Prąd elektryczny — prawo Ohma i obwody

Lekcja poświęcona prądowi elektrycznemu, prawu Ohma i obwodom elektrycznym prądu stałego — jednemu z najczęściej egzaminowanych działów na maturze z fizyki (poziom rozszerzony), bogatemu w zadania rachunkowe. Uczeń poznaje definicję natężenia prądu I = q/t oraz prawo Ohma U = I·R, wiążące napięcie, natężenie i opór — podstawowe narzędzie do rozwiązywania większości zadań z obwodów. Omówiony jest wzór na opór przewodnika R = ρ·l/S, pokazujący, że opór zależy od rodzaju materiału (opór właściwy ρ), jest wprost proporcjonalny do długości przewodu i odwrotnie proporcjonalny do pola przekroju poprzecznego. Centralną częścią lekcji są dwa typy połączeń oporników: szeregowe, w którym natężenie prądu jest jednakowe we wszystkich elementach, a opór zastępczy jest sumą oporów składowych (Rz = R1 + R2), oraz równoległe, w którym napięcie na wszystkich elementach jest takie samo, a odwrotność oporu zastępczego jest sumą odwrotności oporów składowych (1/Rz = 1/R1 + 1/R2) — uczeń ćwiczy obliczanie oporu zastępczego dla obu typów połączeń na konkretnych przykładach liczbowych. Lekcja kończy się mocą prądu elektrycznego P = U·I = I²·R oraz pracą (energią) prądu W = U·I·t, z naciskiem na poprawną zamianę jednostek czasu (godziny na sekundy) w zadaniach o zużyciu energii przez urządzenia domowe. Zestaw łączy zadania obliczeniowe z pytaniami koncepcyjnymi o właściwościach obwodów szeregowych i równoległych, a fiszki podsumowują wszystkie wzory i jednostki potrzebne do sprawnego rozwiązywania zadań maturalnych.

• Obliczyć natężenie prądu ze wzoru I = q/t i zastosować prawo Ohma U = I·R
• Obliczyć opór przewodnika w zależności od materiału, długości i przekroju
• Obliczyć opór zastępczy dla połączeń szeregowych i równoległych oporników
• Rozróżnić wielkości stałe (natężenie/napięcie) w obwodach szeregowych i równoległych
• Obliczyć moc prądu elektrycznego ze wzorów P = U·I oraz P = I²·R
• Obliczyć pracę (energię) prądu elektrycznego W = U·I·t z poprawną zamianą jednostek czasu

Temat obejmuje natężenie prądu I = q/t, prawo Ohma U = I·R, opór R = ρ·l/S, połączenia szeregowe i równoległe oporników, moc P = U·I = I²·R oraz pracę prądu W = U·I·t — zgodnie z podstawą programową matury z fizyki, poziom rozszerzony.