Постоянный электрический ток · урок 17 из 20 · практикум

Практикум: действия электрического тока

Физика · 8 класс · базовый уровень
ФРП «Физика» (базовый уровень), Москва – 2025 · строка R04 · PHY8-052

Паспорт: R04 «2.2 Постоянный электрический ток» (20 ч), урок 17/20, единица R04.4 «Действия электрического тока (тепловое, химическое, магнитное)». Тип урока — П (практикум). Новый материал по этой теме был на PHY8-038; с тех пор пройдены ток в жидкостях (PHY8-039), сопротивление, закон Ома, работа и мощность, закон Джоуля–Ленца (PHY8-043–047) — их и применяем.
Хронометраж (45 мин): цели и актуализация 6 мин (сл. 2–3) · план 1 (сл. 4) · тип 1 «распознать действие» 6 (сл. 5–6) · тип 2 «опыт и объяснение» 9 (сл. 7–9) · тип 3 «расчёт нагрева» 10 (сл. 10–12) · ошибки 2 (сл. 13) · решите 4 (сл. 14) · ОГЭ 2 (сл. 15) · рефлексия и ДЗ 5 (сл. 16).
Оборудование для опыта на сл. 8: источник 4,5 В, ключ, лампа на подставке, компас, стакан с раствором медного купороса, 2 угольных электрода, провода. Если не успеваете: сл. 9 — устно, задание б со сл. 12 и задания 5–6 со сл. 14 — в ДЗ.

R04.4

Цели практикума

Сегодня вы научитесь

Распознавать действия тока

в приборах и опытах по их признакам (REQ-1.2, 1.3)

Предсказывать результат опыта

что изменится, если поменять полюса источника (REQ-1.9)

Объяснять в два шага

почему спираль раскаляется, а провода — нет (REQ-1.6, 1.14)

Рассчитывать нагрев током

$Q = I^{2} R τ$ и $Q = c m Δ t$ в одной задаче (REQ-1.7)

Предметный результат ПР-1 (8 класс): «характеризовать принципы действия изученных приборов и технических устройств… (электроосветительные приборы, нагревательные электроприборы (примеры), электрические предохранители, электромагнит, электродвигатель постоянного тока)» — сл. 5–6, 9, 14.
REQ-1.2 «различать явления по описанию их характерных свойств и на основе опытов», REQ-1.3 «распознавать проявление изученных физических явлений в окружающем мире» — сл. 5–8, 15. REQ-1.6 «строить объяснение из 1–2 логических шагов» — сл. 7, 9. REQ-1.7 «решать расчетные задачи в 2–3 действия» — сл. 10–12, 14. REQ-1.9 «проводить опыты по наблюдению физических явлений» и REQ-1.13 (ТБ) — сл. 8.
Элемент содержания EL-7.7 «Действия электрического тока (тепловое, химическое, магнитное)…».

повторение: R04.4, R04.13–R04.14, R02

Вспомним

Три действия и формулы для расчёта

Утюг греется — тепловое

Ложку покрыли никелем — химическое

Кран поднимает металлолом — магнитное

Какое действие есть при любом токе? — магнитное

что находим	формула	единица
теплота нагревания	$Q = c m Δ t$	Дж
теплота от тока	$Q = I^{2} R τ$	Дж
мощность тока	$P = U I = I^{2} R$	Вт
работа тока	$A = P τ$	Дж

6 мин. Сначала ответ класса, потом щелчок. Последний вопрос — опорный для всего урока: магнитное действие есть всегда, тепловое — почти всегда, химическое — только в растворах и расплавах (электролитах).
Формулы: время в этом уроке обозначаем τ (тау), потому что буквой t обозначена температура (Δt = t₂ − t₁). В учебнике закон Джоуля–Ленца записан как Q = I²Rt — это та же формула.
Вопрос: в каких единицах подставляем время? (В секундах.) Что такое c воды? (4200 Дж/(кг·°C).)

R04.4

План практикума

Три типа заданий: образец → сами

R04.4

Тип 1 · образец

Какое действие тока используют в приборе?

