Постоянный электрический ток · урок 13 из 20

Электрические цепи и потребители электрической энергии в быту

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R04 · PHY8-048

Паспорт: R04 «2.2 Постоянный электрический ток» (20 ч), урок 13/20, единица R04.15 «Электрические цепи и потребители электрической энергии в быту». Тип урока — Н (новый материал).
Хронометраж (45 мин): цели 1 (сл. 2) · актуализация 5 (сл. 3) · проблема и новый материал 16 (сл. 4–10) · закрепление 18 (сл. 11–16) · рефлексия 3 и ДЗ 2 (сл. 17).
Опора — уроки PHY8-045 (соединения проводников), PHY8-046 (работа и мощность тока), PHY8-047 (закон Джоуля–Ленца). Короткое замыкание и предохранители — следующий урок PHY8-049, сегодня их не разбирать.
Если есть возможность — принести настоящий бытовой прибор с табличкой (фен, чайник) или фото квитанции за электроэнергию.

R04.15

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Объяснять схему квартиры

почему приборы соединены параллельно (REQ-1.15)

Характеризовать приборы

нагревательные, осветительные, счётчик энергии (ПР-1, REQ-1.14)

Рассчитывать

силу тока, сопротивление, расход энергии в кВт·ч и его стоимость (REQ-1.7)

Соблюдать безопасность

при обращении с бытовыми приборами (ПР-1, REQ-1.16)

ПР-1 (фрагмент): «характеризовать принципы действия изученных приборов и технических устройств … (… счетчик электрической энергии, электроосветительные приборы, нагревательные электроприборы (примеры) …)»; «приводить примеры … практического использования физических знаний в повседневной жизни для обеспечения безопасности при обращении с приборами и техническими устройствами».
REQ-1.15: «составлять схемы электрических цепей с последовательным и параллельным соединением элементов, различая условные обозначения элементов электрических цепей». REQ-1.7: «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия…». Элементы кодификатора EL-7.13 «Электрические цепи и потребители электрической энергии в быту», EL-7.22 (счётчик, осветительные и нагревательные приборы).
Виды деятельности строки R04: «Анализ ситуаций последовательного и параллельного соединения проводников в домашних электрических сетях», «Объяснение устройства и принципа действия домашних электронагревательных приборов».

повторение: R04.12–R04.14

Вспомним

Параллельное соединение и мощность тока

1. Что одинаково у $R_{1}$ и $R_{2}$ ?

напряжение $U$

2. Как найти мощность тока?

$P = U I$

3. Работа тока за время t?

$A = U I t = Pt$

4. Закон Джоуля–Ленца?

$Q = I^{2} Rt$

R04.15

Проблема

Одна лампа перегорела. Что с другой?

R04.15

Новый материал

Как соединены приборы в квартире

на каждом приборе — 220 В

включаются независимо

все токи идут через счётчик

Условные обозначения: лампа — круг с крестом, нагревательный элемент — резистор (прямоугольник), двигатель — круг с буквой M, ключ — разомкнутый у утюга. Счётчик стоит в общей цепи, до разветвления.
Вопрос: почему утюг выключен, а остальные работают? (Его ветвь разомкнута, остальные ветви замкнуты.) Что будет, если прибор рассчитан на 220 В, а включить два таких последовательно? (На каждом по 110 В — работают плохо.)
Розетка — это место, где ветвь подключают к двум проводам сети; вилка прибора замыкает ветвь. В бытовой сети ток переменный (50 Гц), но законы, изученные для постоянного тока, применяем так же — подробно в 9–11 классах.

R04.15

Инфографика

Мощность бытовых приборов

Значения примерные (типичные таблички приборов): светодиодная лампа 8–12 Вт, лампа накаливания 60–100 Вт, телевизор 80–150 Вт, холодильник 100–200 Вт (компрессор работает с перерывами), обогреватель 1–2 кВт, пылесос 1,2–2 кВт, утюг и чайник 1,5–2,5 кВт.
Вопрос: почему нагревательные приборы самые мощные? (Чтобы быстро нагреть воду или подошву утюга, нужно выделить большое количество теплоты Q за короткое время — мощность P = Q/t велика.)
Четыре группы потребителей: осветительные, нагревательные, с электродвигателем, электронная техника.

R04.15

Читаем табличку прибора

«220 В, 2000 Вт» — что можно узнать?

$P = U I \Rightarrow I = \frac{P}{U}$

$I = \frac{2000 Вт}{220 В} \approx 9, 1 А$

$R = \frac{U ^{2}}{P} = \frac{22 0 ^{2}}{2000} = 24, 2 Ом$

U — на какое напряжение рассчитан прибор, P — его мощность при этом напряжении.

R04.15

Нагревательные приборы

Как устроен нагревательный элемент

Q = I^{2} Rt

проводник	$ρ$ , Ом·мм $^{2}$ /м
медь (провода)	0,017
нихром (спираль)	1,1

Нихром: большое ρ и высокая температура плавления (≈ 1400 °C).

Это трубчатый электронагреватель (ТЭН) — стоит в чайнике, бойлере, стиральной машине; в утюге, фене, обогревателе — та же идея: спираль с большим сопротивлением.
Вопрос: почему спираль делают из нихрома, а подводящие провода из меди? (По закону Джоуля–Ленца при одинаковом токе Q ~ R: в спирали с большим сопротивлением выделяется много теплоты, в медных проводах — мало. Нихром не плавится при высокой температуре.)
Удельное сопротивление нихрома 1,1 Ом·мм²/м, меди 0,017 Ом·мм²/м — значения таблицы учебника.

