Постоянный электрический ток · урок 16 из 20 · практикум

Практикум: источники постоянного тока

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R04 · PHY8-051

Паспорт: R04 «2.2 Постоянный электрический ток» (20 ч), урок 16/20, единица R04.3 «Источники постоянного тока». Тип урока — П (практикум). Новый материал по источникам — PHY8-037; сегодня — решение задач четырёх типов и опыт.
Хронометраж: цели и разминка 4 мин (сл. 2–3) · тип 1 «превращения энергии» 6 мин (сл. 4–5) · тип 2 «батарея на схеме» 7 мин (сл. 6–7) · тип 3 «ёмкость аккумулятора» 7 мин (сл. 8–9) · тип 4 «опыт» 8 мин (сл. 10–11) · ошибки 2 мин (сл. 12) · решите 5 мин (сл. 13) · ОГЭ 3 мин (сл. 14) · итог и ДЗ 3 мин (сл. 16). Слайд 15 «Дополнительно» — для сильного класса.
Оборудование на парту (на группу): лимон (или яблоко, картофель), медная и цинковая пластины (оцинкованный гвоздь), стальная скрепка, вольтметр школьный (0–6 В) или мультиметр, 2 провода с зажимами; для показа — батарейки 1,5 В и аккумулятор телефона с надписью «мА·ч».

R04.3

Цели урока

Сегодня вы научитесь

Называть превращение энергии

в любом источнике тока

Читать батарею на схеме

полюса, $U = n \cdot U_{1}$

Считать время работы

аккумулятора по ёмкости, $t = \frac{q}{I}$

Собирать элемент из лимона

и измерять напряжение вольтметром

REQ-1.3 «распознавать проявление изученных физических явлений в окружающем мире» и REQ-1.14 «характеризовать принципы действия изученных приборов и технических устройств» — сл. 3–5. REQ-1.15 «распознавать… по схемам… различая условные обозначения элементов электрических цепей» — сл. 6–7. REQ-1.7 «решать расчетные задачи в 2 – 3 действия» — сл. 8–9, 13. REQ-1.9 «проводить опыты» и REQ-1.10 «выполнять прямые измерения… с учетом заданной абсолютной погрешности» — сл. 10–11, 14. REQ-1.13 (техника безопасности) — сл. 10. REQ-1.16 (безопасность при обращении с приборами) — сл. 12, 13.
Элемент содержания EL-7.6 «Электрический ток. Условия существования электрического тока. Источники постоянного тока». Вид деятельности ФРП: «Сборка и испытание электрической цепи постоянного тока. Измерение электрического напряжения вольтметром».

повторение: R04.3 (PHY8-037)

Вспомним

Источник превращает энергию в электрическую

R04.3

Тип 1 · алгоритм и образец

Садовый фонарь на солнечной батарее

1

Что действует на устройство: свет, нагрев, реакция, вращение?

2

Какая энергия была?

3

Какая стала? Пишем цепочку со стрелками

Образец разбирать вместе: днём на панель падает свет — фотоэлемент превращает энергию света в электрическую, она запасается в аккумуляторе как химическая. Ночью — обратная цепочка: химическая → электрическая → свет.
Вопрос: где здесь источник тока днём и где ночью? (Днём — солнечная батарея, аккумулятор её «потребитель»; ночью источник — аккумулятор.)
Типичная ошибка — писать «аккумулятор хранит ток (электричество)». Он хранит химическую энергию.

R04.3

Тип 1 · сами

Какая энергия → какая?

калькулятор с солнечной панельюсветовая → электрическая

динамо-фара велосипедамеханическая → электрическая

смартфон на зарядкеэлектрическая → химическая

термопара газовой плитывнутренняя → электрическая

«лимонная батарейка»химическая → электрическая

электрофорная машинамеханическая → электрическая

R04.3

Тип 2 · схема и образец

Батарея из трёх элементов по 1,5 В

длинная тонкая черта — «+», короткая толстая — «−»

U = n \cdot U_{1}

$U = 3 \cdot 1, 5 В = 4, 5 В$

ток во внешней цепи — от «+» к «−»

Шаги: 1) находим полюса батареи — крайняя длинная черта слева «+», крайняя короткая справа «−»; 2) элементы соединены «плюс к минусу» (последовательно), напряжения складываются: U = n · U₁ = 3 · 1,5 = 4,5 В — это и покажет вольтметр, подключённый к полюсам батареи; 3) направление тока: из «+» по внешней цепи через лампу к «−».
Вопрос: зачем вольтметр подключён параллельно батарее, а не в разрыв провода? (Вольтметр всегда подключают параллельно участку, на котором измеряют напряжение, — PHY8-042.)
Обозначения — ГОСТ 2.768/2.710: элемент — пара черт, батарея — несколько пар; вольтметр и амперметр — буквы V и A в кружке.

R04.3

Тип 2 · сами

Найдите напряжение и направление тока

А · каждый 1,5 В

Напряжение батареи?

6 В

Б · каждый 1,5 В

Напряжение батареи?

1,5 В

В

Куда течёт ток в лампе?

сверху вниз

4 мин, в парах. А) 4 · 1,5 = 6 В. Б) средний элемент включён «минус к минусу»: его напряжение вычитается: 1,5 − 1,5 + 1,5 = 1,5 В — так бывает, если батарейку вставить в пульт не той стороной; прибор работает плохо или не работает.
В) верхняя длинная черта — «+»: ток выходит из «+» вверх, идёт по верхнему проводу вправо и через лампу — сверху вниз, затем по нижнему проводу к «−».
Типичная ошибка в В: принять толстую черту за «+» («толще — значит больше»). Правило: длинная — плюс.

R04.3 · опора: R04.7

Тип 3 · формула и образец

Ёмкость аккумулятора — заряд, который он отдаст

q = I t \Rightarrow t = \frac{q}{I}

q

ёмкость (заряд)мА·ч; 1 А·ч = 3600 Кл

I

сила тока потребителямА, А

t

$\frac{4000 мА \cdot ч}{200 мА} = 20 ч$ образец: телефон, 4000 мА·ч

На аккумуляторе пишут ёмкость в мА·ч — это заряд q = I · t, который он может отдать (формула силы тока I = q/t — урок PHY8-041). 1 А·ч = 1 А · 3600 с = 3600 Кл; 4000 мА·ч = 4 А·ч = 14 400 Кл.
Образец: телефон потребляет в среднем 200 мА; t = q/I = 4000 мА·ч : 200 мА = 20 ч. Единицы: мА·ч : мА = ч — сокращаются миллиамперы.
График открывается по точкам: при 100 мА — 40 ч, 200 мА — 20 ч, 400 мА — 10 ч, 800 мА — 5 ч. Вопрос: во сколько раз уменьшится время, если ток вырастет в 4 раза? (В 4 раза — обратная пропорциональность.) Реальное время меньше: аккумулятор стареет, часть энергии идёт на нагрев.

R04.3 · опора: R04.7

Тип 3 · сами

Сколько проработает? Какой заряд?

Ток $I = 0, 5$ А. Сколько часов?

500 мА → 4 ч

Фонарик: 5 ч при 300 мА. Какой заряд?

1500 мА·ч = 5400 Кл

Сколько раз пауэрбанк зарядит телефон?

4 раза (без потерь)

R04.3 · опыт

Тип 4 · опыт · схема установки

Гальванический элемент из лимона

Оборудование: лимон, медная и цинковая пластины, скрепка, вольтметр, 2 провода

Вставить пластины в лимон в 2–3 см друг от друга
«+» вольтметра — к меди, «−» — к цинку
Записать напряжение $U$
Заменить цинк скрепкой; взять две медные пластины; соединить два лимона

8 мин на опыт (сл. 10–11), в группах по 3–4. Если вольтметров мало — демонстрация у доски с мультиметром (предел 2 В или 20 В постоянного напряжения).
Медная пластина — положительный полюс, цинковая — отрицательный. Если стрелка ушла влево за ноль — поменять провода местами. Это и есть ответ на вопрос «где плюс?».
Техника безопасности: края пластин острые; лимон после опыта не есть; вольтметр включать только к лимону, не к розетке.
Вместо лимона подойдут яблоко, картофель, солёная вода: нужен электролит (раствор, проводящий ток) и два разных металла.

R04.3 · опыт

Тип 4 · опыт · вывод

От чего зависит напряжение элемента?

от пары металлов, а не от фрукта

одинаковые металлы — тока нет

элементы «+» к «−» — напряжения складываются

Значения — типичные для школьного опыта; у групп могут отличаться на 0,1–0,2 В. Сначала собрать результаты групп на доске, потом открыть выводы.
Вопрос: почему лимон и яблоко дали одно и то же? (Электролит есть в обоих; напряжение определяют металлы.) Почему медь–медь — ноль? (Нет различия электродов — нет разделения зарядов.)
Два лимона, соединённые «медь одного — к цинку другого», — батарея: 0,9 + 0,9 = 1,8 В. Для красного светодиода (около 2 В) нужно 3 лимона: 3 · 0,9 = 2,7 В.

R04.3

Типичные ошибки

Где ошибаются в задачах об источниках

Неверно	Верно
«4000 мА·ч» — это сила тока	это заряд (ёмкость): $q = I t$
$t = q \cdot I$ или $t = \frac{I}{q}$	$t = \frac{q}{I}$ ; мА·ч : мА = ч
лимон больше — напряжение больше	напряжение зависит от пары металлов
перевёрнутый элемент тоже даёт +1,5 В	его напряжение вычитается

R04.3

Закрепление

Решите

1базаКакое превращение энергии в солнечной батарее? В термоэлементе?