Алгоритм (шапка таблицы): задаём три вопроса-признака. Греется спираль, нить — тепловое; на электроде выделяется вещество, идёт реакция — химическое; притягивается железо, поворачивается стрелка, вращается двигатель — магнитное.
Важно различать «используют» и «проявляется». В зарядке аккумулятор тоже немного греется, но используют химическое действие (идёт реакция, энергия запасается). В фене используют два действия: спираль (тепловое) и двигатель вентилятора (магнитное).
Строки открываются по щелчку после ответа класса.

R04.4

Тип 1 · решаете сами

Разложите по «корзинам»: какое действие используют?

Апаяльник

Бэлектрический звонок

Вполучение алюминия

Гдвигатель троллейбуса

Длампа накаливания

Ехромирование бампера

тепловое

греется, светится раскалённое

АД

химическое

выделяется вещество

ВЕ

магнитное

притягивает, вращает

БГ

2–3 мин в парах: записать в тетрадь три строки с буквами. Ответ: тепловое — А, Д; химическое — В, Е; магнитное — Б, Г.
Пояснения: алюминий получают электролизом расплава (химическое); хромирование — гальваностегия, бампер подключают к «−» (химическое). Звонок — электромагнит притягивает якорь с молоточком; двигатель троллейбуса — магнитное.
Ловушка: лампа накаливания — «световое действие». Отдельного светового действия в программе нет: нить светится, потому что раскалена током (тепловое).

R04.4

Тип 2 · образец

Замкнули ключ. Что увидим и почему?

1

Лампа светится → тепловое

2

Стрелка компаса повернулась → магнитное

3

На электроде «−» — медь → химическое

Почему на «−»? Ионы меди заряжены положительно и притягиваются к отрицательному электроду.

Схема — условными обозначениями: источник (длинная черта «+», короткая «−»), ключ, амперметр (A в кружке), лампа (кружок с крестом); провод проходит над компасом. Цепь одна — ток во всех элементах один и тот же, поэтому три действия видны одновременно.
Объяснение в два шага (REQ-1.6): 1) в растворе ток — движение ионов (PHY8-039); 2) положительные ионы меди Cu²⁺ движутся к электроду, соединённому с «−», и оседают на нём слоем меди. Стрелка: провод с током создаёт магнитное поле, оно поворачивает стрелку поперёк провода.
Вопрос: что покажет амперметр, если вынуть один электрод из раствора? (0 — цепь разомкнута; погаснет лампа, стрелка вернётся.)

R04.4 · опыт

Тип 2 · опыт

Поменяли полюса источника. Что изменится?

Оборудование: цепь со сл. 7. Порядок: разомкнуть ключ → поменять провода у полюсов → замкнуть → сравнить.

Вид деятельности ФРП «Наблюдение различных видов действия электрического тока». Сначала — прогноз класса (поднять руки за каждый вариант), потом опыт. ТБ: переключать провода только при разомкнутом ключе; раствор медного купороса руками не трогать (REQ-1.13).
Вывод: тепловое действие не зависит от направления тока (нагрев одинаков при любом направлении), а магнитное и химическое — зависят: стрелка поворачивается в противоположную сторону, медь начинает оседать на электроде, который теперь соединён с «−».
Вопрос: как по опыту узнать, где «−» у батарейки без маркировки? (Где оседает медь — тот электрод соединён с «−».)

R04.4 · R04.14

Тип 2 · объяснение

Почему спираль раскалена, а провода холодные?

1

Соединение последовательное → ток $I$ везде одинаков

Q = I^{2} R τ

2

При одинаковых $I$ и $τ$ теплоты больше там, где больше $R$

\frac{40}{0 , 05} = 800

— спираль получает в 800 раз больше теплоты

Образец качественной задачи (как ОГЭ, линия 19): ответ + объяснение в два шага с опорой на закон Джоуля–Ленца (PHY8-047). Ответ «потому что спираль из нихрома» неполон — нужно назвать причину: у спирали намного больше сопротивление, а ток тот же.
Модель (PHY8-038): электроны, сталкиваясь с ионами решётки, отдают им энергию; чем больше сопротивление, тем больше энергии превращается во внутреннюю.
Ловушка: по формуле Q = U²τ/R кажется, что больше теплоты там, где R меньше. Эта формула годится для приборов при одинаковом напряжении (параллельно), а здесь одинаков ток. Если класс слабый — эту ловушку не обсуждать.

