Цель урока: объяснить физическую природу зависимости сопротивления проводников от температуры; ввести понятие температурного коэффициента сопротивления и сверхпроводимости.
Задачи урока:
на основе демонстрации опытов объяснить увеличения сопротивления металлов от температуры и уменьшения у электролитов, получить формулу связи R от t ;
развитие речи, умения выражать и защищать свою точку зрения;
вовлечь всех учащихся в творческую работу;
Тип урока: комбинированный.
Формы организации урока: фронтальная, индивидуальная.
Методы: рассказ, демонстрация опытов, исследование, записи на доске, беседа.
Тип урока: комбинированный.
Формы организации урока: фронтальная, индивидуальная.
Методы: рассказ, демонстрация опытов, исследование, записи на доске, беседа.
Оборудование к уроку:
1) прибор для показа зависимости сопротивления металлов от температуры;
2) спиртовка, спичка;
3) раствор медного купороса;
4) амперметр постоянного тока;
Урок 184 (осн). Зависимость сопротивления металлов от температуры
7) источник постоянного тока.
8) ПК, мультимедиа-проектор, компьютерная презентация.
II. Фронтальный опрос (Слайд 1)
Электрический ток в металлах
а) Что называют электрическим током?
б) Сформулируйте закон Ома для полной цепи.
в) Перечислите хорошие проводники электрического тока.
г) Какой проводимостью обладают металлы? Чем это объясняется?
Носители свободных зарядов в металлах
— свободные электроны, которые упорядоченно перемещаются вдоль проводника под действием электрического поля с постоянной средней скоростью (из-за тормозного действия положительно заряженных ионов кристаллической решетки) (Слайд 4,5)
Металлы обладают электронной проводимостью.
III.Зависимость сопротивления проводника R от температуры:
а) Как можно рассчитать сопротивление проводника?
Различные вещества имеют разные удельные сопротивления (см. § 104).
Проблемный вопрос. Зависит ли сопротивление от состояния проводника? от его температуры? Выслушать мнение учащихся. Ответ должен дать опыт.
Если пропустить ток от аккумулятора через стальную спираль, а затем начать нагревать ее в пламени горелки, то амперметр покажет уменьшение силы тока. Это означает, что с изменением температуры сопротивление проводника меняется. (Опыт№1, рис 1.) Учащиеся наблюдают уменьшение накала спирали и уменьшение силы тока в цепи.
Вопросы учащимся: Как обьяснить данный опыт?
Как меняется сопротивление спирали в зависимости от температуры?
Выслушать рассуждения учащихся.
Увеличение сопротивления можно объяснить тем, при повышении температуры увеличивается скорость и амплитуда хаотического движения ионов кристаллической решетки металла и свободных электронов. Это приводит к более частым их соударениям, что затрудняет направленное движение электронов, то есть увеличивает электрическое сопротивление. (Слайд 7)
Закон Ома для участка цепи. Электрическое сопротивление проводника. 8 класс.
Если при температуре, равной 0°С, сопротивление проводника равно Rо, а при температуре t оно равно R, то относительное изменение сопротивления, как показывает опыт, прямо пропорционально изменению температуры t:
При нагревании размеры проводника меняются мало, а в основном меняется удельное сопротивление.
Удельное сопротивление проводника зависит от температуры:
где ρ0 — удельное сопротивление при 0 градусов,
α — температурный коэффициент сопротивления
( т.е. относительное изменение удельного сопротивления проводника при нагревании его на один градус)
Для металлов и сплавов
Обычно для чистых металлов принимается
Таким образом, для металлических проводников с ростом температуры
Рис 1
увеличивается удельное сопротивление, увеличивается сопротивление проводника и уменьшается электрический ток в цепи.
Сопротивление проводника при изменении температуры можно рассчитать по формуле:
где Ro — сопротивление проводника при 0 градусов Цельсия
t — температура проводника
α — температурный коэффициент сопротивления
Хотя коэффициент α довольно мал, учет зависимости сопротивления от температуры при расчете нагревательных приборов совершенно необходим. Так, сопротивление вольфрамовой нити лампы накаливания увеличивается при прохождении по ней тока более чем в 10 раз.
У некоторых сплавов, например, у сплава меди с никелем (константан), температурный коэффициент сопротивления очень мал: α ≈ 10 -5 K -1 . Удельное сопротивление константана велико: ρ ≈ 10 -6 Ом∙м. Такие сплавы используют для изготовления эталонных сопротивлений и добавочных сопротивлений к измерительным приборам, т. е. в тех случаях, когда требуется, чтобы сопротивление заметно не менялось при колебаниях температуры.
