?
Электрическая энергия в квартире соединена параллельно, т. к. такое соединение позволяет подключить к источнику не зависимо друг от друга различные потребительские приборы, несмотря на их рабочий ток.
Чему равно сопротивление участка цепи, содержащего N параллельно соединенных одинаковых резисторов с сопротивлением каждый?
Сопротивление участка цепи, содержащего N параллельно соединенных резисторов сопротивлением: R₀=R₁/N.
Почему параллельное присоединение к участку цепи дополнительного резистора уменьшает сопротивление участка?
Потому что работа электрического тока на участке цепи зависит от перенесенного заряда и напряжения на этом участке. Ток начинает идти еще и по дополнительному резистору, что и уменьшает сопротивление. (Присоединение увеличивает площадь поперечного сечения участка цепи).

Суперзадание
Объясните, как переносом только одного провода с клеммы на клемму превратить параллельное соединение резисторов в последовательное. Какую роль в такой измененной цепи играет ключ?
Нужно перенести клемму с одного из резисторов на место перед ключом. Ключ играет роль включателя цепи.

последовательных и параллельных назначений | Блог PPM Works

Перейти к содержимому

Предыдущий Следующий

Как руководитель проекта, мы часто сталкиваемся с решением о том, как распределить ресурсы между несколькими проектами/задачами. Лучше сосредоточить свои ресурсы на одном проекте, полный рабочий день (т. е. 100% использование) до его завершения, или вам следует распределить свои ресурсы по нескольким проектам, работая над проектами/задачами параллельно? Это основной вопрос управления ресурсами: последовательные и параллельные назначения? Давайте рассмотрим плюсы и минусы каждого варианта и покажем, как настроить каждый вариант в соответствии с графиком вашего проекта.

Сценарий: У нас есть 3 проекта/задачи, которые необходимо назначить ресурсу. Каждый проект/задача оценивается в 160 часов работы.

Вариант 1: Последовательное назначение задач .

Последовательная обработка — это акт внимания и обработки одной задачи за раз. Проект/задачи выполняются последовательно, при этом ресурсы сосредоточены на одном проекте/задаче со 100% распределением. Ресурс перейдет к предыдущей задаче, когда задача более высокого уровня будет завершена.

 

 

 

Плюсы:

• Ресурс проекта может сосредоточить свои усилия на одной задаче за раз со 100% вниманием
• Обратите внимание, что вы завершите проект/задачу 1 и проект/задачу 2 до окончания 3-месячного периода. Заинтересованные стороны увидят выполненные задачи в конце каждого месяца.
• Все проекты/задачи должны быть завершены в конце трехмесячного периода

Минусы:

• Проект/задача 2 и проект/задача 3 не запущены в начале 3-месячного периода. Вам нужно будет сообщить заинтересованным сторонам, почему все задачи не были запущены немедленно, и управлять их ожиданиями.

Конфигурация Project Professional:

Для задач в рамках одного проекта:

1. Установите задачи в рамках проекта.
2. Убедитесь, что все задачи настроены для автоматического планирования. Для автоматического планирования щелкните вкладку «Задача», выберите все задачи и нажмите кнопку «Автоматическое расписание».

3. Установите предшественников в каждой задаче с типом Finish-to-Start (FS).

4. Чтобы назначить ресурс, нажмите кнопку

[Назначить ресурсы] на вкладке Ресурс. Выберите каждую задачу и назначьте ресурсу 100% единиц по умолчанию.

Для задач в нескольких корпоративных проектах в Project Server 2013: Подпишитесь на наш блог о зависимостях между проектами (ДОБАВИТЬ ССЫЛКУ) или введите их вручную, выполнив следующие действия.

1. Установите задачи по проектам.
2. Убедитесь, что все задачи настроены для автоматического планирования. Для автоматического планирования щелкните вкладку «Задача», выберите все задачи и нажмите кнопку «Автоматическое расписание»
.
3. Щелкните задачу, для которой вы хотите создать зависимость от внешнего предшественника.
4. Щелкните изображение кнопки сведений о задаче, а затем щелкните вкладку Предшественники.
5. В столбце ID введите имя проекта и идентификационный номер задачи внешнего предшественника, разделенные обратной косой чертой. Например, введите 00 Проект 1\1 для идентификатора задачи 1 в файле с именем 00 Проект 1.

Вариант 2: параллельное назначение задач .