2базаНачертите схему: батарея из 3 элементов по 1,5 В, ключ, лампа. Напряжение батареи?

3базаАккумулятор 1800 мА·ч, ток

0, 3

А. Сколько часов он проработает?

4повыш.В пульт вставили 2 батарейки по 1,5 В, одну — наоборот. Каково напряжение?

5повыш.Батарея 4,5 В, заряд 1 А·ч, ток лампы

0, 2

А. Время работы? Работа тока?

6практикаСветодиоду нужно 2,5 В. Сколько лимонов по 0,9 В взять и как соединить?

Ответы: 1) световая → электрическая; внутренняя → электрическая. 2) три пары черт «плюс к минусу», ключ и лампа в одной замкнутой цепи; U = 3 · 1,5 = 4,5 В. 3) 0,3 А = 300 мА; t = 1800 : 300 = 6 ч.
4) 1,5 − 1,5 = 0 В — пульт не работает. 5) t = 1 А·ч : 0,2 А = 5 ч; q = 1 А·ч = 3600 Кл; A = U · q = 4,5 · 3600 = 16 200 Дж ≈ 16 кДж (A = Uq — урок PHY8-042; можно и A = UIt = 4,5 · 0,2 · 18 000 = 16 200 Дж).
6) 2 · 0,9 = 1,8 В — мало; 3 · 0,9 = 2,7 В ≥ 2,5 В → 3 лимона, последовательно: медь одного — к цинку следующего. Задания 1–3 — все; 4–6 — по готовности, остаток — в ДЗ.

R04.3 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 15: показания с погрешностью

15Вольтметр подключён к полюсам батареи. Запишите показания вольтметра с учётом погрешности измерения. Погрешность равна цене деления шкалы.

Ответ: ( ± ) В

Ответ: (4,4 ± 0,2) В; в бланк — «4,40,2».
Решение: между оцифрованными штрихами 1 В пять делений → цена деления 1 В : 5 = 0,2 В. Стрелка — на втором штрихе после 4: 4 + 2 · 0,2 = 4,4 В. Погрешность = цене деления = 0,2 В.
Ловушки: считать цену деления по числу штрихов (6 вместо 5 промежутков → 0,17 В); записать 4,2 (отсчитать один штрих); указать погрешность половиной деления, когда в условии сказано «равна цене деления». Батарея из трёх элементов по 1,5 В даёт 4,5 В — показание немного меньше: элементы частично разряжены.

R04.3 · дополнительно

Дополнительно

Какую энергию запасает пауэрбанк?

A = U q

$3, 7 В \cdot 10 А \cdot ч = 37 Вт \cdot ч$

$37 \cdot 3600 Дж \approx 133 кДж$

это энергия, а мА·ч — только заряд

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Что означает надпись «2000 мА·ч»?
Как найти полюса батареи на схеме?
От чего зависит напряжение «лимонной батарейки»?

Домашнее задание

5 источников тока дома: какая энергия → электрическая
Наушники 50 мА·ч, ток 10 мА. Время работы?
Батарея 6 В из элементов по 1,5 В: сколько их?
Тренажёр:
reknow.ru/8/physics/8_physics_zakon_oma.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-051 · Практикум: источники постоянного тока

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R04 «2.2 Постоянный электрический ток», 20 ч · урок 16/20 · тип П (практикум)
Единицы → слайды	R04.3 «Источники постоянного тока» → 2–16 · опора: R04.7 «Сила тока» (q = It) → 8, 9, 13 · R04.8 (A = Uq) → 15
Результаты	REQ-1.3 (явления в окружающем мире) → 3–5 · REQ-1.14 (принцип действия устройств) → 3–5, 15 · REQ-1.15 (схемы, условные обозначения) → 6, 7, 13 · REQ-1.7 (расчётные задачи) → 8, 9, 13 · REQ-1.9 (опыты) → 10, 11 · REQ-1.10 (прямые измерения с погрешностью) → 10, 14 · REQ-1.13 (техника безопасности) → 10 · REQ-1.16 (безопасность при обращении с приборами) → 12
Элементы	EL-7.6 «Электрический ток. Условия существования электрического тока. Источники постоянного тока» → 3–15
Виды деятельности	«Сборка и испытание электрической цепи постоянного тока. Измерение электрического напряжения вольтметром» → 10, 11, 14
ОГЭ	линия 15 (прямые измерения) → 14
Вне урока	действия тока — PHY8-052; ток в жидкостях (электролиты) — PHY8-053; генератор и индукция — 9 класс; энергия в Вт·ч — только «Дополнительно» (сл. 15)
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending