Кирхорф ережесі. Токтың жұмысы мен қуаты. Джоуль-Ленц заңы - Физика, 10 сынып, 65 - сабақ

Сабақтың мақсаты:

1. Білімділік мақсаты: Электр тізбегінің заңдылықтарын естеріне түсіріп, жаңа заңды тұжырымдайтын білім-білік дағдысын қалыптастыру шараларын жасау.
2. Дамытушылық мақсаты: өткен тақырыпты салыстыра отырып дамытуға жаттығу. 
3. Тәрбиелік мақсаты: тақырыпта баяндалған ережелер мен заңдылықтарды сауатты тұжырымдап, талдап, есеп шығаруда формулаларды дұрыс таңдауға жаттығу.

Сабақтың түрі: кіріктірілген сабақ.
Сабақтың әдіс-тәсілдері: электр схемасын зерттеу,  баяндау, есептер шығару.
Сабақтың көрнекіліктері: плакаттар, суреттер, электронды оқулық.
Сабақтың барысы:
І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:  
1. Сәлемдесу;
2. Оқушыларды түгендеу;
3. Сынып болмесінің тазалығын тексеру;
4. Оқушылардың сабаққа дайындығын тексеру (жұмыс орны, отырыстары, сыртқы түрлері);
5. Оқушылардың назарын сабаққа аудару.
ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.
А) теориялық білімдерін тексеру.
Ә) практикалық тапсырмаларын тексеру.
Б) есептерін тексеру.
ІІІ.ДК Білімді жан-жақты тексеру./ ІV. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою.  
1. Өткізгіштерді  тізбектей жалғастырудың белгілерін атаңыздар?
2. Өткізгіштерді  параллель жалғастырудың белгілерін атаңыздар?
3. Қандай тізбек тұйық тізбек деп аталады?
4. Тұйық тізбек үшін Ом заңын тұжырымдап жазыңдар.
18-жаттығу 5-есеп.
V. ДК.Жаңа материалды меңгерту:
Ток ж±мысы жєне қуаты
Тізбек бµлігінен µткен ток қандай ж±мыс атқарады? Оны анықтау ‰шін кернеуді еске т‰сірейік. (11.1) формулаға сєйкес U = A/q. Осыдан ж±мыс былай анықталады: A = qU,
м±ндағы А — ток ж±мысы, q — тізбек бµлігінен берілген уақыт ішінде µткен электр заряды. Соңғы теңдікке q=It µрнегін қойып алатынымыз: A = IUt,
Сонымен, тізбек бµлігіндегі ток ж±мысын табу ‰шін тізбектің осы бµлігіндегі U кернеуді І ток к‰шіне жєне ж±мыс атқарылатын t уақытқа кµбейту керек.Ток єсерін тек А ж±мыспен ғана емес, сондай-ақ Р қуатпен де сипаттайды. Ток қуаты уақыт бірлігі ішінде атқарылған ж±мысты кµрсетеді. Егер t уақыт ішінде А ж±мыс атқарылса, онда ток қуаты P=A/t болады. Осы теңдікке (18.2) µрнекті қойып, мынадай формула аламыз: P = IU.
Электр тогының Р қуатын табу ‰шін І ток к‰шін U кернеуге кµбейту керек. 
Бірліктердің халықаралық ж‰йесінде (ХЖ) ж±мысты джоульмен (Дж), қуатты – ваттпен (Вт), ал уақытты секундпен (с) µлшейді. Сонда
1 Вт = 1 Дж/с, 1 Дж = 1 Вт · с.
5-кестеде кейбір электр қондырғылардың қуаттарын киловатт бірлігінде (1 кВт=1000 Вт) келтірілген.
Ж±мыс істей алатын электрлік қ±ралдардың шекті қуатын есептейік. Т±рғын ‰йлерде ток к‰ші I = 10 А -ден аспайды, сондықтан U = 220 В кернеу ‰шін электрлік қуат мынаған тең: 
Р = 10 А · 220 В = 2200 Вт = 2,2 кВт.