Одновременная обработка всех задач. Проект/задачи выполняются параллельно, при этом ресурсы распределяются по всем трем проектам/задачам с выделением 33% для каждой задачи.

Плюсы:

• Вы можете сообщить заинтересованным сторонам, что все их задачи начались в первый день.
• Если у вас есть неконтролируемые задержки в задаче проекта, вы можете немедленно переориентироваться на другую параллельную задачу, пока другие задачи не будут приостановлены.
• Все проекты/задачи должны быть завершены в конце трехмесячного периода

Минусы:

• Ресурсы, распределенные между несколькими задачами в один и тот же день, могут иметь меньшую эффективность, поскольку переход от одной задачи к другой обычно происходит с задержкой. В итоге выполнение всех 3-х задач может занять больше 3-х месяцев.

Конфигурация Project Professional:

1. Установите задачи в рамках необходимых проектов.
2. Убедитесь, что все задачи настроены для автоматического планирования. Для автоматического планирования щелкните вкладку «Задача», выберите все задачи и нажмите кнопку «Автоматическое расписание».
3. Установите правило предшественника для одновременного запуска каждой задачи. В столбце «Предшественник» примените задачи с типом Start-to-Start (SS).

4. Введите сведения о задаче, дважды щелкнув задачу. В информации о задаче перейдите на вкладку «Дополнительно». На вкладке «Дополнительно» установите тип задачи на «Фиксированные единицы» и «Усилие».

При этом будет поддерживаться фиксированная работа (160 часов) и применяться установленный вручную процент использования назначения.

5. Чтобы назначить ресурс, нажмите кнопку [Назначить ресурсы] на вкладке Ресурс. Выберите каждую задачу и назначьте ресурс с установленным вручную 33% Единиц.

6. При необходимости обновите столбец «Работа», чтобы убедиться, что расчетный уровень трудозатрат точно назначен задаче.

Это увеличит продолжительность.

Если система выдает сообщение о проверке обновлений задач, обязательно выберите «Увеличить продолжительность, но оставить количество часов работы ресурсов в день (единиц) одинаковым».

Примечание: Это настройка проекта перед его запуском. Если в рамках задачи уже выполнена фактическая работа, убедитесь, что столбец «Фактическая работа» обновлен, и вы правильно указали количество оставшихся часов в столбце «Оставшаяся работа».

Сообщите нам свои мысли или свяжитесь с нами по любым вопросам.

Поиск в блоге:

Поиск:

Ссылка для загрузки страницы

Параллельные цепи — Полный набор инструментов

Параллельная цепь — полный набор инструментов

Объективы

1. Распознавать параллельную цепь, отличать ее от последовательной цепи, строить и/или интерпретировать принципиальную схему параллельной цепи.
2. Сравнить значения тока и электрического потенциала в различных местах (внутри и снаружи ветвей) в пределах параллельной цепи и объяснить принципы, лежащие в основе таких сравнений.
3. Рассчитать эквивалентное сопротивление параллельной цепи по значениям отдельных сопротивлений.
4. Для математического анализа параллельной цепи, чтобы связать значение тока в каждом резисторе с напряжением батареи и значениями сопротивления отдельных резисторов.
5. Математически проанализировать параллельную цепь и использовать уравнение закона Ома, чтобы определить падение напряжения на каждом резисторе и сравнить каждое из этих значений с напряжением батареи.

Чтения из учебного пособия по физике

1. Глава Current Electricity, Урок 4a — Символы электрических цепей и принципиальные схемы
   
2. Глава Current Electricity, урок 4b — два типа соединений
   
3. Глава Current Electricity, Урок 4d — Параллельные цепи

Интерактивные симуляторы

1. Конструктор цепей постоянного тока Nerd Island Studios
   
   В сотрудничестве с The Physics Classroom Nerd Island Studios выпустила iPad, планшет, Chromebook и мобильное приложение для исследования электрических цепей. Пользователи могут легко перетаскивать элементы схемы в рабочую область для создания схемы любого типа. Значения напряжения и сопротивления батареи можно легко изменить, предоставляя пользователям набор виртуальных схем, способный исследовать концепции схем. DC Circuit Builder сопровождается тремя различными удобными для занятий и готовыми к использованию заданиями, подготовленными The Physics Classroom.

