№ 36 сабақ. Сабақтың тақырыбы: Тізбек бөлігіне арналған Ом заңы. Электр кедергісі. Меншікті кедергі.

Сабақтың мақсаты:

1.      Білімділік мақсаты: Ток күшінің өткізгіш ұштарындағы кернеуге сызықты тәуелділігін тағайындау; тізбек бөлігіне арналған Ом заңын тұжырымдау; өткізгіштің электрлік кедергісі; меншікті кедергі ұғымдарын қалыптастыру.                                    

2.      Дамытушылық мақсаты: Оқушылардың білім деңгейін және білім мазмұнының тұрақтылығы мен оны игерудегі іскерлік пен дағдыны бақылау.                                    

3.      Тәрбиелік мақсаты: Адамгершілікке, ұқыптылыққа, алғырлыққа, отансүйгіштікке, табиғатты аялауға, сыйластық пен әдептілікке баулу.

Сабақтың түрі: жаңа білімді қалыптастыру.

Сабақтың әдіс-тәсілдері: Әңгіме, кітаппен жұмыс, демонстрация, жаттығулар орындау

Сабақтың көрнекіліктері:плакаттар, суреттер, үлестірме қағаздар.

Сабақтың барысы:

І. ДК. Ұйымдастыру кезеңі:  Сәлемдесу, отырғызу, түгендеу.

ІІ. ДК. Үй тапсырмасын тексеру, қайталау.

a)      Электр тогы дегеніміз не?

b)      Электр тоггы болу үшін қажетті шарттар.

c)      Электр тогын сипаттайтын негізгі физикалық шамалар.

d)      Электр тізбегі дегеніміз не?

ІІІ. ДК. Жаңа материалды қабылдауға әзірлік, мақсат қою. 

Бүгінгі негізгі мақсатымыз оқулық бойынша тізбек бөлігіне арналған Ом заңы, электр кедергісі, меншікті кедергімен танысу.

ІV. ДК.Жаңа материалды меңгерту:

Ом заңы

¤ткен параграфтарда тізбекте µтетін электр тогын сипаттайтын ‰ш шама — І ток к‰ші, U кернеу жєне R кедергі қарастырылды. Осы шамалардың арасында белгілі бір байланыс бар. Сол байланысты кµрсететін заңдылықты 1827 ж. неміс ғалымы Г. Ом  анықтаған, сондықтан Ом заңы деп аталады.  Кез-келген электр тізбегінде кедергі R жєне кернеуі U болатын бµлікті алайық (37-сурет). Ом заңы бойынша: Тізбек бµлігіндегі ток к‰ші осы бµліктің кернеуінің кедергіге қатынасына тең. Ом заңы математикалық т‰рде мына формуламен жазылады: 

Ом заңы тізбек бµлігінің кедергісі мен кернеуі µзгергенде ток к‰ші қалай µзгеретіндігін анықтауға м‰мкіндік береді.

1. Кедергі µзгермесе ток к‰ші кернеуге тура пропорционал: тізбек бµлігінің ±штарында U кернеу неғ±рлым жоғары болса, осы бµліктегі І ток к‰ші соғ±рлым кµп болады. Кернеуді бірнеше есе арттырып (немесе кемітіп) біз ток к‰шін сонша есе арттырамыз (немесе кемітеміз).

Осы заңдылықты тєжірибеде кµрсетейік. Ток кµзінен, шамнан, амперметрден жєне кілттен т±ратын тізбек қ±райық. (38, а-сурет). Ток кµзі ретінде кернеуін 4—12 В аралығында µзгертуге болатын қ±рылғы алайық. Єр т‰рлі кернеуге сєйкес ток к‰шін µлшеу арқылы токтың шынында да кернеуге пропорционал екендігіне кµз жеткізуге болады.

2. Кернеу т±рақты болса, онда ток к‰ші кедергіге кері пропорционал: тізбек бµлігінің R кедергісі неғ±рлым кµп болса, ондағы І ток к‰ші соғ±рлым аз.

