Какими свойствами должен обладать металл из которого изготавливают спирали

изучение нового материала

Урок физики в 8-м классе «Лампа накаливания. Короткое замыкание.»

Цель урока: познакомить учащихся с использованием теплового действия тока на практике.

Демонстрации:                                  

• Устройство лампы накаливания.
• Нагревание проводников из разных веществ электрическим током.
• Устройство и принцип действия электронагревательных приборов .

Ход урока

1. Организационный момент:

• организация класса (проверка отсутствующих, проверка готовности учащихся к началу работы).

2. Проверка домашнего задания.

При изучении темы «Электрические явления» учащиеся изготавливают карточки с обозначениями изученных физических величин, которые используются при проверке домашнего задания

Учащиеся отвечают на вопросы и решают задачи:

l Какой вклад внес в физику Ленц Эмилий Христианович?

l По какой формуле можно расчитать работу тока?

l  Как формулируется закон Какой вклад в физику внес Джоуль Джеймс Прескотт?

l Джоуля – Ленца?

l Как можно объяснить нагревание проводника электрическим током?

l 1. какое количество теплоты выделится за 30 мин. Проволочной спиралью сопротивлением 10 Ом при силе тока 2 А?

l 2.В цепь источника тока включены последовательно три проволоки одинакового сечения и длины: медная, стальная и никелевая. Какая из них больше нагреется?

3. Изучение нового материала

Учитель. Любой проводник, по которому идёт электрический ток, нагревается. К этому выводу впервые пришли независимо друг от друга Джеймс Джоуль и Эмилий Христианович  Ленц. Этот опытный факт нашёл своё отражение в законе Джоуля-Ленца, который мы изучали на прошлом уроке. Сегодня нам предстоит ознакомиться с использованием теплового действия тока на практике. Мы с вами должны выявить общую закономерность всех нагревательных приборов и изучить устройство лампы накаливания. Но для начала нам нужно опытным путём выяснить, какой из проводников, имеющихся у вас на столах, при прохождении по нему тока нагревается сильней? Что для этого нужно сделать? Выслушав предложения, учитель подводит учащихся к демонстрации опыта, показывающего тепловое действие тока в цепи, состоящей из трёх последовательно соединённых проводников, обладающих разным удельным сопротивлением: медного, стального и никелинового. Ток во всех последовательно соединённых проводниках одинаков. Количество теплоты в проводниках разное. С помощью вольтметра учащиеся измеряют напряжение на концах каждого проводника и, используя закон Ома для участка цепи, рассчитывают сопротивление проводников. Из опыта делается вывод: нагревание проводников зависит от их сопротивления. Чем больше сопротивление проводника, тем больше он нагревается.

Учитель обращает внимание учащихся на тот факт, что длины и площади поперечного сечения проводников одинаковые. Значит, единственное отличие этих проводников – разные удельные сопротивления. Учащиеся делают вывод: чтобы проводник нагрелся сильней, он должен обладать большим удельным сопротивлением.

Используя данные таблицы 8 учебника, учащиеся предлагают вещество, подходящее для изготовления нагревательного элемента.

Постановка проблемных вопросов:

1.Удельное сопротивление вольфрама в два раза меньше, чем железа. Почему же именно вольфрам используется в качестве нити накала в электрических лампочках? именно поэтому предпочтение отдают именно ему.) Внимание учащихся заостряется на практическом применении материалов, обладающих большим удельным сопротивлением.

2. Почему нагревательные элементы не изготавливают из фарфора, у которого удельное сопротивление в миллиарды раз больше всех веществ, приведённых в таблице?

Учащиеся обобщают полученную информацию и отвечают на вопрос: «Какими свойствами должно обладать вещество, используемое для изготовления нагревательных элементов?»

Вывод: нагревательный элемент представляет собой проводник, обладающий большим удельным сопротивлением и высокой температурой плавления.

Учащимся предлагается на некоторое время стать изобретателями и предложить свой способ изготовления небольшого нагревательного элемента.

1. Рассмотрите электрическую лампу накаливания (рисунок).

Прочитав текст, пользуясь материалом §54 и рисунком 83 учебника, выделите основные элементы лампы накаливания.

Ответы учащихся:
а) Основными элементами электрической лампочки являются: стеклянная колба, нить накала (спираль), два проводка, цоколь с винтовой нарезкой.
б)

• Стеклянная колба.
• Спираль из вольфрама.
• Молибденовые держатели.
• Стеклянный или металлический штенгель.
• Вводы.
• Стеклянная лопатка.
• Цоколь.
• Носик.

Один из вариантов устройства лампочки:

Чтобы лампочку создать,
Нужно колбочку вам взять,
Выкачать оттуда воздух,
Поместить туда спираль.

Пользуясь материалом §54 и рисунками 84 и 85 учебника, ответьте на вопросы:

• Каково на ваш взгляд назначение каждой составляющей нагревательного элемента, обозначенной цифрами 1 – 3 на карточке для вашей группы?
• Какова роль элемента, обозначенного цифрой 4?
• Почему нагревательный элемент имеет такое сложное строение?

(Прямого ответа на этот вопрос в учебнике нет. Рассматривается случай, когда проводник в виде проволоки или ленты наматывается на пластинку из жароустойчивого материала (слюды, керамики). Учащимся предлагается более «усовершенствованный» нагревательный элемент, который большинство учащихся никогда не видели «изнутри» (рисунок)).

:
Нагревательный элемент электрического чайника состоит из трёх частей: внутреннего проводника 1, играющего роль нагревателя, слоя изолятора 2 и внешнего металлического корпуса 3. Цифрой 4 обозначен проводник для подвода электроэнергии.

Комментарий учителя:

Любой электронагреватель состоит из пары проводников с низким сопротивлением (для подвода энергии), соединенных проводником с высоким сопротивлением (собственно нагревателем), а в остальных местах разделенных изолятором. (Учащиеся записывают в тетрадь, схему зарисовывают.) При этом вся конструкция (по крайней мере в зоне нагрева) должна выдерживать рабочую температуру нагревателя. Такое сложное строение нагревательного элемента объясняется соблюдением безопасности использования электрических нагревательных приборов. Совсем недавно использовались электрические плитки с открытой спиралью. В случае выгибания спирали могло произойти соприкосновение спирали, например, с кастрюлей. В результате чего под напряжение мог попасть человек, дотронувшийся до такой кастрюли.

Учащимся предлагается рассмотреть рисунок и ответить на вопрос: почему утюг «чернеет» всегда в одном и том же месте?

Учащиеся могут предположить, что утюг «чернеет» в местах, где нагревательный элемент расположен наиболее близко.
Им предлагается обнаружить этот нагревательный элемент. Оказывается, в большинстве случаев это сделать не так-то просто. Убрав верхнюю часть утюга, учащиеся приходят к выводу, что он почти пустой. А нагревательный элемент скрыт в нижней части утюга (подошве) и имеет такую же особенность, как и нагревательный элемент электрического чайника – состоит из трёх слоёв (рисунок).

Короткое замыкание

4. Закрепление и обобщение изученного материала.
Учитель предлагает учащимся сформулировать основные выводы урока отмечает тот факт, что наука постоянно развивается, появляются новые материалы с совершенно уникальными, как нам кажется сегодня, свойствами. Работа с учебником §55.

5. Контроль знаний

Приведите примеры использования теплового действия тока на практике.

1. Что представляет собой нагревательный элемент электронагревательного прибора?
2. Какими свойствами должен обладать металл, из которого изготовляют спирали и ленты нагревательного элемента?
3. Какие известные вам материалы обладают необходимыми для нагревательного элемента свойствами?
4. Расскажите, как устроена современная лампа накаливания.
5. Зачем баллоны современных ламп накаливания наполняют инертным газом?
6. Вопросы к §55.

6. Запись домашнего задания. §54, §55, задание 8

7. Подведение итогов урока