Тайна электрического сопротивления

Городская конференция школьников

«Шаг в будущее, Юниор!»








Тайна электрического сопротивления




Авторы:
Королёв Владимир
МАОУ «СОШ №13»,
6 «А» класс

Урсол Валерий
МАОУ «СОШ №13»,
6 «А» класс

Руководители:
Маркин Иван Иванович,
учитель математики
МАОУ «СОШ №13»

Николаева Светлана Николаевна,
учитель физики
МАОУ «СОШ №13»















г.Усть-Илимск


Содержание

ВВЕДЕНИЕ.3
ГЛАВА I. Что такое сопротивление?...........................................................................................4
ГЛАВА II. Как измерить площадь поперечного сечения проводника?....................................5
ГЛАВА III. Методика проведения эксперимента...6
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..7
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ....8
ПРИЛОЖЕНИЯ
№1.I
№2II
№3...III
№4...IV






















Тезисы
В современном мире жизнь невозможна без применения электрического тока, который освещает квартиры, приводит в движение станки, транспорт, создает радиоволны, циркулирует во всех электрических цепях. В жизни мы имеем дело с множеством электрических приборов. Возможно, кто-то из нас свяжет свою жизнь с электротехникой.
Целью данной работы стала разработка рекомендаций для выполнения экспериментальных заданий по физике для учащихся 8 класса по теме «Сопротивления проводников».
Задачи:
проверить математическим путём зависимость сопротивления от длины проводника и площади его поперечного сечения;
определить экспериментально особенности этой зависимости;
провести эксперимент по методике Э.М.Бравермана;
разработать рекомендации для проведения лабораторной работы по теме «Сопротивление проводника».
В работе рассматриваются и обобщаются исследования известных ученых :Георга Ома, Алессандро Вольта, Андре Мари Ампера.
Самостоятельно проведен эксперимент по определению зависимости сопротивления проводника от длины и площади поперечного сечения. В основу проведения эксперимента легла методика известного ученого Э.М.Бравермана.
Мы предполагали, что сопротивление проводника будет меняться при изменении длины и площади поперечного сечения.
За основу мы взяли закон Ома HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15и формулу HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, так как математическим путём мы уже рассчитали зависимость сопротивления проводника от длины и площади поперечного сечения.
Сравнивая результаты, полученные математическим и экспериментальным методами, мы пришли к выводу, что прямая и обратная пропорциональная зависимости сохраняются. Но обнаружили расхождения в числовых значениях полученных сопротивлений. С чем это связано? Кроме того, при выполнении эксперимента, мы обнаружили, что проводники нагреваются. Почему это происходит?
Перспективу работы мы видим в проведении эксперимента, выявляющего зависимость сопротивления от температуры и материала, из которого изготовлен проводник, а также в изучении причин влияющих на точность проводимых измерений при определении сопротивления.
Введение

В жизни мы имеем дело с множеством электрических приборов, создающих комфорт, привыкаем к ежедневному применению электрической энергии и не придаём значение тому, что электрические приборы соединяются в сложные электрические цепи с помощью проводников. Работают над созданием таких электрических схем множество людей, так как в современном мире жизнь невозможна без применения электрического тока, который освещает квартиры, приводит в движение станки, транспорт, создает радиоволны, циркулирует во всех электрических цепях. Возможно, кто-то из нас, свяжет свою профессию с электротехникой, кто-то просто повысит интеллект, а кому-то наши рекомендации помогут в развитии творческого потенциала. Школьная программа знакомит нас с темой «Сопротивление проводников» только в восьмом классе. Лишь во время выполнения лабораторной работы ученики узнают о зависимости сопротивления проводника от силы тока и напряжения. Некоторые из них будут иметь возможность, опираясь на разработанную нами памятку, узнать больше о сопротивлении и понять его зависимость от длины и площади поперечного сечения проводника.
Цель работы: разработать рекомендации для выполнения экспериментальных заданий по физике для учащихся восьмых классов.
Задачи:
проверить математическим путём зависимость сопротивления от длины проводника и площади его поперечного сечения;
определить экспериментально особенности этой зависимости;
провести эксперимент по методике Э.М.Бравермана;
разработать рекомендации для проведения лабораторной работы по теме «Сопротивление проводника».









Глава I. Что такое сопротивление?
Однажды, летним днем, проходя в лесу по просеке, мы обратили внимание на линию электропередач. Провода провисали между вышками, потрескивали и тянулись далеко – далеко за горизонт. Кто – то из ребят спросил: «Интересно, а как проходит ток по такой длинной линии?» Мы заинтересовались явлением прохождения электрического тока по проводникам и решили понять, как это происходит. Изучая литературу по данному вопросу, мы нашли информацию о знаменитом ученом Георге Оме, который открыл зависимость силы тока от напряжения, а также с помощью многочисленных опытов доказал зависимость сопротивления проводников от длины, площади поперечного сечения и материала проводника. В справочной литературе мы нашли определение сопротивления – это основная электрическая характеристика, которая представляет собой меру противодействия проводника установлению в нем электрического тока [5
Расчитывается оно по формуле R=
··
·/µ, где
R сопротивление проводника

· – удельное сопротивление проводника, которое зависит от рода вещества

· - длина проводника
µ – площадь поперечного сечения проводника
Мы решили проверить сначала математическим путём зависимость сопротивления от длины проводника. Для этого мы провели расчеты сопротивления константановой проволоки неизменной площади поперечного сечения и разной длины.
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15R1 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
R2 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

R3 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Сопоставляя результаты, мы сделали вывод о следующей зависимости: сопротивление проводника уменьшается с уменьшением длины. Из справочной литературы по математике [1] мы узнали, что такой вид зависимости величин называется прямой пропорциональной (Приложение I, таблица 1). Затем таким же способом мы проверили зависимость сопротивления константановой проволоки одной и той же длины, но разного поперечного сечения.
R1 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
R2 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
R3 = HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15 HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Сравнивая результаты, мы сделали вывод о том, площадь поперечного сечения увеличивается, а сопротивление проводника уменьшается (Приложение II, таблица 2). Такая зависимость величин называется обратно пропорциональной.

