в каком классе изучают правила кирхгофа

Методическая разработка урока «Правила Кирхгофа»

Разработка урока по электротехнике по теме

Разработал преподаватель ГБПОУ Псковской области «Псковский политехнический колледж» С.П.Чашина

Тип урока: урок формирования новых знаний.

— формирование представлений об элементах электрической цепи;

-формирование понятия о 1 и 2 правилах Кирхгофа;

-применение законов Кирхгофа для расчёта разветвлённых цепей;

— формирование чувства взаимопомощи, умения работать в парах;

— развитие самостоятельности мышления

-развитие творческих способностей

Оборудование: проектор, компьютер, презентация преподавателя.

Демонстрируется слайд №1 (Приложение №1)

Учитель: Знакомы ли нам такие цепи? Можем ли мы их рассчитать?

Учитель: А такие схемы мы можем рассчитывать? Демонстрируется слайд №2.

Учащиеся сравнивают предложенные схемы и делают вывод о необходимости дополнительных знаний для расчёта сложных электрических цепей.

2. Актуализация знаний и изучение нового материала.

Учитель: Для расчёта сложных электрических цепей применяют правила Кирхгофа.

Пока учащиеся записывают тему урока, учитель даёт краткую справку о Кирхгофе (слайд № 3)

Карьера Густава Кирхгофа во многом типична для немецкого физика XIX столетия. Германия позже своих западных соседей подошла к индустриальной революции и потому сильнее нуждалась в передовых технологиях, которые способствовали бы ускоренному развитию промышленности. В результате ученые, прежде всего естественники, ценились в Германии очень высоко. В возрасте двадцати одного года, он сформулировал основные законы для расчета токов и напряжений в электрических цепях, которые теперь носят его имя.

Середина XIX века как раз стала временем активных исследований свойств электрических цепей, и результаты этих исследований быстро находили практические применения. Базовые правила расчета простых цепей, такие как закон Ома, были уже достаточно хорошо проработаны. Проблема состояла в том, что из проводов и различных элементов электрических цепей технически уже можно было изготовлять весьма сложные и разветвленные сети. Кирхгофу удалось сформулировать правила, позволяющие достаточно просто анализировать самые сложные цепи, и законы Кирхгофа до сих пор остаются важным рабочим инструментом специалистов в области электронной инженерии и электротехники.

Кирхгофа правила- правила, устанавливающие соотношения для токов и напряжений в разветвленных электрических цепях постоянного тока. Сформулированы Кирхгофом в 1847.

Учитель: Для формулировки законов Кирхгофа, в электрической цепи выделяются узлы — точки соединения проводников и контуры — замкнутые пути из проводников. При этом каждый проводник может входить в несколько контуров (слайд № 4). Учащиеся записывают определения в тетрадь.

Электрическая цепь – совокупность электротехнических устройств, образующих путь для электрического тока.

Учитель: (слайд №5) Давайте на предложенной схеме назовём узлы, ветви, контуры.

(слайд № 6) Первое правило Кирхгофа вытекает из закона сохранения заряда и состоит в том, что алгебраическая сумма сил токов для каждого узла в разветвленной цепи равна нулю:

Токи, которые вытекают из узла, берутся с отрицательным знаком, а токи входящие в узел – берут со знаком +. Физический смысл этого закона прост: если бы он не выполнялся, в узле непрерывно накапливался бы электрический заряд, а этого никогда не происходит.

Учитель: (слайд № 7) Для объяснения правил нам потребуется рисунок на проекторе, зарисуйте его к себе в тетрадь.

Учащиеся записывают на доске 1 правило Кирхгофа для узлов А,В,С,Д.

Задание 1.Напишите 1 закон Кирхгофа для всех узлов. Для приведённой на рисунке цепи, в соответствии с первым законом выполняются следующие соотношения:

Правила Кирхгофа позволяют рассчитывать сложные электрические цепи, например, определять силу и направление тока в любой части разветвленной системы проводников.

Задание 2. (слайд № 8) Учитель: Сформулируйте задание к рисунку

Предположим, что ток в шестой ветви притекает к точке А. Используя первый закон Кирхгофа, составим уравнение

Отсюда

Знак минус означает, что принятое нами направление тока в шестой ветви неправильное, В действительности ток в этой ветви вытекает из точки А.

Задание 3. (Слайд №9). Учитель: Нарисуйте узел цепи, для которого справедлива формула
1 правила Кирхгофа I1 + I2 + I3 – I4 – I5 + I6 =0

Учитель: (Слайд № 10) Второе правило Кирхгофа можно сформулировать так: алгебраическая сумма падений напряжений по замкнутому контуру равна алгебраической сумме ЭДС вдоль этого контура.

(Слайд №11) Если направление тока совпадает с направлением обхода контура (которое выбирается произвольно), перепад напряжения считается положительным, в противном случае — отрицательным.

В соответствии со вторым законом, справедливы соотношения: (слайд № 12)

Этот закон также имеет простую физическую интерпретацию. Если бы это было не так, всякий раз, проходя через замкнутый контур, электроны приобретали или теряли бы энергию, и ток бы непрерывно возрастал или убывал. В первом случае можно было бы получить вечный двигатель, а это запрещено первым началом термодинамики; во втором — любые токи в электрических цепях затухали бы, а этого мы не наблюдаем.

Учитель: (слайд №13) Давайте теперь вернёмся к первой схеме, которая вас напугала в начале урока.

Задание 4. Записать 1 и 2 правила Кирхгофа для узлов и контуров (можно часть проговорить устно)

Самое распространенное применение законов Кирхгофа мы наблюдаем в последовательных и параллельных цепях. В последовательной цепи (яркий пример такой цепи — елочная гирлянда, состоящая из последовательно соединенных между собой лампочек) электроны от источника питания по серии проводов последовательно проходят через все лампочки, и на сопротивлении каждой из них напряжение падает согласно закону Ома.

В параллельной цепи провода, напротив, соединены таким образом, что на каждый элемент цепи подается равное напряжение от источника питания, а это означает, что в каждом элементе цепи сила тока своя, в зависимости от его сопротивления. Примером параллельной цепи является соединение ламп «лесенкой»: напряжение подается на шины, а лампы смонтированы на поперечинах. Токи, проходящие через каждый узел такой цепи, определяются по первому закону Кирхгофа.

3.Закрепление материала проходит в виде задач. Задачи разбираются у доски.

В конце урока учащиеся выполняют самостоятельную работу. (Слайды №14, 15)

1. Нарисуйте произвольный узел и для него запишите 1 правило Кирхгофа.

2. Запишите произвольную формулу 1 правила Кирхгофа и для неё нарисуйте узел цепи.

3. Выберите произвольный контур на рисунке и для него запишите второе

В результате работы на уроке преподаватель выставляет общую оценку.

5. Домашнее задание. Всем выучить правила Кирхгофа. Желающие находят материал о Кирхгофе и его работах в области электротехники (можно сделать сообщение, реферат, приготовить презентацию)

Источник

Урок на тему Законы Кирхгофа

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

П л а н у р о к а № 4 Дата____________

П 00. Профессиональный цикл

ОПД 13. Основы электротехники

Преподаватель: А.А. Гурьянов

— о первом законе Кирхгофа;

— о втором законе Кирхгофа;

— способах соединения проводников.

Сформировать у учащихся усидчивость, внимательность, аккуратность, ответственность; организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

Сформировать у учащихся навыки:

— выбирать методы расчета в зависимости от типа цепей тока;

— составлять уравнения Кирхгофа для расчета электрических цепей;

— составлять исходные уравнения для расчетов сложной цепи постоянного тока.

изучение нового материала.

ПК 1.2. Взаимодействовать с о специалистами смежного профиля при разработке методов, средств и технологий применения объектов профессиональной деятельности.

ПК 1.3. Производить модификацию отдельных модулей информационной системы в соответствии с рабочим заданием, документировать произведенные изменеия.

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

Учебник, компьютер, проектор, экран, интерактивная доска

Формирование новых понятий и способов действий.

Формирование умений и навыков.

1. Организационный момент.

Учет отсутствующих, проверка домашнего задания, сообщение темы и постановка целей урока.

2. Актуализация знаний.

1. Верно ли, что напряжение равно работе электрического тока?

2. От чего зависит сопротивление проводника?

3. Медный и стальной провода имеют одинаковые диаметр и длину. Какой из них сильнее нагревается при одной и той же силе тока?

4. Как определить длину мотка медной проволоки, не разматывая его?

5. Что представляют собой сверхпроводники?

6. Как зависит от длины кабеля электрическое сопротивление его жилы и сопротивление изоляции?

3. Формирование новых понятий и способов действий.

Электрическая цепь может иметь сложную форму, содержать несколько источников и большое количество потребителей электрической энергии, соединенных различными способами.

Характерными элементами такой цепи являются ветвь, узел и контур.

Ветвью электрической цепи называют участок, в котором ток в данный момент времени имеет одно и то же значение и изменяется одновременно и одинаково на всем про­тяжении участка. В частном случае ток может оставаться постоянным и одинаковым в пределах всего участка цепи, называемого ветвью.

Ветвь может содержать один или несколько последовательно соединенных источников ЭДС, может совсем не содержать источников ЭДС. Участки agf, af, ab и т.д. являются ветвями цепи, изображенной на рис. 1.7.

Точка электрической схемы, представляющая собой место соединения трёх или большего числа ветвей, называется узлом. В цепи, изображенной на рис. 1.7, четыре такие точки: a, b, d, /.

Замкнутая фигура, образованная ветвями электрической цепи, называется контуром. В рассматриваемой цепи можно выделить шесть контуров: afga, abdfa, bcdb, abdfga, abcdfa, abcdfga.

Первый закон Кирхгофа устанавливает, что алгебраическая сумма токов в узле равна нулю:

Первый закон Кирхгофа непосредственно следует из того факта, что ни в одном узле схемы не (происходит накапливания электрических зарядов, т.е. количество зарядов, притекающих к узлу в единицу времени, равно количеству зарядов, утекающих от узла.

На рис. изображен узел некоторой сложной цепи. Условимся токи, приходящие к узлу, считать положительными, а токи, уходя­щие от узла, — отрицательными. Тогда в соответствии с (1.15) мож­но написать уравнение

Если токи, имеющие знак минус, перенести в правую часть уравнения, то получим

Последнее равенство позволяет дать первому закону Кирхгофа несколько иную формулировку: сумма токов, приходящих к узлу равна сумме токов, уходящих от узла.

Сложная электрическая цепь, основные определения.

Источник

План урока _10_ законы Кирхгофа

Раздел долгосрочного плана: 10.3А Постоянный ток

Цели обучения, которые достигаются на данном уроке (ссылка на учебную программу)

знать законы Кирхгофа и оценивать связь с сохранением заряда и энергии.

— объяснить законы Кирхгофа для электрических цепей с

использованием законов сохранения энергии и заряда;

— рассчитывать сложные электрические цепи постоянного тока по I и II законам Кирхгофа;

— объяснять выбор направления протекания токов и обходов

-знает 1,2 закон Кирхгоффа;

— применяет 1,2 закон Кирхгоффа;

— анализируя направление тока в цепи, правильно определяет значение;

— делает математические расчеты.

Учащиеся смогут находить ЭДС, внутреннее сопротивление для смешанных электрических цепей

Специальная предметная лексика и терминология: ЭДС, внутреннее сопротивление источника тока

Полезное (-ые) устойчивое (-ые) выражение (-я)

Обучение всю жизнь;

Прямо пропорциональная и обратно пропорциональная зависимости (математика)

перейти от объяснительно-иллюстрированного способа обучения к деятельностному, при котором ребенок становится активным субъектом учебной деятельности.

Закон сохранения электрического заряда, закон Ома для полной цепи

Организационное начало урока

а) психологический настрой учащихся на урок;

б) постановка целей и задач урока;

в) сообщение плана урока;

г) определение целей обучения

(W) Актуализация опорных знаний

1. Что называется электрической цепь?

2. Из каких элементов состоит цепь?

3. Назвать основные элементы и вспомогательные.

4. Как сформулировать закон Ома для участка цепи?

Краткое изложение об этой электрической цепи выше и для чего величины сил тока в некоторых местах не равны/ равны.

Ответ: силы тока 1 и 5 равны, 3-4 равны, 2 разные, потому что они связаны между собой последовательно и параллельно.

(W) (G) учащиеся читают из учебника по физике » О законах 1-2 Кирхгофа»

Учитель объясняет содержание основного урока совместно с учащимися с презентацией.

Для замкнутого контура, проходящего через сопротивление 3 Ом:

1.6 В = 3 Ом I 1 + 2 Ом (I ₁ + I 2 ).

Для замкнутого контура, проходящего через сопротивление 6 Ом:

1.6 В = 6 Ом I 2 + 2 Ом (I 1 + I 2 ).

I 2 = 0.13 A и I 1 = 0.27 A.

Источник тока = I 1 + I 2 = 0.40 A.

Количество уравнений по законам Кирхгофа = количество неизвестных токов цепи, т.е. количеству ветвей цепи.

Источник

Урок по теме «Правила Кирхгофа»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Тема урока: Правила Кирхгофа (10 класс).

Способствовать формированию умения анализа и сравнения

Способствовать созданию условий для выработки самостоятельности принятия решений

Способствовать развитию навыков творческой и исследовательской работы

Способствовать самоопределению в любой ситуации

Воспитание ответственности за принятое решение

Тип урока: урок открытия новых знаний

Оборудование: карточки с заданием на интерактивной доске.