    

2. Комплект для сборки цепи постоянного тока PhET
   
   Исследуйте основные взаимосвязи электричества в последовательных или параллельных цепях, перетаскивая провода, батареи, резисторы, лампочки и переключатели, чтобы построить модель цепи постоянного тока. Студенты могут проводить измерения с помощью реалистичного виртуального амперметра и вольтметра. «Щелкните правой кнопкой мыши», чтобы изменить сопротивление и наблюдать за эффектом. Примечание:  Вот дополнительная ссылка на упражнение с параллельными цепями, разработанное специально для симулятора PhET DC Circuit. http://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3466

    

3. Цепь резистора батареи PhET
   
   Исследуйте модель потока заряда и сопротивления в этом интерактивном моделировании очень простой схемы с батарейным питанием. Сопротивление и разность потенциалов можно отрегулировать, чтобы увидеть, как это влияет на ток. Также см. приведенную ниже ссылку на задание, созданное учителем, которое поможет учащимся использовать эту симуляцию. В этом упражнении они заполнят диаграммы для определения разности потенциалов и силы тока (при заданном сопротивлении) и построят графики зависимости напряжения от силы тока.
   http://phet.colorado.edu/en/contributions/view/3620

    

4. Сборка электрических цепей: создание принципиальных схем
   
   Хороший выбор для студентов, которые хотят раздвинуть границы со сборкой схем. Этот веб-сайт был разработан инженером-микроэлектронщиком из Норвегии, цель которого — поделиться наукой о построении схем без использования макетной платы. Он знакомит пользователей с бесплатным программным обеспечением под названием «Cadsoft Eagle», чтобы помочь им освоить основы построения цифровых схем.

Видео и анимация

1. Education Commons: Потенциальная разница и сопротивление — параллельная цепь

   В этом 13-минутном видео используются анимация и демонстрации, иллюстрирующие сопротивление в параллельной цепи. В нем исследуется, как измерить ток в цепи, и объясняется влияние на ток добавления дополнительных резисторов. Это может быть особенно подходящим для учащихся с ограниченными способностями к обучению или ограниченными навыками чтения.

    

2. Education Commons: потенциальная разница и сопротивление — расчеты схемы
   
   Это 13-минутное видео предоставляет обширную поддержку для использования принципиальных схем для расчета тока, проходящего через каждый резистор как в последовательных, так и в параллельных цепях. Может быть подходящим для учащихся, испытывающих затруднения, или для повторения концепций сопротивления во вводных курсах физики.

Лаборатории и исследования

1. Класс физики, Лаборатория, Серия против параллельной лаборатории

   Учащиеся исследуют последовательные и параллельные цепи очень концептуальным образом, чтобы определить, чем они похожи и чем отличаются. Исследуется эффект от удаления одной лампочки и эффект от добавления лампочки.

   
   

2. Кабинет физики, лаборатория, сравнение падений напряжения и токов в параллельной лаборатории

   Учащиеся используют амперметры и вольтметры для проведения измерений и исследования математических соотношений между ∆V, I и R для отдельных резисторов и цепи в целом.

   
   

3. Кабинет физики, Лаборатория, Лаборатория лампочек в параллельной цепи

   Учащиеся сравнивают относительную яркость, силу тока и разность электрических потенциалов (∆V) для лампочек с низким и высоким сопротивлением, помещенных вместе в последовательная схема. Должны быть предоставлены пояснения по наблюдению за яркостью.

Демонстрационные идеи

1. MIT Tech TV: Силы, действующие на провод с током. Демонстрация физики

   Иногда мы так много внимания уделяем обучению математике напряжения и сопротивления, что забываем показать нашим студентам силы, действующие на провод с током. Эта короткая демонстрация физики Массачусетского технологического института показывает два провода, подвешенных вертикально. Провода подключаются сначала последовательно, затем параллельно к аккумулятору 12в. Есть ли разница в том, как провода взаимодействуют последовательно и параллельно? Да. Параллельно провода притягиваются; последовательно они отталкиваются.

    

2. Вклад преподавателей PhET: Презентация набора для построения схем (Power Point)

   Набор из 13 слайдов Power Point для формирующего оценивания в классе по последовательным/параллельным схемам. Он был разработан учителем средней школы PhET, получившим золотую звезду, и к нему можно получить доступ в формате pdf для презентации или в виде документа Power Point с ответами, представленными в аннотациях.

Minds On Physics Интернет-модули:

Интернет-модули Minds On Physics представляют собой набор интерактивных модулей вопросов, которые нацелены на концептуальное понимание учащихся. Каждый вопрос сопровождается подробной справкой, в которой рассматриваются различные компоненты вопроса.

1. Электрические цепи, задание EC8 — Концепции параллельных цепей
2. Электрические цепи, задание EC10 — расчеты параллельных цепей

Ссылка: http://www.physicsclassroom.com/mop

Упражнения по построению концепции:

1. Уголок учебной программы, электрические цепи, параллельные цепи
2. Уголок учебной программы, электрические цепи, анализ цепей

Ссылка: http://www. physicsclassroom.com/curriculum/circuits

Упражнения по решению проблем:

1. Блокнот калькулятора, электрические цепи, задачи №20–№21, №29–№34

Ссылка: http://www.physicsclassroom.com/calcpad/circuits

Научное мышление:

1. Центр научных рассуждений, лаборатория электрических цепей, последовательных и параллельных соединений

Ссылка: http://www.physicsclassroom.com/reasoning/circuits

Связей в реальной жизни:

1. Видео TED Talks:  Эрик Гилер – Демонстрация беспроводного электричества 

   Разве не было бы здорово избавиться от всех этих проводов? Прошло 5 лет с тех пор, как это культовое видео попало на TED Talks, но его определенно стоит посмотреть студентам. В 2006 году группа физиков-теоретиков из Массачусетского технологического института разработала технологию, использующую резонансную передачу энергии для передачи мощности на расстояние. В нем используются специально разработанные магнитные резонаторы для передачи электрической энергии от источников питания. Студентам может быть интересно узнать, что технология была запатентована, а члены команды создали новую компанию (WiTricity). Ссылка ниже ведет на веб-сайт WiTricity и содержит краткое руководство по физике магнитного резонатора.
   
   http://www.witricity.com/pages/technology.html

    

Распространенное заблуждение:

1. Больше резисторов… Больше сопротивления?

   Учащихся беспокоит наблюдение, что добавление дополнительных резисторов к параллельной цепи снижает общее сопротивление этой цепи. Подчеркните учащимся, что результат получен благодаря тому факту, что было предоставлено больше путей или ветвей, позволяющих заряду течь от узла к узлу. Аналогия с платными дорогами, обсуждаемая на страницах учебника (урок 4b главы «Схемы»), часто является полезной моделью для понимания того, почему добавление все большего количества резисторов в ответвлениях снижает общее сопротивление и увеличивает скорость заряда.

Родственный PER (исследования в области физического образования)

1. Понимание учащимися резистивных электрических цепей постоянного тока , Engelhardt and Beichner, American Journal of Physics 72 (1), 98 (2004).

   В этой статье сообщается об использовании ПРЯМОГО диагностического теста (тест на определение и интерпретацию концепций резистивной электрической цепи) для анализа понимания учащимися концепций цепи постоянного тока. Исследователи обнаружили, что и старшеклассники, и учащиеся колледжей, особенно девушки, придерживались множества неверных представлений — даже после обучения. Основной источник заблуждений, по мнению авторов, заключается в путанице в отношении механизма, лежащего в основе электрических цепей, и значения «тока».

   Ссылка: http://www.ncsu.edu/per/Articles/Engelhardt&Beichner.pdf

В другом месте в Интернете:

1. TryEngineering: Использование закона Ома для создания делителя напряжения

   Полностью готовый план урока содержит схему проектирования и изготовления делителя напряжения — формы линейной схемы, способной создавать широкий диапазон выходных напряжений. Учащиеся изучают математические соотношения параллельных и последовательных резисторов при сборке светодиодов. Главный вопрос урока: как инженеры-электрики применяют закон Ома при проектировании электрических цепей?

    

2. Физические апплеты Орегонского университета: инструмент Circuit Tool

   Исследуйте ток в параллельной цепи, петле Кирхгофа, делителе напряжения или мосте Уитстона, перетаскивая батареи и резисторы на виртуальную хлебницу, а затем наблюдайте за током, отображаемым в амперах.

Стандартов:

A. Научные стандарты нового поколения (NGSS)

Ожидаемые результаты

• Старшая школа – HS-PS2-6    Сообщать научную и техническую информацию о том, почему структура молекулярного уровня важна для функционирования разработанных материалов или систем.
• High School – HS-PS3-2  – Разработка и использование моделей, иллюстрирующих, что энергию в макроскопическом масштабе можно объяснить как комбинацию энергии, связанной с движением частиц, и энергии, связанной с относительным положением частиц.