Осы заңдылықты тексеру ‰шін қолданған тізбектегі шамды кедергілер жинағымен алмастырамыз. (38, б-сурет). Єр т‰рлі кедергілерге сєйкес ток к‰шін µлшеп, біз шынында да І ток к‰шімен R- кедергі кері пропорционалдық тєуелділікте екендігіне кµз жеткіземіз. Кедергіні азайтқанда ток к‰ші артады. Егер ток к‰ші осы тізбек ‰шін шекті мєннен артып кетсе, онда тізбектегі қ±ралдар істен шықса, ал сымдар қызып µрт шығуы м‰мкін. Қысқа т±йықталу кезінде осы жағдай орын алады. Қысқа т±йықталу деп тізбектің кернеуі бар екі н‰ктесін кедергісі µте аз қысқа µткізгішпен қосуды айтады. Тогы бар жалаңаштанған µткізгіштер бір-біріне тигенде, оларды ±қыпсыз жµндегенде, қ±растыру платаларында кµп шаң жиналғанда жєне электр қ±ралдарының ішіне жєндіктер кіріп кеткенде де қысқа т±йықталу орын алу м‰мкін.  Кедергіні тєжірибе арқылы анықтау єдісі Ом заңына негізделген. (14.1) формуладан.  Сондықтан тізбек бµлігінің R кедергісін анықтау ‰шін U мен І ток к‰шін µлшеп кернеуді ток к‰шіне бµлу керек. Осыған сєйкес тізбек кескіні 39-суретте кµрсетілген. Егер, керісінше тізбек бµлігінің R кедергісі мен І ток к‰ші белгілі болса, онда Ом заңын қолданып U кернеуді есептеуге болады. (14.1) формуладан U = IR 

Тізбек бµлігіндегі U кернеуді табу ‰шін, осы бµліктің І ток к‰шін R кедергіге кµбейту керек.

Георг Ом µзі ашқан заңы сипатталған "Электр тізбектерін теориялық зерттеу” – атты кітабын шығарып, былай деп жазды: "Қатігез єлемге баласының кµзін ашқанына қанағаттанатын, оның болашағын ойлайтын єкелік сезіммен қайырымды адамдарға арнаймын”. Єлем оған шынында да қатыгез болды. Осы кітап шыққан соң бір жылдан кейін бір журналда Омның ж±мыстары қатты сыналды. Мақалада "Єлемге кµзқарасы д±рыс адамдар б±л кітаптан бас тартуы керек. Себебі т‰зелмес қателердің жемісі болып табылатын б±л кітаптың негізгі мақсаты табиғаттың кереметтігін мойындамау”,– делінген.

Омға қарсы қатыгез жєне негізсіз айыптаулар µз ізін қалдырды. Омның теориясы қабылданбады. Ғылыми ж±мыстарын жалғастыру орнына ол µз уақыты мен қажыр-қайратын қарсыластарымен сµзталасқа жұмсауға мєжб‰р болды. Ол µзі жазған хаттарының бірінде: "Электр тізбектерінің шығуы маған кµп қасірет єкелді, сондықтан оның шыққан сағатына лағнет айтуға дайынмын”, –деді.

Бірақ б±л уақытша қиындық еді. Алғашқы болып Ресейде, одан кейін басқа елдер Ом теориясын толық мойындады. Ом заңы электр тізбектеріндегі ток пен кернеуді есептеу ережелерін айқындағанына таң қалған америка ғалымы Дж. Генри былай деді: "Мен Ом теориясын алғаш оқығанда, ол маған қара т‰нек қойнауындағы бµлмені жарықтандырған найзағайдай кµрінді”. Электр кедергісі

