Закон на Ом за еднороден и нееднороден участък от електрична верига. Електрично съпротивление на проводниците.

Материалът представя най-важната зависимост в цялата електрическа теория – връзката между напрежение, сила на тока и съпротивление. Това е основата, върху която стъпва всичко останало в раздела, затова урокът е ключов и се връща постоянно при по-нататъшните теми. Идеята е ученикът да разбере, че токът във веригата не е нещо случайно или дадено, а резултат от две противоположни влияния. Напрежението е причината, която задвижва зарядите – колкото е по-голямо, толкова по-силен е токът. Съпротивлението е пречката пред тяхното движение – колкото е по-голямо, толкова по-слаб е токът. Двете величини действат в противоположни посоки и точно затова едната стои в числителя, а другата в знаменателя. Материалът въвежда трите величини поотделно, техните означения и мерни единици, и показва как знаейки две от тях, винаги можем да намерим третата. Оттук идват и трите вида задачи, които ученикът трябва да умее да решава. Важна част е графичното представяне. Зависимостта е права линия и това не е случайно – то показва, че отношението между напрежението и тока остава постоянно. Наклонът на правата носи информация за съпротивлението. Така ученикът се учи да чете физика от графика, а не само от формула. Урокът въвежда и едно съществено ограничение. Законът важи за металните проводници и обикновените резистори, но не за всички елементи. При полупроводниците зависимостта не е права линия. Това е първата среща на ученика с идеята, че физичните закони имат граници на приложимост. Отделно се разглежда от какво зависи самото съпротивление – от материала, размерите на проводника и температурата. Това превръща съпротивлението от абстрактно число в нещо, което има физически смисъл. Накрая се въвежда и как се измерват величините на практика и защо измервателните уреди се свързват по различен начин. Смисълът на целия материал е ученикът да получи работещ инструмент, с който после да разбира последователното и паралелното свързване, мощността и топлинното действие на тока.

Проверка закона на ОМ - големина на ток, напрежение в двата края на крушка, напрежение в краищата на съпротивление, падове на напрежение.

Материалът стъпва върху закона на Ом и го прилага към втория основен начин за свързване на консуматори – паралелния. Логиката е същата като при последователното свързване, но резултатите са почти огледални, и точно това сравнение е ядрото на урока. Паралелно свързване означава, че всички резистори са включени между едни и същи две точки. Токът, който излиза от източника, стига до възела и там се разклонява – всеки резистор получава своя част. Оттук идват трите основни извода. Първо, напрежението върху всички клонове е едно и също. Щом краищата им са свързани в едни и същи точки, разликата в потенциала между тях е обща за всички. Второ, токът се разпределя между клоновете и сборът им дава общия ток. През клона с по-малко съпротивление тече по-силен ток – зарядът върви по пътя на по-малката пречка. Трето, общото съпротивление се получава по-малко от най-малкото включено съпротивление. Това често обърква учениците, но идеята е проста: всеки нов клон добавя още един път за тока, а повече пътища означават по-лесно преминаване. Смисълът е практически. Паралелното свързване е това, което ученикът вижда всеки ден, без да го осъзнава – контактите вкъщи, лампите в стаята, уредите в кухнята. Всеки уред работи независимо от останалите и получава едно и също напрежение, защото инсталацията е паралелна. Ако беше последователна, изключването на една лампа щеше да загаси всичко. Оттук идва и разбирането за претоварване. Колкото повече уреди се включат, толкова по-малко става общото съпротивление и толкова по-силен ток тече през инсталацията. Това обяснява защо има предпазители и защо разклонителите не се претоварват. Идеята на целия материал е ученикът да не помни две отделни правила наизуст, а да разбира защо при последователно свързване се сумира едното, а при паралелно – другото. Щом схваща къде се разклонява токът и къде не, може да изведе останалото сам.

Три страници, в които една теория е представена в целия ѝ жизнен цикъл – от опитите, които я пораждат, през това, което тя обяснява, до причините, поради които се налага да бъде заменена. Точно тази трета част отличава материала. Повечето разработки спират след изводите; тук е отделен цял раздел на недостатъците на теорията. Първата част е историческа и експериментална. Проследено е как се стига до отговора кои са носителите на тока в металите. Описан е опитът на Рике с подробности за устройството му и за продължителността на измерването. След това е обяснена идеята на следващата група опити – защо рязкото спиране на проводник трябва да предизвика токов импулс и какво може да се определи от големината и от посоката на този импулс. Втората част въвежда самата теория на Друде. Основното допускане е формулирано чрез аналогия с идеалния газ, с препратка към предходен въпрос. Въведени са понятията среден свободен пробег, топлинна скорост и скорост на насочено движение, а за последните две е дадено и съпоставяне по порядък – подробност, която веднага показва защо едната се пренебрегва спрямо другата. Трите допускания на теорията са изведени поотделно и номерирани, а от тях са получени изразите за времето между два удара и за броя удари за единица време. Средището са двата извода. Законът на Ом в диференциална форма е получен чрез ускорението на електрона в постоянно поле, скоростта в края на пробега и средната скорост на насочено движение. По пътя е определен и коефициентът, за който в предходен въпрос само е било казано, че съществува. Законът на Джаул – Ленц е изведен чрез енергията, която електронът отдава при удар, броя на ударите и броя на електроните, като се стига до специфичната топлинна мощност. Финалната част разглежда слабите места. Обяснено е защо усъвършенстването на теорията влошава съгласуването с опита, а после е показано подробно едно конкретно противоречие – между следствието от теорията и експериментално установената зависимост. Изброени са и други явления, които теорията не обяснява количествено, но е направено и справедливото уточнение каква е стойността ѝ въпреки това. Формулите са номерирани, а на няколко места има препратки към други въпроси от конспекта. Студентът получава отговор, който покрива и трите очаквани части – опити, изводи и критика, така че въпросът е изчерпан независимо накъде тръгне изпитващият. Преподавателят получава изложение, удобно за раздаване към лекцията, а последният му раздел върши работа и самостоятелно – като въведение към квантовата теория за проводимостта.

Учебен материал, който не изброява условията за протичане на постоянен ток, а ги извежда – едно по едно, като показва защо всяко от тях е необходимо. Именно този ход прави разработката различна. Тръгва се от прост опит с две заредени тела, съединени с проводник, и се проследява защо токът в него спира. Оттам естествено следва първото условие, после второто и накрая третото – и трите не са дадени наготово, а произлизат от разсъждението. Темата е електричният ток и електродвижещото напрежение, а изложението е на две страници в две озаглавени части. Първата половина въвежда самото понятие за ток и веднага посочва двете предпоставки за неговото възникване – наличието на свободни носители и причината те да се движат насочено. Дадени са и примери за трите различни среди, като при всяка е уточнено кои частици участват. Оттам следват трите основни характеристики. Особено полезно е уточнението при посоката: обяснено е защо в металите частиците се движат обратно на приетата посока – подробност, която се бърка постоянно. Големината е дадена с определение и с формула, а после от нея е изведена връзката между две мерни единици. Следва плътността, въведена като векторна величина с обяснение защо изобщо е нужна. Особено ценна е частта за постоянния ток. Показано е как двете общи формули се опростяват, когато величините не се менят с времето. Втората половина е за страничните сили. Обяснено е защо електростатичните сили не са достатъчни, каква работа трябва да се извърши и защо тя изисква внасяне на допълнителна енергия. Следва пресмятането на работата вътре в източника, от което е изведено електродвижещото напрежение – не като готово определение, а като резултат от извод. Финалната част е най-точна. Разгледан е случаят, при който действат едновременно двата вида сили, а от сбора на двете работи е получено напрежението. Оттам е обяснено защо то е обобщение на потенциалната разлика и кога двете съвпадат. Материалът съдържа две фигури, две номерирани формули и няколко междинни израза, а всяка величина се пояснява при първата си поява заедно с мерната си единица. Има и няколко препратки към други въпроси от същия конспект. Преподавателят получава готова опора за един учебен час, без нужда от подготовка. Двете части вършат работа и поединично – характеристиките на тока в единия час, страничните сили в другия. Студентът разполага с конспектен въпрос в завършен вид, при който трите условия и трите понятия се помнят лесно, защото са изведени, а не заучени. Годен е за устен изпит и за преговор преди семестриална проверка.

Големина на ток Напрежение Закон на Ом Ел. Съпротивление Работа на ел. Ток Топлинно действие Сила на тежеста Лост Налягане Хидростатично налягане Зависимост при хидравлични машини Скачени съдове Сила на Архимед Наведена равнина Количество топлина Период на люлеене Честота на люлеене Скорост на разпространение Дълбочина Скорост на звука Равноускорително движение ускорение ЗАКОН ЗА СКОРОСТТА Равнозакъснително движение Кинетична енергия Потенциална енергия