Žárovky zapojené paralelně

Prezentace na téma: "Žárovky zapojené paralelně"— Transkript prezentace:

1 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

2 Identifikátor materiálu: EU OPVK ICT2-1/ICT06
Škola Základní škola Olomouc, Heyrovského 33 Číslo projektu CZ.1.07/1.4.00/ 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

3 Ovládání Doplnění učiva, zajímavosti - externí odkaz (nutné aktivní připojení) Pro zobrazení průběhu měření je nutný nainstalovaný Adobe Flash Player Možno nainstalovat zde: 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.

4 Obsah Metodické poznámky Teorie Senzor Postup Ukázky naměřených grafů
Záznam měření

5 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.

6 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

7 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

8 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

9 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

10 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. Ž (3,5V/0,2A) A1 V1 Ž (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.

11

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

13

14

15 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

16