Вывод. Удельное сопротивление (соответственно и сопротивление) металлов растет линейно с увеличением температуры.
(Дополнительно.) У растворов электролитов оно уменьшается при увеличении температуры. (рис.2)
(Опыт №2.) Учащиеся наблюдают увеличение силы тока, проходящего через раствор медного купороса при нагревании раствора.
Вопрос учащимся: Как обьяснить данный опыт?
Выслушать мнение учащихся по наблюдаемому опыту.
Уменьшение сопротивления объясняется увеличением степени диссоциации и образованием свободных носителей зарядов
(Слайд 10)Рис. 2
IV. Явление сверхпроводимости
Сверхпроводимость — физическое явление, заключающееся в скачкообразном падении до нуля сопротивления вещества.
Сверхпроводник — вещество, которое может переходить в сверхпроводящее состояние.
Открытие низкотемпературной сверхпроводимости:
1911г. — голландский ученый Камерлинг — Онес
наблюдается при сверхнизких температурах (ниже 25 К) во многих металлах и сплавах;
при таких температурах удельное сопротивление этих веществ становится исчезающе малым.
(Слайды 11,12)
В 1957 г. дано теоретическое объяснение явления сверхпроводимости:
Купер (США), Боголюбов (СССР)
1957г. опыт Коллинза: ток в замкнутой цепи без источника тока не прекращался в течение 2,5 лет.
В 1986 г. открыта (для металлокерамики) высокотемпературная сверхпроводимость (при 100 К).
Трудность достижения сверхпроводимости:
— необходимость сильного охлаждения вещества
Применение явления сверхпроводимости (Слайд 13)
1)Экранирование
Сверхпроводник не пропускает магнитный поток, следовательно, он экранирует электромагнитное излучение. Используется в микроволновых устройствах, а также при создании установок для защиты от излучения при ядерном взрыве
— получение сильных магнитных полей;
— мощные электромагниты со сверхпроводящей обмоткой в ускорителях и генераторах.
НТСП магниты используются в ускорителях частиц и установках термоядерного синтеза
Интенсивно проводятся работы по созданию поездов на магнитной подушке. Прототип в Японии использует НТСП.
3)Передача энергии
4)Аккумулирование
Возможность аккумулировать электроэнергию в виде циркулирующего тока
5)Вычислительные устройства
Комбинация полупроводниковых и сверхпроводящих приборов открывает новые возможности в конструировании аппаратуры.
В настоящий момент в энергетике существует большая проблема
— большие потери электроэнергии при передаче ее по проводам.
Возможное решение проблемы:
при сверхпроводимости сопротивление проводников приблизительно равно 0 и потери энергии резко уменьшаются
Вещество с самой высокой температурой сверхпроводимости. В марте 1988 г. в Исследовательском центре компании ИБМ в Сан-Хосе, штат Калифорния, США, при температуре -148°С было получено явление сверхпроводимости. Проводником служила смесь оксидов таллия, кальция, бария и меди — Тl2Са2Ва2Сu3Оx.
1. Когда электрическая лампочка потребляет большую мощность: сразу после включения ее в сеть или спустя несколько минут?
2. Если бы сопротивление спирали электроплитки не менялось с температурой, то ее длина при номинальной мощности должна быть большей или меньшей?
V. Закрепление изученного материала методом решения задач. (Слайды 14-17)
1.Сопротивление медного провода при 0 0 С равно 4 Ом. Найдите его сопротивление при 50 0 С. Если температурный коэффициент сопротивления меди α = 4,3∙10 -3 К -1 .
2.(№864-Р). При какой температуре сопротивление серебряного проводника станет 2 раза больше, чем при 0 0 С?
3.(868 №) На сколько процентов изменится мощность, потребляемая электромагнитом, обмотка которого выполнена из медной проволоки. При изменении температуры от 0 до 30 0 С?
4. (№869-Р) На баллоне электрической лампы написано 220 В, 100 Вт. Для измерения сопротивления нити накала в холодном состоянии на лампу подали напряжение 2 В, при этом сила тока была 54 мА. Найти приблизительно температуру накала вольфрамовой нити
Ответ: уменьшится на 11%
Дополнительный материал к уроку
Металлический термометр сопротивления
Представляет собой резистор, выполненный из металлической проволоки или плёнки и имеющий известную зависимость электрического сопротивления от температуры. Наиболее распространённый тип термометров сопротивления — платиновые термометры. Это объясняется тем, что платина имеет высокий температурный коэффициент сопротивления и высокую стойкость к окислению.