Глава II. Как измерить площадь поперечного сечения проводника?
Мы решили проверить наши выводы опытным путем. Так как мы пока не изучаем физику, обратились за помощью к учителю физики. Получив консультацию, мы подумали над тем, как провести опыт и столкнулись с проблемой вычисления площади поперечного сечения. Размышляя о том, что, если разрезать провод, то в сечении будет круг, а это означает, что для расчета площади поперечного сечения нужно найти площадь круга S=HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER152
И снова проблема: провод очень тонкий и определить измерением радиус круга очень сложно. Возник вопрос: «А если определить диаметр проволоки? » Следовательно, формулу площади круга нужно преобразовать через диаметр. Так как HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, то HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
Опять проблема: как определить диаметр проволоки, ведь он так же очень мал. Снова размышления, поиски, чтение литературы. И, наконец, мы выяснили, что для того, чтобы определить диаметр проволоки, нужно ее намотать на круглый карандаш, измерить длину всего ряда и разделить на число витков. Рассчитав, таким способом диаметр проволоки, мы научились определять ее площадь поперечного сечения и смогли приступить к эксперименту.
Глава III. Методика проведения эксперимента.

Эксперимент мы начали проводить по схеме (Приложение II).
Мы предполагали, что сопротивление проводника будет меняться при изменении длины и площади поперечного сечения.
За основу мы взяли закон Ома HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15и формулу HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15, так как математическим путём мы уже рассчитали зависимость сопротивления проводника от длины и площади поперечного сечения.
Чтобы проверить наши предположения, нам нужно было собрать электрическую цепь по схеме (Приложения III) и включить поочередно проводники из одного и того же вещества, но 1) разной длины , 2) разной площади поперечного сечения.
Мы использовали следующее оборудование: источник тока, амперметр, вольтметр, проводники, ключ, проволоку 1) разной длины, 2) разной площади поперечного сечения.
Мы получили следующие результаты (Приложение I, таблицы 3 и 4).
Сравнивая результаты, полученные математическим и экспериментальным методами, мы пришли к выводу, что прямая и обратная пропорциональная зависимости сохраняются. Но обнаружили расхождения в числовых значениях полученных сопротивлений. С чем это связано? Кроме этого, при выполнении эксперимента, мы обнаружили, что проводники нагреваются. Почему это происходит?

Заключение.
В результате проведенной работы мы поняли, что сопротивление – это самая важная характеристика электрических цепей, которая находится в прямой пропорциональной зависимости от длины и в обратной пропорциональной зависимости от площади поперечного сечения проводника.
Перспективу работы мы видим в проведении эксперимента, выявляющего зависимость сопротивления от температуры и материала, из которого изготовлен проводник, а также в изучении причин влияющих на точность проводимых измерений при определении сопротивления. Современные технологии представляют много возможностей для проведения таких экспериментов.




















Список используемой литературы
1.Александрова Е.Б. Формулы и таблицы для школьников, абитуриентов, студентов. Физика, математика. Ростов н/Д, Феникс, 2005г.
2.Атанасян Л.С. Геометрия, 7-9: Учебник для общеобразовательных учреждений.
М.: Просвещение, 2003г.
3.Блудов М.И. Беседы по физике. М.: Просвещение, 1992г.
4.Браверман Э.М. Самостоятельное проведение учениками экспериментов для проверки теоретических прогнозов. Журнал «Физика в школе» № 3, 2000г.
5.Перышкин А.В. Физика. 8 класс. Учебник для общеобразовательных учреждений.
М.: Дрофа, 2005г.
6.Степанова Т.С. Математика Весь школьный курс в таблицах. Минск «Современная школа», 2008г.
































Приложение I

Таблица 1
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15№
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

1
0,5
0,5
0, 96
0,96

2
0,5
0,5
0,61
0,61

3
0,5
0,5
0,35
0,35




Таблица 2
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15№
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

1
0,5
0,35
0,5
0,35

2
0,5
0,35
1
0,175

3
0,5
0,35
1,5
0,117




Таблица 3
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15№
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

1
0,5
0,5
0,96
1

2
0,5
0,5
0,61
0,59

3
0,5
0,5
0,35
0,33




Таблица 4
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15№
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15
HYPER13 EMBED Equation.3 HYPER14HYPER15

1
0,5
0,5
0,35
0,33

2
0,5
1
0,35
0,15

3
0,5
1,5
0,35
0,08

Приложение II

HYPER13 SHAPE \* MERGEFORMAT HYPER14HYPER15















Приложение III


6. Сравнение предположений и выводов из эксперимента
Предсказания Данные опыта
а) а)
б) б)
Заключения
Заключение- 1: мои рассуждения верны полностью, частично, не верны.
Заключение-2: выдвинутое предположение доказано, не доказано.


3. Как я хочу проверить свое предположение.
План моих действий

5. Полученные результаты
а) Факты б) Показания приборов

4. Мне необходимы такие приборы и материалы

2. Рассуждения, на основе которых сделано предположение

1. Я предполагаю, что



Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation Native

Приложенные файлы

  • doc file7
    Размер файла: 122 kB Загрузок: 1