Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Zdroje elektrického proudu - výhody a nevýhody (experiment) Označení: EU-Inovace-F-8-03 Předmět: fyzika Cílová skupina: 8. třída Autor: Mgr. Monika Rambousková Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: jednotlivci, dvojice Anotace: tento experiment je možné zařadit do učiva o elektrických jevech, žáci si pomocí měření moderními čidly uvědomí rozdíl mezi běžnou a nabíjecí baterií Cíl: změřit, jak se mění napětí při používání baterie Pomůcky: různé druhy baterií, obyčejné i nabíjecí, příp. akumulátor, LabQuest, ampérmetr DCP-BTA, voltmetr VP-BTA Teorie: Elektrický zdroj (zdroj elektrického napětí nebo zdroj elektrického proudu) je obecně zdrojem energie, typicky takovým zařízením, které přeměňuje jiný druh energie, na elektrickou energii. Druhy zdrojů: Chemické zdroje (galvanické články) o Jednorázové (po spotřebování energie se nedá napětí obnovit též zvané primární články) Voltův článek, salmiakový článek (Leclancheův článek), alkalický článek o Dobíjitelné (po spotřebování energie se dají opětovně nabít též zvané akumulátory nebo řidčeji sekundární články) olověný akumulátor, alkalický akumulátor
o Palivové články mechanické zdroje (generátory) dynamo, alternátor tepelné zdroje termočlánek (termoelektrický článek) fotoelektrické zdroje fotovaltaický článek (sluneční článek) fyziologické zdroje - elektroplaxy rejnoka - elektroplaxy paúhoře - je schopen pomocí těchto zvláštních buněk elektrický výboj o napětí až 600 V a proudu více než 0,5 A, takto silné napětí je schopné omráčit i koně Parejnok elektrický Paúhoř elektrický Elektrický zdroj vykonává v elektrickém obvodu elektrickou práci. Velikost této práce za jednotku času je elektrický výkon zdroje. Podle vnitřního odporu lze rozdělit elektrické zdroje na tvrdé zdroje, to jsou takové zdroje, jejichž vnitřní odpor je menší než 1Ω a tedy mají menší úbytek napětí na zdroji při zatížení. Měkké zdroje, jsou zdroje s vnitřním odporem větším než 1Ω. Mezi tvrdé zdroje patří např. olovnatý akumulátor, alkalické články. Mezi měkké zdroje patří např. vybitá baterie AA. Název zdroje elektromotorické napětí typické použití Salmiakový článek 1,5 V obyčejné baterie Alkalický článek 1,5 V kvalitnější baterie Olověný akumulátor 12,2 V automobil Li-Ion 3,7 V Mobilní telefon Malý alternátor 6,0 V Jízdní kolo Velký generátor 20 000 V elektrárna Termočlánek Fe-konstantan 0,002 V doplňkový zdroj Fotoelektrický článek 0,5 V družice
Motivace: Kupujete si pravidelně baterie do MP3 přehrávače? Zvažovali jste někdy, zda si koupíte obyčejné baterie, nebo zda by bylo úspornější koupit si baterie nabíjecí a nabíječku na baterie? Postup: Žáci nastaví měření jeden den, měření dokončí druhý den. Trvá 12 hodin. 1. Žáci zapnou LabQuest, připojí k němu voltmetr a ampérmetr. 2. Zapojí obvod podle schéma. 3. Na LabQuestu nastaví v menu Senzory záznam dat: Trvání: 12 hodin, Frekvence: 300 čtení/hod. Zvolí zobrazení obrazovky Graf. 4. Před zapnutím spínače zvolí v menu Senzory Vynulovat. 5. Stisknou tlačítko Start a zahájí měření. Když bude napětí klesat pod 1 V, měření zastaví. 5. Graf vloží do pracovního listu. 6. Vysloví závěr, ve kterém porovnají všechny měřené zdroje. Závěrečné zhodnocení:
Pracovní list: Název úlohy: EU-Inovace-F-8-03 Jméno: Datum: LABORATORNÍ PRÁCE č. Zdroje elektrického proudu - výhody a nevýhody Třída: Školní rok: Spolupracovali: Úkol: změřte, jak se mění napětí při používání baterie Pomůcky: různé druhy baterií, obyčejné i nabíjecí, příp. akumulátor, LabQuest, ampérmetr DCP-BTA, voltmetr VP-BTA Postup: 1. Zapněte LabQuest, připojte k němu voltmetr a ampérmetr. 2. Zapojte obvod podle schéma.
3. Na LabQuestu nastavte v menu Senzory záznam dat: Trvání: 12 hodin, Frekvence: 300 čtení/hod. Zvolte zobrazení obrazovky Graf. 4. Před zapnutím spínače zvolte v menu Senzory Vynulovat. 5. Stiskněte tlačítko Start a zahajte měření. Když bude napětí klesat pod 1 V, měření zastavíme. 5. Graf vložte do pracovního listu. 6. Vyslovte závěr, ve kterém porovnáte všechny měřené zdroje. Zamyslete se nad jejich výhodami a nevýhodami. Graf: Závěr:
Doplňující úkol: Vyrobte si jednoduchý galvanický článek z pomeranče (citronu, jablka). Zapíchněte do něj železný hřebík a měděný drát. Voltmetrem změřte získané napětí. Naměřené napětí:.
Použitá literatura: [online] [ cit. 9. 1. 2014] Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/zdroj_nap%c4%9bt%c3%ad fotografie parejnoka elektrického [online] [ cit. 9. 1. 2014] Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/parejnok_elektrick%c3%bd fotografie paúhoře elektrického [online] [ cit. 9. 1. 2014] Dostupné z:http://cs.wikipedia.org/wiki/pa%c3%baho%c5%99_elektrick%c3%bd KOLÁŘOVÁ, R. BOHUNĚK, J., Fyzika pro 8. ročník základní školy Praha: Prometheus, spol. s r. o., 1999. 226 s. ISBN 80-7196-149-3 RNDr. MACHÁČEK M., Fyzika pro 8. ročník základní školy, II. Díl Praha: Scientia SPN, 1992. 99 s. ISBN 80-04-25984-7 Doc. Dr. Ing. RAUNER K. a kol., Fyzika 8 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia Plzeň: Nakladatelství Fraus, 2006. 128 s. ISBN 80-7238-525-9