Питомий опір
1-й семестр
ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ЯВИЩА
2. Електричний струм
Урок 10/16
Тема. Питомий опір
Мета уроку: показати залежність опору провідника від його геометричних розмірів і матеріалу.
Тип уроку: комбінований урок.
План уроку
Контроль знань | 5 хв. | 1. Як виразити напругу на ділянці кола, знаючи силу струму в ньому і його опір? 2. Як виразити опір ділянки кола, знаючи напругу на його кінцях і силу струму в ньому? 3. Знайдіть за законом Ома опір ділянки кола. Чому не |
Демонстрації | 5 хв. | 1. Залежність опору провідника від його геометричних розмірів. 2. Залежність опору провідника від матеріалу, з якого він виготовлений |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Чому провідник чинить опір електричному струму? 2. Від чого залежить опір провідника? 3. Питомий опір провідника |
Закріплення вивченого матеріалу | 10 хв. | 1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі |
ВИВЧЕННЯ
1. Чому провідник чинить опір електричному струму?
Отже, ми раніше з’ясували, що до зменшення швидкості спрямованого руху електронів (а відтак, до зменшення сили струму) призводять дві причини: по-перше, дія електричного поля позитивно заряджених іонів кристалічних решіток; по-друге, вплив електричного поля електронів на сусідні електрони.
У результаті цього швидкість спрямованого руху електронів зменшується: провідник чинить опір електричному струму.
2. Від чого залежить опір провідника?
З’ясувавши причини, що обмежують силу струму в провіднику, переходимо до формулювання узагальнюючого визначення величини опору. Для цього виконуємо ряд дослідів із провідниками різних довжини, площі поперечного перерізу й матеріалу. Учні, аналізуючи отримані результати, самостійно доходять висновку, що:
O опір провідника прямо пропорційний площі поперечного перерізу і залежить від матеріалу.
Якщо позначити опір провідника буквою R, його довжину буквою l, а площу поперечного перерізу – S, то
3. Питомий опір провідника
Позначимо коефіцієнт, що характеризує електричні властивості речовини, з яких виготовлений провідник, буквою?. Цей коефіцієнт називається питомим опором речовини. Тоді
Звідки одержуємо:
O Фізична величина, що називається питомим опором речовини, показує, який опір має зроблений з цієї речовини провідник довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1м2.
Оскільки одиницею опору є 1 Ом, одиницею площі поперечного перерізу – 1м2, а одиницею довжини – 1 м, то одиницею питомого опору буде:
Зручніше виражати площу поперечного перерізу провідника у квадратних міліметрах. Тоді одиницею питомого опору буде:
На завершення уроку необхідно познайомити учнів з таблицею питомих електричних опорів деяких речовин. Оскільки опір металевих провідників залежить від температури (він збільшується при підвищенні температури), то в таблиці наводяться значення питомих опорів для температури 20 °С.
З таблиці випливає, що срібло і мідь – кращі провідники електрики. Для нагрівальних елементів зручно використовувати речовини великого питомого опору, наприклад, ніхром.
Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу
– Як залежить опір провідника від його довжини і від площі поперечного перерізу?
– Як показати дослідним шляхом залежність опору провідника від його довжини й площі поперечного перерізу?
– Як можна показати, що опір провідника залежить від роду речовини, з якого він виготовлений?
– Питомий опір нікеліну 
Що це означає?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1. Якісні питання
1) Який опір мідного проводу довжиною 1 м і площею поперечного перерізу 1мм2?
2) Наявні два мідних дроти однакової довжини. В одного площа поперечного перерізу 1мм2, а в іншого – 5 мм2. У якого дроту опір менший і в скільки разів?
3) У яких випадках і де використовують провідники з малим (великим) питомим опором?
4) Довжина одного проводу 20 см, іншого – 1,6 м. Площа перерізу й матеріал проводу однакові. У якого проводу опір більший і в скільки разів?
2. Навчаємося розв’язувати задачі
1) Знайдіть довжину проводу для нагрівача електроплитки. Діаметр проводу 0,5 мм, а його опір за кімнатної температури має складати 48 Ом.
Розв’язок. Площа поперечного перерізу проводу 
. З формули для опору 
одержуємо 
звідки 
Перевірка одиниць величин:
Підставляємо числові дані:
2) У лабораторних роботах використовуються мідні з’єднувальні проводи, площа перерізу яких дорівнює 1мм2. Сила струму в них досягає 2 А. Яка напруга на такому проводі, якщо його довжина дорівнює 10 см?
Розв’язок. Напругу на цьому проводі знайдемо по закону Ома 
Опір кожного з’єднувального проводу знайдемо за формулою: 
Тоді 
Перевірка одиниць величин:
Підставляємо числові дані:
3) Ртуть заповнює скляну трубку із внутрішнім перерізом 1 мм2 і має опір 2 Ом. Обчисліть довжину стовпчика ртуті в трубці.
Що ми дізналися на уроці
– Опір провідника прямо пропорційний довжині, обернено пропорційний площі поперечного перерізу і залежить від матеріалу.
– Фізична величина, що називається питомим опором речовини, показує, яким опором володіє зроблений з цієї речовини провідник завдовжки 1 м і площею поперечного перерізу 1 м2.
Домашнє завдання
1. Підр.: § 12.
2. Зб.:
Рів1 – № 6.6; 6.7; 6.8; 6.10; 6.11.
Рів2 – № 6.33; 6.34; 6.35; 6.37, 6.39.
Рів3 – № 6.54; 6.55, 6.56; 6.57; 6.58.
3. Д.: підготуватися до самостійної роботи № 5.
Задачі із самостійної роботи № 5 “Електричний опір. Питомий опір”
Середній рівень
1. Обчисліть опір алюмінієвого дроту завдовжки 80 см і площею поперечного перерізу 0,2 мм2.
2. Опір провідника перерізом 4 мм2 дорівнює 40 Ом. Який переріз повинен мати провідник тієї самої довжини і з такого самого матеріалу, щоб його опір був 100 Ом?
Достатній рівень
1. а) Наявні два дроти однакових перерізу й довжини. Один дріт – з міді, інший – з нікеліну. Який з них має менший опір? Чому? У скільки разів?
Б) У скільки разів відрізняються опори двох алюмінієвих проводів, якщо один з них має в 6 разів більшу довжину й у 3 рази більшу площу поперечного перерізу, ніж інший?
2. а) Чому провідники мають опір? Чому опір різних провідників різний?
Б) Із двох відрізків дроту перший у 8 разів довший, але другий має вдвічі більшу площу поперечного перерізу. Наскільки велике відношення опорів цих відрізків?
Високий рівень
1. На котушку електромагніта намотаний мідний провід перерізом 0,03 мм2 і довжиною 200 м. Знайдіть опір обмотки та її масу.
2. Потрібно виготовити провід завдовжки 100 м й опором 1 Ом. У якому випадку провід буде легшим: якщо його зробити з алюмінію чи з міді? У скільки разів?
