Žárovky zapojené paralelně Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Žárovky zapojené paralelně Mgr. Milan Hampl EU OPVK ICT2-1/ICT06 Určeno pouze pro výuku Žádná část ani celek nesmí být použit pro komerční účely

Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-1/ICT06 Škola Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektu CZ.1.07/1.4.00/21.1217 Název projektu Máme šanci číst, zkoumat a tvořit Anotace Žáci si upevní a prohloubí znalosti při samostatné práci Autor Mgr. Milan Hampl Název Žárovky s rozdílným proudem zapojené paraleleně Očekávaný výstup Procvičení a prohloubení znalostí s využitím digitální technologie, Vzdělávací oblast - obor Volitelné předměty - Informatika Klíčová slova Elektrický proud, elektrický obvod, paralelní zapojení Druh učebního materiálu Prezentace Druhy interaktivity Měření fyzikálních veličin s pomocí počítače, motivace, procvičení a ověření znalostí využití počítače v technické praxi. Cílová skupina Žáci Stupeň a typ vzdělávání Základní škola II. stupeň Typická věková skupina 8. a 9. ročník ZŠ Datum / období vzniku VM Prosinec 2012

Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: http://get.adobe.com/cz/flashplayer/ Verze 1.2 V tomto typu prezentace je velké množství odkazů na externí internetové stránky., je tedy nutno občas odkazy aktualizovat. Proto se stejné prezentace mohou vyskytovat v různých verzích. Kompletní dynamický záznam měření je součástí prezentace. Toto řešení není zrovna obvykle, ale v tomto případě má informační i metodický význam. Pokud by záznam měření nefungoval korektně (problém s flashplayer) jsou přiloženy i statické záznamy měření.

Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů Záznam měření

Metodické poznámky Cílem této práce je umožnit žákům seznámení se značně opomíjeným využití výpočetní techniky v technické praxi. Žáci většinou dobře znají využití počítačů pro komunikaci, hry, zpracování textových a grafických souborů. Chápou vytváření webových stránek, vyhledávání informací i používání komunitních sítí. Opomíjená však často zůstává velká oblast využití počítačů pro měření fyzikálních a technických veličin i řízení procesů. Zde se žáci mohou prakticky nezmámit s tímto aspektem využití počítačů. Dalším vedlejším efektem je posílení mezipředmětových vztahu mezi informatikou, fyzikou, matematikou a pracovními činnostmi. Přírodovědnému a technickému vzdělání se v poslední době začíná znovu věnovat větší pozornost. Žáci jsou vedeni k samostatné práci, řešení problémů a skupinové práci. Učitel zde zastává funkcí vedoucího experimentu a dbá na bezpečnost žáků i správné použití měřící techniky. Podle interaktivního návodu žáci většinou zvládnou získat požadované výsledky samostatně (případně ve skupině) jen s minimální pomocí učitele. Připojení senzorů někdy vyžaduje radu učitele, měřící software žáci zvládají většinou dobře, ovládání je intuitivní a standardní.

Trocha teorie na úvod Nejprve sestavíme paralelní obvod skládající se ze dvou rozdílných žároviček Ž1(3,5V/0,2A) a Ž2 (6,3V/0,05A), spojovacích vodičů a zdroje elektrického napětí (ploché baterie 4,5 V). Toto měření se liší do měření se dvěma stejnými žárovkami, proto je z didaktický důvodů nutné tato měření provádět samostatně. Ž1 Ž2 Pro paralelní zapojení platí Elektrické napětí Elektrický proud Elektrický odpor Obsah