 
Ключевые идеи дисциплины  

• MS.PS2.B.i   Электрические и магнитные (электромагнитные) силы могут быть притягивающими или отталкивающими, а их величина зависит от величины задействованных зарядов, токов или магнитных сил, а также от расстояний между взаимодействующими объектами.
• HS-PS1.A.i    Структура и взаимодействия вещества в объемном масштабе определяются электрическими силами внутри и между атомами
• HS-PS3.A.i   Электрическая энергия» может означать энергию, хранящуюся в батарее, или энергию, передаваемую электрическими токами.
• HS-PS3.D.i   Хотя энергия не может быть уничтожена, ее можно преобразовать в менее полезные формы, например, в тепловую энергию в окружающей среде.

 

Концепции поперечного сечения

Причина и следствие: механизм и объяснение  –

• События имеют причины, иногда простые, иногда многогранные. Важнейшим направлением деятельности науки является исследование и объяснение причинно-следственных связей и механизмов, посредством которых они опосредованы.

 
Системы и модели систем

• Определение изучаемой системы (определение ее границ и создание явной модели этой системы) предоставляет инструменты для понимания и проверки идей, применимых в науке и технике.

 
Энергия и Материя

• Отслеживание потоков энергии и материи в системы, из них и внутри них помогает понять возможности и ограничения систем.

 
Научная и инженерная практика
Практика №2: Разработка и использование моделей

• Разрабатывать и/или использовать несколько типов моделей для механистического описания явлений
• Разработайте и/или используйте вычислительную модель для генерации данных для поддержки объяснений, прогнозирования явлений и анализа систем.

 
Практика №3: ​​Планирование и проведение расследований

• Планировать и проводить расследование индивидуально и совместно для получения данных, которые послужат основой для доказательств … и учитывать ограничения на точность данных
• Выберите соответствующие инструменты для сбора, записи, анализа и оценки данных.
• Собирайте данные о сложной модели или системе, чтобы определить точки сбоя или улучшить производительность по сравнению с критериями успеха или другими переменными.

 
Практика №4: Анализ и интерпретация данных

• Анализируйте данные с помощью инструментов, технологий и/или моделей, чтобы делать обоснованные и надежные научные заявления или определять оптимальное дизайнерское решение.
• Анализируйте данные, чтобы определить конструктивные особенности или характеристики компонентов предлагаемой системы, чтобы оптимизировать ее относительно критериев успеха.

 
Практика № 5. Использование математики и вычислительного мышления

• Создать и/или пересмотреть вычислительную модель или симуляцию явления, разработанного устройства, процесса или системы.
• Используйте математические и/или алгоритмические представления явлений или проектных решений для описания и/или поддержки утверждений и объяснений.
• Применять методы алгебры и функций для представления и решения научных и инженерных задач.
• Применяйте отношения, коэффициенты, проценты и преобразования единиц в контексте сложных задач измерения, связанных с количествами с производными или составными единицами измерения.

 
Практика № 6. Составление объяснений

• Построить и пересмотреть объяснение, основанное на действительных и надежных доказательствах, полученных из различных источников (включая собственные исследования учащихся, модели, теории, симуляции) и предположении, что теории и законы, описывающие мир природы, действуют сегодня так же, как и в прошлом. и будет продолжать делать это в будущем.

 
Практика №8: Получение, оценка и передача информации: Средняя школа

• Критически читать научную литературу, адаптированную для использования в классе, чтобы определить основные идеи или выводы и/или получить научную и/или техническую информацию для обобщения сложных доказательств, концепций, процессов или информации, представленных в тексте.
• Собирайте, читайте и оценивайте научную и/или техническую информацию из нескольких авторитетных текстов.
• Сообщать научную и/или техническую информацию или идеи в различных форматах (например, устно, графически, текстуально, математически).

 

Природа науки
Научные исследования с использованием различных методов: средняя школа

• Научные исследования характеризуются общим набором ценностей, которые включают: логическое мышление, точность, непредубежденность, объективность, скептицизм, воспроизводимость результатов и честное и этичное сообщение результатов.
• Научные исследования используют различные методы, инструменты и приемы для проверки и получения новых знаний.