Эталонные термометры изготавливаются из платины высокой чистоты с температурным коэффициентом не менее 0,003925. В качестве рабочих средств измерений применяются также медные и никелевые термометры. Действующий стандарт на технические требования к рабочим термометрам сопротивления: ГОСТ Р 8.625-2006 (Термометры сопротивления из платины, меди и никеля.
Общие технические требования и методы испытаний). В стандарте приведены диапазоны, классы допуска, таблицы НСХ и стандартные зависимости сопротивление-температура. Стандарт соответствует международному стандарту МЭК 60751 (2008). В стандарте впервые отказались от нормирования конкретных номинальных сопротивлений. Сопротивление изготовленного термометра может быть любым.
Промышленные платиновые термометры сопротивления в большинстве случаев используются со стандартной зависимостью сопротивление-температура (НСХ), что обуславливает погрешность не лучше 0,1 °C (класс АА при 0 °C). Термометры сопротивления на основе напыленной на подложку плёнки отличаются повышенной вибропрочностью, но меньшим диапазоном температур. Максимальный диапазон, в котором установлены классы допуска платиновых термометров для проволочных чувствительных элементов составляет 660 °C (класс С), для плёночных 600 °C (класс С).
Краткая теория сверхпроводимости.
Современная теория сверхпроводимости состоит в том, что при температурах, близких к нулю Кельвина, происходит особое взаимодействие между электронами (с порождением и поглощением фотонов), которое характеризуется притяжением между электронами. При таком взаимодействии фотонное притяжение электронов сильнее кулоновского отталкивания.
А поэтому все электроны проводимости образуют связанный коллектив, который не может отдавать энергию малыми порциями. Энергия коллективизированных электронов не расходуется на тепловые колебания ионов. А поэтому сопротивление проводника практически равно нулю. Критическая температура (при которой удельное сопротивление резко падает) для сверхпроводников находится по таблице. Сверхпроводники применяются для получения мощных электромагнитов в ускорительных приборах.
1.Г.Я.Мякишев. Б.Б. Буховцев, Н.Н. Сотский. Физика 10
2. А.П. Рымкевич. Сборник задач по физике
Источник: for-teacher.ru
—>Решение задач и примеров —>
22.10.2022
Для Беларуси возможно оплачивать только банковской картой выпущенной в России или через Webmoney Z.
Также для Беларуси можно оплачивать Банковской картой («Карта Весь мир»), QIWI, ЮMoney перейдя в раздел Решения заданий (digiseller) в меню сайта
23.08.2021
В Digiseller можно найти все решения, что и на fizmathim.ru Перейти в Магазин на Digiseller
Можно воспользоваться формой поиска по первым 3-4 словам. Способы оплаты: Банковская карта (РФ)(Visa/MasterCard/Мир) Казахстан (выбираете «Карта KZ» или «Карта RU/UA/KZ/Asia»), QIWI, ЮMoney, Webmoney, Unionpay, Alipay, Скины Steam
26.04.2019
— Все задачи оформлены в текстовом редакторе Microsoft Word, в PDF формате рассылаются решения отдельно.
— Ссылки действительны в течение 24 часов до первой попытки скачать (90 минут с момента первого скачивания).
05.02.2019
— При добавлении товаров в корзину на сумму выше 250 руб. и оформлении заказа активируется 5 % скидка на оплату.
— Ссылка на скачивание задач, приходит на указанный вами почтовый ящик при оформлении заказа и его оплаты. Дополнительная рассылка оплаченных заказов на E-mail производится в течение нескольких минут/часов, тема писем имеет вид «Заказ xxxxx». —>
—> —>Форма входа —>
При какой температуре сопротивление серебряного проводника станет в 2 раза больше чем при 0 °С
—> Купить задачу
Решенная задача по физике.
Раздел: Постоянный ток
Условие задачи:
При какой температуре сопротивление серебряного проводника станет в 2 раза больше, чем при 0 °С?
Подробное решение. Оформлено в Microsoft Word 2003. (Задание решено с использованием редактора формул)
Источник: fizmathim.ru
При какой температуре сопротивление серебряного проводника станет в 2 раза больше чем
Внимание Скидка 50% на курсы! Спешите подать
заявку
Профессиональной переподготовки 30 курсов от 6900 руб.
Курсы для всех от 3000 руб. от 1500 руб.
Повышение квалификации 36 курсов от 1500 руб.
Лицензия №037267 от 17.03.2016 г.
выдана департаментом образования г. Москвы
При какой температуре сопротивление серебряного проводника будет в 2 раза больше.
[email protected] в категроии Физика, вопрос открыт 13.06.2017 в 22:23
чем при 0 С? Температурный коэффициент сопротивление серебра 0.004 К ^-1
Источник: doc4web.ru