Самоопределение к учебной деятельности (мотивация)

Здравствуйте, ребята! Поднимите, пожалуйста, руки те из вас, кто в будущем будет поступать в технический вуз. Замечательно, абсолютное большинство! Значит, вы будете изучать сложные электрические схемы, находить распределение токов в цепи.

Актуализация прежних знаний и создание затруднений.

На интерактивной доске появляется электрическая схема, после чего предлагается записать закон Ома для данной цепи.

Затем на доске появляется следующая схема, где предлагается найти силу тока и его направление.

Ребята хорошо справляются с заданием, записывают в различной форме закон Ома для полной цепи, повторяют правило нахождения общей ЭДС, для цепей, содержащих несколько источников тока.

Учитель предлагает следующую схему, в которой надо найти силу тока, проходящего через вольтметр.

Учитель отмечает работу учащихся, которые быстрее всех справились с этими заданиями.

Построение проекта выхода из затруднения.

Учитель отмечает учащихся, которые наиболее активно участвовали в построении проекта выхода из затруднения.

Первичное закрепление с проговариванием во внешней речи.

На этом этапе ребята в парах проговаривают алгоритм решения задачи. Учитель сообщает, что данные правила расчета таких цепей впервые предложил немецкий физик Кирхгоф и замечает, что правила, предложенные вами, ничем не отличаются от правил Кирхгофа.

Самоконтроль с самопроверкой по эталону.

На этом этапе по созданному алгоритму решается задача, которая вызвала затруднение и проверяется по эталону. Решение задачи записывается на доске и каждый может сравнить свое решение с правильным решением.

Учитель оценивает учащихся, которые справились с решением задачи на отлично.

Включение в систему знаний и повторение.

Найти распределение токов в данных схемах, используя алгоритм.

Источник

План конспект на тему «Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа» 10 класс

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Тема урока:« Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа»

ФИО: Беккожин Марат Нурланович.

Образовательная цель – разъяснить закон Ома для участка цепи и для полной цепи постоянного тока, виды соединений источников электрической энергии в батареи и сформировать умения применять формулы в решении задач.

Развивающая цель – развивать у обучающихся умения наблюдать, анализировать, обобщать, сравнивать познавательные объекты, осуществлять самооценку и самокоррекцию учебной деятельности;

Воспитательная цель – развивать у обучающихся ответственность, трудолюбие, помочь им осознать ценность совместной деятельности.

Тип урока : урок изучения нового материала.

Форма проведения : фронтальная, индивидуальная.

Оборудование: ТСО – компьютер, проектор, экран.

Презентация – « Решение задач на закон Ома и соединение проводников ».

1. Организационный момент.(2 мин.)

Проверка готовности к уроку. Подготовка учащихся к работе на занятии.

2. Актуализация знаний.(2 мин.)

Что такое диэлектрики? Приведите примеры диэлектриков. ((Это тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженных тел к незаряженным. Резина, воздух, пластмасса и т.д.)

Что такое электрический ток?( упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил)

Постоянный электрический ток? ( Электрический ток называют постоянным , если сила тока и его направление не меняются с течением времени)

Что такое сила тока? ( скалярная физическая величина, равная отношению заряда, прошедшего через проводник, ко времени, за которое этот заряд прошел. )

Что такое плотность тока ?( векторная физическая величина, равная отношению силы тока к площади поперечного сечения проводника. )

Что такое электрическое сопротивление ( физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи )

Закон Ома для однородного участка цепи. ( сила тока для однородного проводника на участке цепи прямо пропорциональна напряжению на этом участке и обратно пропорциональна сопротивлению проводника. )

Закон Ома для полной цепи.( Сила тока в полной цепи равна отношению электродвижущей силы источника к сумме сопротивлений внешнего и внутреннего участка цепи )

Формула короткого замыкания.

3.Изучение нового материала.

Расчет разветвлённых цепей, например нахождение токов в отдельных ветвях, значительно упрощается, при пользовании правилами Кирхгофа.

Узлом разветвлённой цепи называется точка, в которой сходятся три или более проводника. Ток текущий к узлу считается имеющим знак (+ I ), из узла – знак (– I ).

Ветвью электрической цепи – называется участок цепи вдоль которого проходит один и тот же ток.

Первое правило Кирхгофа относится к узлам разветвлённых цепей.

.

Первое правило Кирхгофа вытекает из уравнения непрерывности, т.е. в конечном счёте, из закона сохранения заряда.