R04.4 · R04.14 · повторение R02

Тип 3 · образец

Нагреватель: за какое время закипит вода?

$R = 40$ Ом

$I = 5$ А

$m = 1$ кг

$t_{1} = 20$ °C, $t_{2} = 100$ °C

$c = 4200$ Дж/(кг·°C)

$τ$ — ?

$Q_{2} = 4200 \cdot 1 \cdot (100 - 20) = 336000$ Дж

$I^{2} R τ = Q_{2} \Rightarrow τ = \frac{Q _{2}}{I ^{2} R}$

$τ = \frac{336 000}{5 ^{2} \cdot 40} = \frac{336 000}{1000} = 336$ с

Ответ: 336 с = 5,6 мин

Алгоритм: 1) кто отдаёт, кто получает энергию (схема сверху); 2) формула для каждого; 3) приравнять (потерями пренебрегаем); 4) выразить неизвестное, подставить в СИ; 5) проверить единицы: Дж / (А²·Ом) = Дж / Вт = с.
Смысл знаменателя: I²R = 25 · 40 = 1000 Вт — это мощность нагревателя. Оценка: чайник на 1–2 кВт кипятит литр воды за 3–6 минут — ответ правдоподобен.
Ошибки: подставить t₂ = 100 вместо разности 80; забыть квадрат (I·R = 200 — получится 1680 с); ответ оставить в секундах, когда спрашивают минуты.

R04.4 · R04.13 · повторение R02

Тип 3 · график

Кипятильник нагревает 0,5 кг воды. Найдите мощность

До кипения: $τ = 4$ мин $= 240$ с

$Q = 4200 \cdot 0, 5 \cdot 80 = 168000$ Дж

$P = \frac{Q}{τ} = \frac{168 000}{240} = 700$ Вт

После 4 мин вода кипит: энергия идёт на парообразование,

t

не растёт.

Чтение графика (ОГЭ, линия 14): начальная температура 20 °C, кипение при 100 °C начинается в момент 4 мин; участок от 4 до 6 мин горизонтальный — кипение, температура постоянна (R01).
Расчёт: Q = cmΔt = 4200 · 0,5 · 80 = 168 000 Дж; P = Q/τ = 168 000/240 = 700 Вт (потерями пренебрегаем). Вопрос сильным: какой ток идёт через кипятильник при 220 В? (I = P/U ≈ 3,2 А.)
Ловушка: брать τ = 6 мин (весь график). На кипение теплота тоже тратится, но для нагрева на 80 °C — только первые 4 мин.

R04.4 · R04.14

Тип 3 · решаете сами

Две задачи на нагрев током

а) На сколько нагреется вода?

Через спираль сопротивлением 50 Ом идёт ток 4 А. Спираль нагревает 0,5 кг воды 3,5 мин.

потерями пренебречь

б) Сколько времени?

Кипятильник включён в сеть 220 В, ток 5 А. За какое время он нагреет 2 кг воды от 20 °C до 75 °C?

потерями пренебречь

План:

Q

воды →

Q

тока → приравнять → неизвестное. В б)

Q = U I τ

.

R04.4

Осторожно

Типичные ошибки практикума

Неверно	Верно
Сменили полюса — лампа горит слабее	Тепловое действие от направления тока не зависит
Медь оседает на электроде «+»	На «−»: ионы меди положительные
$Q = I R τ$	$Q = I^{2} R τ$ — ток в квадрате
$τ = 5$ мин подставили как 5	$τ = 300$ с — время в секундах
$Δ t = 100$ °C при нагреве от 20 °C	$Δ t = 100 - 20 = 80$ °C

R04.4

Закрепление

Решите

1базаКакое действие тока используют в электроплитке, в двигателе пылесоса, при меднении?

2базаВ каком веществе ток не оказывает химического действия: раствор соли, медь, расплав соли?

3базаПо спирали сопротивлением 20 Ом идёт ток 3 А. Сколько теплоты выделится за 1 мин?

4повыш.Силу тока в спирали увеличили в 2 раза. Как изменится количество теплоты за то же время?

5повыш.Чайник мощностью 2000 Вт нагревает 1,5 кг воды от 20 °C до кипения. Сколько минут? Потерями пренебречь.

6практикаУ батарейки стёрлась маркировка. Как найти её «−» с помощью раствора медного купороса?