Paralelní zapojení ve velmi rozšířený typ zapojení obvodů Paralelní zapojení ve velmi rozšířený typ zapojení obvodů. Napětí v obvodu je všude stejné a proud ve větvích se sčítá. Vypnutí nebo porucha v jedné větvi neovlivňuje činnost dalších větví obvodu. Příkladem tohoto zapojení je rozvod elektrické energie, zapojení zásuvek i osvětlení v domácnosti, pouliční osvětlení, osvětlení automobilu a další. V zásuvkách máme všude (platí pro většinu Evropy) stejné napětí 230 V. Při zapojení spotřebičů však musíme dbát na to, aby proud nepřekročil maximální hodnotu pojistky v daném obvodu. Pouliční osvětlení je zapínáno a vypínáno po skupinách, navíc občas nějaká lampa nesvítí, ale to nemá vliv na ostatní. Při sériovém zapojení by porucha jedné lampy znamenalo zhasnutí i ostatních v stejném obvodu. Občas vidíme automobil kterému svítí jen jeden hlavní světlomet. To je obvykle způsobeno přepálením vlákna jedné žárovky. Při sériovém zapojení by zhasly okamžitě oba hlavní světlomety. Při jízdě v noci by to byla velmi nebezpečná situace. Navíc napětí v celém elektrickém rozvodu automobilu je všude stejné (12 V nebo 24 V). Obsah

Připojení senzorů Pro připojení více čidel je výhodné použít LabQuest Mini. Toto rozhraní umožňuje připojit tři analogové a dva digitální senzory současně. Protože při tomto měření potřebujeme připojit celkem čtyři senzory (dva voltmetry a dva ampérmetry) použijeme pro připojení čtvrtého čidla rozhraní GO!Link. Obsah

Provedení měření Této paralelní obvod by měli žáci zvládnou sestrojit samostatně. Jako spotřebiče jsou použity dvě stejné žárovky (3,5V/0,2A). Skutečné napětí zdroje je 4 V. Žárovky tedy svití více (jsou mírně přežhaveny). Kladný pól zdroje Záporný pól zdroje

Paralelní obvod skládající se ze dvou různých žároviček (3,5V/0,2A) a (6,3V/0,05A), spojovacích vodičů a zdroje elektrického napětí (ploché baterie 4,5 V) nyní doplníme o senzory pro měření napětí a proudu. Tyto senzory pak pomocí rozhraní připojíme k počítači pomocí USB portu. Ž1 (3,5V/0,2A) A1 V1 Ž2 (6,3V/0,05A) A2 V2 Zapojení tohoto celého obvodu je poněkud obtížnější. Navíc je nutno připojit senzory ještě k rozhraní. Voltmetr se připojuje paralelně ke spotřebiči a ampérmetr sériově do jednotlivých větví. Žáci připojí celý obvod ke zdroji napětí teprve po kontrole zapojení, které provede učitel. Napětí na zdroji a proud v nerozvětvené části obvodu změříme externím měřícím přístrojem s digitálním displejem. Důvodem je omezené množství senzoru Vernier. Je-li k dispozici dostatek senzorů je samozřejmě možné připojit je i do nerozvětvené části obvodu a ke zdroji napětí.

Pól + - Pól Ž1 Ž2 Obsah Zdroj Voltmetr 1 Voltmetr 2 Rozhraní Rozhraní Ampérmetr 1 Ampérmetr 2 Obsah

Naměřené hodnoty odpovídají teoretickým předpokladům Naměřené hodnoty odpovídají teoretickým předpokladům. Elektrický napětí je v celém obvodu konstantní a proud v jednotlivých větvích se sčítat. Celkový proud v nerozvětvené části obvodu je 0,23 A. Napětí na zdroje je pak přibližně stejné jako v celém obvodu 4 V Drobné odchylky jsou způsobeny především odporem vodičů a spojů v obvodu. Žárovky mají stejné jmenovité hodnoty, ale i při sériové výrobě se kus od kusu mírně liší. Měřicí senzory jsou sice velmi přesné, ale i ony mají jistou toleranci. Konkrétně výrobce udává citlivost u ampérmetru 0,003 A a u voltmetru 0,003 V. Ve skutečnosti jsou naměřené odchylky zanedbatelné a v praxi bezvýznamné. Obsah