Второе правило Кирхгофа относится к любому, выделенному в разветвленной цепи замкнутому контуру.

Контур – любой замкнутый путь, который можно обойти, перемещаясь по любым ветвям цепи.

Алгебраическая сумма произведений сил токов в отдельных участках произвольного замкнутого контура на их сопротивления равна алгебраической сумме ЭДС, действующих в этом контуре.

.

Таким образом, второе правило Кирхгофа является следствием закона Ома для неоднородного участка цепи.

Составление системы уравнений

Правила Кирхгофа в каждом конкретном случае позволяют написать полную систему уравнений, из которых могут быть найдены, например, все неизвестные токи.

По 1 и 2 правилам Кирхгофа уравнений нужно составлять столько, сколько неизвестных величин, но надо следить, чтобы одни уравнения не являлись следствием других.

Независимыми контурами являются те, которые нельзя составить наложением уже рассмотренных контуров. Число независимых уравнений по второму правилу Кирхгофа оказывается равным числу наименьших разрывов, которые нужно сделать, чтобы нарушить все контуры. Для такого контура (рис. 23.2) число независимых уравнений, составленных по 2-ому правилу Кирхгофа – 3.
При составлении уравнений по правилам Кирхгофа необходимо поступать так:

Произвольным образом выбрать направление токов на всех участках цепи; действительное направление токов определяется при решении задачи. Если при расчётах искомый ток получается отрицательным, то его истинное направление противоположно выбранному.

Выбрать направление обхода контура. Произведение I _i × R _i считается положительным, если направление обхода и направление тока на данном участке совпадает, и считается отрицательным (– I _i × R _i ), если направление обхода и направление тока на данном участке не совпадают.
ЭДС берётся со знаком (+) если она действует в направлении обхода, или со знаком (–) если против.

Составить столько уравнений по 1 и 2 правилам Кирхгофа, сколько неизвестных, и решить систему уравнений.

Пример №1
Определить силу токов, текущих в ветвях, если ε ₁ = 1 В, ε ₂ = 2 В, ε ₃ = 3 В, r ₁ = 1 Ом, r ₂ = 0,5 Ом, r ₃ = Ом, R ₄ = 1 Ом, R ₅ = Ом.

Физическая система – электрическая цепь, в которой имеется несколько различных источников тока. Найти результирующую ЭДС невозможно и, следовательно, нельзя применить закон Ома для замкнутой цепи. В этом случае электрическая цепь может быть рассчитана с помощью правил Кирхгофа.

Сначала необходимо выбрать (произвольно) направления тока в ветвях (см. рис.). Если направление выбрано неверно, то в окончательном решении величина этого тока получиться отрицательной, а если верно – то положительной.

Применим первое правило Кирхгофа. Оно справедливо для узлов электрической цепи. В данной схеме узлов два: т. А и т. С.

Для узла А:

Для применения второго правила Кирхгофа необходимо выбрать (произвольно) условно-положительное направление обхода контура. Оно необходимо для определения знаков ЭДС и токов. Если направление ЭДС или тока совпадают с направлением обхода контура, то их считают положительными. В противном случае ЭДС или ток считают отрицательными. Следовательно: (если выбрать направление обхода против часовой стрелки)

Для контура ACDA : (направление обхода против часовой стрелки): Система уравнений (1 – 3) являются замкнутой, решая эту систему находим:

; ; .

Токи I ₁ и I ₂ получились отрицательными, это значит, что направления их случайно были выбраны ошибочно. Ток I ₃ положителен, следовательно, его направление выбрано правильно.

Ответ: ; ; .

Определить общее сопротивление цепи.

Задача № 4. В схеме представленной на рисунке e ₁ = 2,1 В, e ₂ = 1,9 В, R ₁ = 45 Ом, R ₂ = 10 Ом, R ₃ = 10 Ом. Найти силу тока во всех участках цепи. Внутренним сопротивлением элементов пренебречь.

Задача № 5. Три источника тока с ЭДС e ₁ = 11 В, e ₂ = 4 В и e ₃ = 6 В и три реостата с сопротивлениями R ₁ = 5 Ом, R ₂ = 10 Ом, R ₃ = 20 Ом соединены как показано на схеме. Определить силы токов I в реостатах. Внутреннее сопротивление источника пренебрежимо мало.

Что нового вы узнали на уроке? Что вызвало затруднение?

Подведение итогов. Выставление оценок за работу на уроке.

6. Домашнее задание.
§ 9.6, Упр.19 №4,5

Источник