Ответы: 1) тепловое; магнитное; химическое. 2) В меди: в металле движутся электроны, вещество не переносится. 3) Q = I²Rτ = 9 · 20 · 60 = 10 800 Дж = 10,8 кДж.
4) Увеличится в 4 раза (Q ~ I²). 5) Q = 4200 · 1,5 · 80 = 504 000 Дж; τ = Q/P = 504 000/2000 = 252 с = 4,2 мин. 6) Опустить в раствор два угольных электрода, подключённых к батарейке; через несколько минут электрод, покрытый медью, соединён с «−».
1–3 — все; 4–6 — по готовности. Задачи 3 и 5 — с краткой записью «Дано» и единицами СИ.

R04.4 · ОГЭ

В формате ОГЭ

ОГЭ, линия 4: вставьте пропущенные слова

4Прочитайте текст и вставьте на место пропусков слова из списка.

Цепь содержит источник, ключ и сосуд с раствором медного купороса и двумя угольными электродами; под проводом — магнитная стрелка. При замыкании ключа стрелка (А) — это проявление (Б) действия тока. Медь оседает на электроде, соединённом с (В) полюсом. Если поменять полюса, стрелка повернётся (Г).

1) поворачивается

5) отрицательным

2) остаётся неподвижной

6) положительным

3) магнитного

7) в противоположную сторону

4) теплового

8) в ту же сторону

Ответ:

А	Б	В	Г

рефлексия · ДЗ

Итог урока

Проверьте себя и потренируйтесь

Ответьте одной фразой

Какие действия тока зависят от его направления?
Почему спираль греется сильнее проводов?
Какой тип заданий был самым трудным?

Домашнее задание

Спираль 25 Ом, ток 4 А. Найдите $Q$ за 5 мин.
Кипятильник 500 Вт: за сколько секунд нагреет 0,25 кг воды от 20 °C до 100 °C?
Почему при никелировании деталь подключают к «−»?
Тренажёр: reknow.ru/8/physics/8_physics_zakon_oma.htm

Паспорт соответствия · скрытый слайд

PHY8-052 · Практикум: Действия электрического тока (тепловое, химическое, магнитное)

Поле	Значение
ФРП	«Физика» (базовый уровень), 7–9 кл., Москва – 2025 · 8 класс
Строка, урок	R04 «2.2 Постоянный электрический ток», 20 ч · урок 17/20 · тип П (практикум); продолжение PHY8-038
Единицы → слайды	R04.4 «Действия электрического тока (тепловое, химическое, магнитное)» → 2–16 · применение R04.13–R04.14 (мощность, закон Джоуля–Ленца) → 3, 9–14, 16 · повторение R02 (количество теплоты) → 3, 10–12
Результаты	ПР-1 (принципы действия нагревательных и осветительных приборов, электромагнита) → 5, 6, 9, 14 · REQ-1.2 (различать явления по опытам) → 5–8, 15 · REQ-1.3 (распознавать в окружающем мире) → 5, 6, 14 · REQ-1.6 (объяснение в 1–2 шага) → 7, 9, 16 · REQ-1.7 (расчётные задачи) → 10–12, 14, 16 · REQ-1.9 (опыты по наблюдению) → 8 · REQ-1.13 (ТБ) → 8 · REQ-1.14 (принцип действия устройств) → 5, 9
Элементы	EL-7.7 «Действия электрического тока (тепловое, химическое, магнитное)…» → 3–16 · EL-7.22 (нагревательные и осветительные приборы, электромагнит, электродвигатель) → 5, 6, 10–12
Виды деятельности	«Наблюдение различных видов действия электрического тока и обнаружение этих видов действия в повседневной жизни» → 5–8 · «Решение задач с использованием закона Джоуля–Ленца» → 10–12, 14
ОГЭ	линия 4 (свойства явления по описанию опыта) → 15 · типы линий 3, 8, 14, 19, 20 → 5–6, 9–12
Вне урока	ток в жидкостях и газах — PHY8-053; электрическая цепь — PHY8-054; КПД нагревателя, предохранители — PHY8-048, PHY8-049; электромагнит и электродвигатель — строка R05; законы электролиза — вне программы 8 класса
Проверки	автопроверка: pending · методист: pending