Желіге бір мезгілде қосынды қуаты кµп қ±ралдарды қосқанда, ток к‰ші артып кетеді. Сондықтан олай қосуға болмайды. Т±рмыста ток ж±мысын (ж±мыс атқару ‰шін шығындалған электр энергиясын) электр санауышы деп аталатын арнайы қ±ралмен µлшейді. Санауыштан электр тогы µткенде оның ішінде жеңіл алюминий диск айналады. Оның айналу жылдамдығы ток к‰ші мен кернеуге пропорционал. Сондықтан оның берілген уақыттағы айналымдар саны бойынша осы уақыттағы атқарылған ж±мысты анықтауға болады. Санауышта ток ж±мысы киловатт- сағатпен (кВт · сағ) кµрсетіледі.
Қуаты 1 кВт электр тогының 1 сағат ішінде жасаған ж±мысы 1 кВт · сағ болады. 1 кВт = 1000 Вт, ал 1 сағ 3600 с болса, онда 1 кВт · сағ = 1000 Вт · 3600 с = 3 600 000 Дж.
Токтың жылулық єсері
Электр тогы µткізгіштен µткенде µткізгіш қызады. Б±л қ±былысты 1800 жылы француз ғалымы Антуан Фуркруа ашқан. Ол темір спираль арқылы ток ж‰ргізіп оны µте жоғары температураға дейін қыздырған. Токтың жылулық єсерімен 41 жылдан кейін ағылшын физигі Дж. Джоуль, тағы бір жылдан соң орыс ғалымы Э.Х. Ленц айналысқан. Олар мынадай қорытындыға келді
Тогы бар µткізгіш шығарған жылу мµлшері ток к‰шінің квадратының, µткізгіш кедергісінің жєне ток µткен уақыттың кµбейтіндісіне тең. 
Қазір б±л заңды Джоуль — Ленц заңы деп атайды. Математикалық т‰рде мына т‰рде µрнектеледі: Q = I²Rt. ¤ткізгіштің ток µткенде қызуы ток тасымалдаушы бµлшектердің жолында кездескен заттың атомдары, немесе иондарымен єсерлесуімен т‰сіндіріледі. Осы єсерлесулер нєтижесінде µткізгіштің ішкі энергиясы артып, ол қызады. Қызған µткізгіш µзі алған жылуды қоршаған ортаға береді. Джоуль — Ленц заңы анықтайтын жылу мµлшері осы энергия болып табылады. 
Джоуль — Ленц заңы тєжірибе ж‰зінде ашылған. Бірақ оның теориялық негізін де т‰сіндіруге болады.  Электр тогы µткізгіштен µткенде (18.2) µрнекпен анықталатын ж±мыс А= IUt атқарылады. Ал U=IR. Сондықтан: A = I²Rt.
Егер тогы бар µткізгіш тыныштықта болса жєне оның ішінде ешқандай химиялық реакциялар ж‰рмесе, онда барлық ж±мыс оның ішкі энергиясын арттыруға ж±мсалады. Б±л кезде тогы бар µткізгіш шығарған жылу мµлшері ток ж±мысына тең болып, сол µрнекпен анықталады. 
Ток к‰ші жоғары болса металл µткізгіш қатты қызып (к‰йіп) балқып кетуі м‰мкін. Осыған балқығыш сақтандырғыш ж±мысы негізделген. Ол электр тізбегінде шектен тыс кµп ток µткенде тізбекті автоматты т‰рде µшіруге арналған. Сақтандырғыштың шартты белгісі 2-кестеде келтірілген (§ 9 қара).
46-суретте радиоэлектрондық қ±ралдарда қолданылатын сақтандырғыш кµрсетілген. Оның негізгі бµлігі қалыңдығы белгілі токқа есептелген (0,5 А, 1 А, 2 А жєне т.с.с.) тез балқитын металдан (мысалы қорғасыннан) жасалған сым болып табылады. Егер ток к‰ші єр т‰рлі себеппен (мысалы қысқа т±йықталу кезінде) шекті мєннен асып кетсе, онда сым балқып тізбек ажыратылады. 
Т±рғын ‰йлердегі электр µткізгіштері 6 А немесе 10 А-ге есептелген. Оларды қорғауда қолданылатын сақтандырғыштар (тығындар) 47 а, б-суреттерде кµрсетілген. Бірінші жағдайда (47, а-суретті қара) жіңішке сым к‰йгенде ауыстырады, ал екінші жағдайда (47, б-суретті қара) тек балқығыш сымын ауыстыру керек.
VІ. ДК. Оқытылып отырған  оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру.
§9.6-9.8  дайындық сұрақтарын талдау.
VІІ. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.
Есеп шығарту.
VIІI.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §9.6-9.8  19-жаттығу 1-2 есептер, дайындық сұрақтары.