33-суретте єр т‰рлі µткізгіштері бар ќорап қосылѓан электр тізбегі кµрсетілген. Б±л µткізгіштердіњ жасалѓан материалы, ±зындыѓы жєне кµлденењ ќима аудандары єр т‰рлі. Осы µткізгіштерді кезекпен ќосып амперметрдіњ кµрсетуін баќылап отырсаќ, онда осы бір ток кµзі т±ѓанда ток к‰ші єр жаѓдайда єр т‰рлі болатынын кµреміз. ¤ткізігіштіњ ±зындыѓы артып, кµлденењ ќимасы кемісе ток к‰ші азаяды. Никелин µткізгішті ±зындыѓы мен кµлденењ ќимасы тура сондай нихром µткізгішпен ауыстырѓанда ток к‰ші кемиді. Б±дан єр т‰рлі µткізгіштер токќа єр т‰рлі кері әсер ететінін көреміз. Кері єсер ету ток тасымалдаушылардыњ зат бµлшектерімен соќтыѓысуынан пайда болады.

Электр тогына µткізгіштіњ кері єсерін сипаттайтын физикалыќ шаманы µткізгіштіњ электр кедергісі (немесе кедергі) деп атап, R єрпімен белгілейді: R — кедергі.

Кедергі ±ѓымын физикаѓа енгізген неміс ѓалымы Г. Ом ќ±рметіне ом (Ом) деп аталѓан. Кернеуі 1 В, ал ток к‰ші 1 А µткізгіштіњ кедергісі – 1 Ом болады. Егер кедергісі 2 Ом болса, тура сол кернеу мєнінде ток к‰ші 2 есе аз болады. Кедергі 3 Ом болѓанда – 3 есе азаяды.

Іс ж‰зінде басќа да кедергі бірліктері ќолданылады. Мысалы, килоом (кОм) жєне мегаом (МОм):

1 кОм = 1000 Ом, 1 МОм = 1000000 Ом.

Біртекті, ќимасы т±раќты µткізгіштіњ кедергісі, оныњ материалына, l ±зындыѓына жєне кµлденењ ќимасыныњ S ауданына тєуелді. Кедергі мына формуламен аныќталады.  М±ндаѓы ρ — µткізгіш жасалѓан заттыњ меншікті кедергісі. Белгілі бір заттан жасалѓан, ±зындыѓы мен кµлденењ ќима ауданы бірге тењ болатын µткізгіштіњ кедергісі, сол заттыњ меншікті кедергісі деп аталатын физикалыќ шама.

(12.1) — формуладан ХЖ-де кедергі бірлігі 1 Ом, аудан бірлігі –1 м², ал ±зындыќ бірлігі – 1 м болѓандыќтан меншікті кедергі бірлігі 1 Ом · м²/м, или 1 Ом · м.

Іс жүзінде жіњішке µткізгіштердіњ ќимасыныњ ауданы кµбіне квадрат миллиметрмен (мм²) келтіріледі. Б±л жаѓдайда меншікті кедергі бірлігін Ом• мм²/м деп алѓан ыњѓайлы. 1 мм² =0,000001 м² болѓандыќтан

1 Ом · мм²/м = 0,000001 Ом · м.

Єр т‰рлі заттардыњ меншікті кедергілері єр т‰рлі болады. Кейбір заттардыњ меншікті кедергілері 3- кестеде келтірілген. Б±л кестеде келтірілген мєндер 20 °С температураѓа сєйкес. (Температура µзгергенде заттыњ кедергісі µзгереді). Мысалы, темірдіњ меншікті кедергісі 0,1 Ом · мм²/м. Б±л темірден кµлденењ ќимасыныњ ауданы 1 мм², ±зындыѓы 1 м µткізгіш дайындасаќ, оныњ кедергісі 20 °С температурада 0,1 Ом болатынын кµрсетеді.

V. ДК.Оқытылып отырған оқу материалын бекіту немесе дағдыландыру жұмыстарын жүргізу.

18-жаттығу (2,8), 19-жаттығу (4, 7, 8)  есептерін шығарту.

VI. ДК. Оқытылып отырған оқу материалын қабылдаудағы оқушы түсінігін тексеру:

§38, 39 сұрақтарын талдау.

VII.ДК. Бағалау. Үй тапсырмасын беру: §38,39.  18, 19-жаттығулар есептерін шығару.