 
B. Общие базовые стандарты по математике – 9-12 классы

Функции – Функции интерпретации

• F-IF. 4 — Для функции, которая моделирует взаимосвязь между двумя величинами, интерпретируйте ключевые характеристики графиков и таблиц с точки зрения величин и рисуйте графики, показывающие ключевые характеристики.
• F-IF.6 – Рассчитать и интерпретировать среднюю скорость изменения функции (представленной символически или в виде таблицы) за определенный интервал. Оцените скорость изменения по графику.

Линейные, квадратичные и экспоненциальные модели

• F-LE.1.b – Распознавать ситуации, в которых одна величина изменяется с постоянной скоростью за единицу интервала относительно другой.
• F-LE.5 – Интерпретация параметров линейной или экспоненциальной функции с точки зрения контекста.

 
C. Общие базовые стандарты английского языка/языковых искусств (ELA) – классы 9–12

Ключевые идеи и детали: старшая школа

• РСТ. 11-12.3 – точно следовать сложной многоступенчатой ​​процедуре при проведении экспериментов, проведении измерений или выполнении технических задач; анализировать конкретные результаты на основе объяснений в тексте.
• RST.11-12 – Определение центральных идей или выводов текста; суммировать сложные концепции, процессы или информацию, представленную в тексте, перефразируя их в более простых, но все же точных терминах.

Ремесло и структура – ​​старшая школа

• RST.11-12.5 – Определение значения символов, ключевых терминов и других слов и фраз, относящихся к предметной области, при их использовании в конкретном научном или техническом контексте, относящемся к текстам и темам для 11–12 классов.
• РСТ.11-12.6 – Анализировать цель автора при предоставлении пояснения, описании процедуры или обсуждения эксперимента в тексте, выявление важных вопросов, оставшихся нерешенными.

Интеграция знаний и идей – Средняя школа

• RST.11-12.9 – Синтезировать информацию из ряда источников (например, текстов, экспериментов, симуляций) для последовательного понимания процесса, явления или концепции, по возможности разрешая противоречивую информацию.

Диапазон чтения и уровень сложности текста – средняя школа

• RST.11-12.10  — К концу 12 класса читать и понимать научно-технические тексты в группе сложности текста 11-го класса CCR самостоятельно и профессионально.

D. Стандарты физики для колледжей (Heller and Stewart)

Стандарт 4: передача и хранение энергии
Задача 4.2: Взаимодействие электрических цепей и энергия

• Учащиеся понимают, что передача электрической энергии от источника электрического тока к электрическому устройству (устройствам) в цепи может изменить энергию, хранящуюся в системе. Все электрические устройства передают энергию из системы. Изменения энергии в системе зависят от свойств источника электроэнергии и электрических устройств в цепи. Электрические заряды, которые текут в цепи, находятся в проводниках цепи. Батарея или другой источник перемещает электрические заряды по цепи, но не создает электрические заряды.

Заявление о границах средней школы: учащиеся знакомятся с качественными представлениями о последовательных и параллельных цепях, электрическом токе как потоке заряда и идее о том, что заряды, которые текут, все время находятся в проводниках. Они развивают свои навыки построения и оценки аналоговых моделей.

Essential Knowledge M.4.2.1 — Взаимодействие электрических цепей происходит, когда источник электрической энергии соединяется с токопроводящими проводами в замкнутом контуре (замкнутая цепь) с электрическим устройством (например, лампочкой, двигателем), которое является приемником энергии. . Свидетельством взаимодействия является электрический ток в цепи.

Заявление о границах средней школы. В 9–12 классах учащиеся расширяют свои знания об электрическом токе, включая атомную модель электрического тока, и расширяют свои знания, включая разность потенциалов и закон Ома.

Основные знания H.4.2.1  — Электрический ток, который одинаков во всем контуре цепи, представляет собой количество заряда, протекающего через данное место каждую секунду. Единица измерения тока, ампер, равна одному кулону заряда в секунду (Кл/с).

Основные знания H.4.2.2  — Электрический заряд сохраняется в замкнутой системе, такой как электрическая цепь. В точке разветвления (переходе) ток, втекающий в разветвление, должен равняться полному току, вытекающему из разветвления.

Essential Knowledge H.4.2.3  — В атомном масштабе полезная аналоговая модель металлической проводимости имеет решетку из положительно заряженных ионов металла, которые более или менее закреплены внутри проводника, окруженного «морем» из подвижные отрицательно заряженные электроны.