R04.15

Осветительные приборы

Лампа накаливания и светодиодная лампа

Лампа накаливания использует тепловое действие тока: нить из вольфрама раскаляется до свечения; бо́льшая часть энергии уходит в тепло (лампу нельзя трогать рукой). Светодиодная лампа даёт тот же свет при мощности в 6–8 раз меньше.
Доли «≈ 5 % в свет / 95 % в тепло» — порядок величины для лампы накаливания; точные цифры не требуются.
Вопрос: почему в школах и дома переходят на светодиодные лампы? (Экономия энергии и денег — посчитаем в задаче 5.)

R04.15

Счётчик электрической энергии

Счётчик считает энергию в кВт·ч

A = Pt

$1 кВт \cdot ч = 1000 Вт \cdot 3600 с$
$= 3, 6 \cdot 1 0^{6} Дж$

расход: $4530, 8 - 4512, 3 = 18, 5 кВт \cdot ч$

кВт·ч — единица энергии (работы тока), а не мощности.

R04.15

Закрепление · образец

Сколько стоит чай за месяц?

Чайник мощностью 2 кВт работает 15 мин в день. Сколько энергии он расходует за 30 дней и сколько это стоит при тарифе 6 руб. за 1 кВт·ч?

R04.15

Закрепление · образец

Три прибора в одной сети: какой общий ток?

$I_{k} = \frac{P _{k}}{U}$

$I = I_{1} + I_{2} + I_{3}$

$I = \frac{4300 Вт}{220 В} \approx 19, 5 А$

Проводка рассчитана на 16 А → перегрузка: провода греются (закон Джоуля–Ленца).

R04.15

Безопасность

Правила обращения с электроприборами

Не включать много мощных приборов в один удлинитель

Не трогать приборы и розетки мокрыми руками

Не пользоваться прибором с повреждённой изоляцией

Вынимать вилку за корпус, а не тянуть за шнур

R04.15

Осторожно

Типичные ошибки

Где ошибаются	Неверно	Верно
соединение приборов в квартире	последовательно	параллельно: на каждом 220 В
что такое кВт·ч	единица мощности	единица энергии: $3, 6 \cdot 1 0^{6} Дж$
мощный прибор и его R	мощнее → R больше	$R = \frac{U ^{2}}{P}$ : мощнее → R меньше
время в минутах	2 кВт · 15 мин = 30 кВт·ч	2 кВт · 0,25 ч = 0,5 кВт·ч

R04.15

Закрепление

Решите

базаНа лампе написано «220 В, 60 Вт». Найдите силу тока в лампе.
базаТелевизор мощностью 100 Вт работал 5 ч. Сколько кВт·ч он израсходовал?
базаПочему старая ёлочная гирлянда гаснет целиком, а люстра — нет?

повыш.Утюг мощностью 1,1 кВт включён в сеть 220 В. Найдите силу тока и сопротивление нагревателя.
практикаЛампу накаливания 60 Вт заменили светодиодной 8 Вт. Лампа горит 4 ч в день. Сколько рублей сэкономят за 30 дней при тарифе 6 руб./кВт·ч?

R04.15 · формат ОГЭ

ОГЭ, линия 10 · расчёт: работа тока

Работа тока в обогревателе

10Электрический обогреватель включён в сеть напряжением 220 В. Сила тока в его нагревательном элементе 5 А. Какую работу совершает электрический ток за 10 мин?

Ответ дайте в килоджоулях.

Ответ:

кДж

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Почему приборы в квартире соединены параллельно?
Что измеряет счётчик и в каких единицах?
Почему спираль делают из нихрома?

Домашнее задание

Перепишите табличку 3 приборов дома: найдите I и R, расход энергии за сутки.
* Снимите показания счётчика два дня подряд: расход за сутки, стоимость.
Тренажёр: reknow.ru/8/physics/8_physics_zakon_oma.htm

Ответы на рефлексию: каждый прибор под напряжением 220 В и включается независимо; счётчик измеряет работу тока (расход энергии) в кВт·ч; у нихрома большое удельное сопротивление и высокая температура плавления.
ДЗ 1 — практическое: время работы прибора за сутки ученик оценивает сам. Подсказка: I = P/U, R = U/I, A = Pt (кВт · ч). ДЗ 2 — по желанию, обсудить с родителями, где находится счётчик.
Следующий урок — короткое замыкание (PHY8-049): почему при перегрузке и коротком замыкании нужны предохранители.

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-048 · Электрические цепи и потребители электрической энергии в быту

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R04 «2.2 Постоянный электрический ток», 20 ч · урок 13/20 · тип Н
Единицы → слайды	R04.15 «Электрические цепи и потребители электрической энергии в быту» → 2, 4–17 · повторение R04.12–R04.14 → 3, 7, 8, 12
Результаты	REQ-1.15 (схемы с параллельным соединением) → 4, 5, 12, 15 · ПР-1 / REQ-1.14 (принцип действия: нагревательные и осветительные приборы, счётчик) → 6–10 · REQ-1.7 (расчётные задачи) → 7, 10–12, 15, 16 · ПР-1 / REQ-1.16 (безопасность) → 12, 13 · EL-7.13, EL-7.22
Виды деятельности	анализ последовательного и параллельного соединения в домашних сетях → 4, 5; устройство и принцип действия домашних электронагревательных приборов → 8
Вне урока	короткое замыкание, плавкие предохранители и автоматы — PHY8-049; КПД нагревателя — практикум R04; переменный ток — 9 класс
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending