Dane Informacyjne Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 2 w Gostyniu ID grupy: 98/55_MF_G1 Kompetencja: Matematyczno- fizyczna Temat projektowy: Prąd elektryczny Semestr/rok szkolny: III / 2010/2011

Plan prezentacji Co to jest prąd, rodzaje prądu, napięcie, natężenie, opór. . Prawo Ohma Wykorzystanie energii elektrycznej Doświadczenia związane z prądem Doświadczenia z prądem indukcyjnym Zdjęcia i filmy z doświadczeń Obwody elektryczne Magnesy i elektromagnesy Praca, moc. Transformator Ciekawostki . Autorzy. Źródła.

Motto „ Z PRĄDEM ELKTRYCZNYM JEST PODOBNIE JAK Z MAŁŻEŃSTWEM, NAJPIERW JEST WYSOKIE NAPIĘCIE, POTEM MAŁY PRĄD STAŁY, A NA KONIEC PRĄD PRZEMIENNY ” J.Tati

Prąd Prąd elektryczny – uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych. W naturze przykładami są wyładowania atmosferyczne, wiatr słoneczny, czy czynność komórek nerwowych, którym również towarzyszy przepływ prądu. W technice obwody prądu elektrycznego są masowo wykorzystywane w elektrotechnice i elektronice.

Ładunek elektryczny Ładunek elektryczny można zdefiniować jako miarę siły wzajemnego oddziaływania ciał. Istnieją dwa rodzaje ładunków: dodatni i ujemny. Ładunki jednoimienne (o tych samych znakach) odpychają się, a ładunki różnoimienne (o znakach przeciwnych) przyciągają się.

Prąd elektryczny Aby prąd mógł płynąć musi pojawić się pole elektryczne wytworzone przez źródło prądu (np. baterię), obwód musi być zamknięty i muszą istnieć swobodne elektrony lub jony, dzięki którym przepływ prądu będzie możliwy. Obwód to nic innego jak układ składający się ze źródła energii, przewodników i jej odbiorników (czyli urządzeń, do których prąd docierając powoduje wykonanie przez te urządzenia pewnej pracy, np. świecenie żarówki)

Napięcie elektryczne. 1V= 1J/1C Jeżeli pole elektryczne wykona prace 1 dżula przy przesunięciu ładunku elektrycznego o wartości 1 kulomba między dwoma punktami pola, to napięcie elektryczne między tymi punktami wyniesie 1 wolt ( V ): 1V= 1J/1C U – napięcie W - praca [J] q - ładunek [C] Napięcie w obwodzie mierzy się woltomierzem przyłączonym do obwodu równolegle, w przeciwieństwie do amperomierza

Natężenie prądu Natężenie prądu mierzy się amperomierzem. ... informuje nas o tym jak wielki ładunek elektryczny przepływa przez przewodnik w danym czasie. 1A= 1C/1s Q - ładunek [C] t - czas (ang. time) [s] Jednostką natężenia jest amper [A]. Jest to jednostka podstawowa układu SI. Natężenie prądu mierzy się amperomierzem. Amperomierz należy przyłączyć do układu szeregowo (tak, że prąd przez niego przepływa):

Opór elektryczny Opór elektryczny to zaburzenie przepływu prądu w przewodniku (również celowe). Pamiętajmy, że im dłuższy przewodnik, tym większy jest jego opór, odwrotnie natomiast z wielkością pola poprzecznego przekroju przewodnika. Najważniejszy jest jednak opór właściwy przewodnika, czyli opór, który stawia prądowi materiał, z którego wykonany jest przewodnik: Ω - Ohm R - opór (ang. resistance) opór właściwy (Rho) [Ωm] l - długość przewodnika [m] S - pole poprzecznego przekroju przewodnika

Prawo Ohma Prawo Ohma - stwierdza ,że stosunek przyłożonego do przewodnika napięcia do natężenia prądu płynącego przez ten przewodnik jest stały i nazywa się go oporem elektrycznym. Po przekształceniu

Prawo Ohma Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji przewodnika.

Pomiary natężenia i napięcia prądu w obwodzie                                                                   Pomiary natężenia i napięcia prądu w obwodzie Odwód: bateria 1,5V, żarówka, amperomierz, woltomierz Pomiary kolejno dla 1, 2, 3 ,4 baterii w obwodzie

Efekty przepływu prądu , efekty przepływu prądu mogą być różne, w zależności od użytych odbiorników. Odbiornik to urządzenie, które wykonuje jakąś pracę dzięki dostarczeniu do niego prądu. Efekt Przykłady świetlny świecenie żarówek, diod, świetlówek cieplny nagrzewanie się grzałki magnetyczny elektromagnes chemiczny zachodzenie reakcji chemicznych, zazwyczaj w roztworze - ładowanie się akumulatora

Prąd Stały Prąd stały – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu.

Elektryczność Elektryczność w atmosferze ziemskiej - zespół połączonych ze sobą procesów i zjawisk elektrycznych zachodzących w atmosferze ziemskiej; zalicza się do nich jonizację powietrza, występowanie pola elektrycznego, powstawanie ładunków elektrycznych w chmurach i opadach, wyładowania elektryczne. Jonizacja (powstawanie jonów dodatnich i swobodnych elektronów) powietrza zachodzi pod wpływem promieniowania kosmicznego i promieniowania emitowanego przez obecne w atmosferze i skorupie ziemskiej substancje promieniotwórcze.

Odkrycia w zakresie zjawisk elektrycznych VI w. p.n.e. - Tales z Miletu -opisuje elektryczne własności bursztynu, 1600 - Gilbert -elektryzowanie ciał przez tarcie, 1672 - Leibnitz -odkrycie iskry elektrycznej, 1785- Coulomb -sformułowanie prawa rządzącego oddziaływaniem ładunków, 1789- Volta -ogniwo galwaniczne- chemiczne źródło prądu, 1826 - Ohm -przewodnictwo elektryczne i opór elektryczny przewodników, 1831 - Faraday -odkrycie zjawiska indukcji elektromagnetycznej, 1886 -Thomson - odkrycie elektronu

Prąd w organizmach żywych Skutki działania prądu na organizm człowieka można rozpatrzyć jako fizyczne (np. cieplne), chemiczne (np. zmiany elektrolityczne) lub biologiczne (np. zaburzenia czynności). Prąd stały działa na człowieka inaczej niż prąd zmienny.

Prąd w głębi ziemi - aż 80 proc Prąd w głębi ziemi - aż 80 proc. terytorium Polski leży na gorących źródłach. Zdaniem naukowców to dobry punkt wyjścia do przebudowy ciepłowni na elektrociepłownię. Dzięki temu gorące źródła za jakiś czas zapewnią mieszkańcom Uniejowa nie tylko ciepło, ale również prąd.

Wykorzystywanie energii elektrycznej Człowiek od początku swojego istnienia wykorzystywał źródła energii dostarczane mu przez naszą planetę. W miarę postępu ewolucji liczba wykorzystywanych źródeł oraz ilość sposobów ich wykorzystywania ciągle rosła Elektrownie słoneczne Elektrownie atomowe Elektrownie jądrowe Elektrownie wiatrowe

Elektrownia słoneczna

Elektrownia jądrowa Elektrownia jądrowa – obiekt przemysłowo- energetyczny wytwarzający energię elektryczną poprzez wykorzystanie energii pochodzącej z rozszczepienia jąder atomów,

Elektrownia wiatrowa Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe.

Elektrownia wodna Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną.

Elektrownia węglowa Elektrownia węglowa – elektrownia cieplna, w której paliwem jest węgiel brunatny lub węgiel kamienny.

Źródła energii elektrycznej Elektrownia Słoneczna - Innym rozwiązaniem umożliwiającym szersze spożytkowanie energii słonecznej jest rozwijanie elektrowni satelitarnych. Elektrownie słoneczne umieszczone na satelitach geostacjonarnych wykorzystują fakt, że promieniowanie słoneczne na orbicie takiego satelity pozwala na uzyskanie co najmniej 10 razy więcej energii niż na Ziemi.

Elektroliza Elektroliza to uporządkowana wędrówka jonów podczas przepływu prądu przez elektrolit – dodatnie kationy poruszają się w kierunku ujemnej katody, a ujemne jony w kierunku dodatniej anody. Na anodzie i katodzie zachodzą następnie odpowiednio procesy redukcji kationów i utlenienia anionów. Na przykład podczas elektrolizy wodnego roztworu chlorku miedzi(II) CuCl2 aniony chlorkowe Cl– wędrują do anody, na której oddają elektrony, utleniając się do wolnego chloru:

Zjawisko elektrolizy- plansza

Zastosowanie elektrolizy Oczyszczanie metali Ładowanie akumulatorów celowe wydzielanie osadów metalicznych na katodzie

Bateria Ogniw Zestaw dwóch lub więcej pojedynczych ogniw elektrycznych. Mimo tego, że określenie bateria oznacza zestaw składający się z kilku elementów, potocznie jest używane także w odniesieniu do pojedynczych ogniw.

Zdjęcia i filmy z doświadczeń Obwód elektryczny. – efekt świetlny

Zdjęcia z doświadczeń i pomiarów

Dzwonek elektryczny

Obwód elektryczny - wyk. Hubert Klupś

Zdjęcia z doświadczeń i pomiarów

Doświadczenie- oddziaływania magnetyczne Gdy magnesy zbliżymy takimi samymi biegunami: (+,+) (-,-) - odpychają się, a gdy przeciwnymi (+,-) - przyciągają się.

Zdjęcia z doświadczeń i pomiarów

Zdjęcia z doświadczeń i pomiarów

Elektroliza - zdjęcia z doświadczeń

Film z doświadczenia – oddziaływania elektromagnetyczne

Praca W = U* I* t [J] 1 kWh to 1 kW * 1h, czyli 3 600 000 J. Praca prądu elektrycznego jest wprost proporcjonalna do napięcia i natężenia prądu oraz czasu jego przepływu. Obliczamy ze wzoru W = U* I* t [J] Bardzo często pracę przedstawia się jednak w kilowatogodzinach. 1 kWh to 1 kW * 1h, czyli 3 600 000 J.

Ile kosztuje godzina pracy jednego urządzenia elektrycznego . Pralka Załóżmy, że korzystamy z pralki dwa razy w tygodniu (zatem w przeciągu roku wykonamy 104 prania). Przeciętna pralka klasy energetycznej A zużywa 0,95 kWh na pranie. zużycie prądu: 0,95 kWh x 104 = 99 kWh koszt: 99 kWh x 0,39 PLN = 38 PLN Czajnik elektryczny Codziennie trzy razy gotujemy wodę w czajniku elektrycznym. Przeciętnie moc tego urządzenia to 1900-2100W a gotowanie wody trwa 3 minuty. zużycie prądu: 2000W = 2kW; dziennie 9 minut, a rocznie 365 x 9 = 3285 minut = 54,75 godzin; 54,75 x 2kW = 105,5kWh koszt: 105,5kWh x 0,39 PLN = 42,70 PLN

Zasady bezpiecznego użytkowania urządzeń elektrycznych : 1. używać sprzętów gospodarstwa domowego zgodnie z instrukcją obsługi. 2. nigdy nie używać urządzeń, które mają uszkodzony przewód zasilający lub wtyczkę sieciową. 3. odłączać urządzenia, wyciągając wtyczkę z gniazdka, nie wolno ciągnąć za przewód zasilający. 4. nigdy nie suszyć włosów w trakcie kąpieli lub gdy możemy przypadkowo dotknąć naszym ciałem do wody. 5. wszelkie prace za pomocą narzędzi zasilanych z instalacji domowej, np. wiertarki, wykonywać w obuwiu na gumowej podeszwie.

Energia elektryczna Szybkość przekształcania energii elektrycznej w inne formy energii nazywamy mocą elektryczną. Obliczamy ze wzoru Moc prądu elektrycznego to praca, jaką wykonuje prąd w określonym czasie: P - moc (ang. power) [W] W - praca [J] t - czas [s] Prawdziwy jest także wzór: P = U*I

Magnes i szpilka - doświadczenie Magnes będąc ciałem ciepłym wytwarza stałe pole magnetyczne w ten sposób przyciąga kawałki żelaza lub inne magnesy. Biegun północny odpycha od siebie szpilkę, ponieważ ma biegun północny. Natomiast biegun południowy przyciąga do siebie szpilkę, ponieważ szpilka ma biegun północny.

Magnesy i elektromagnesy Magnes - ciało lub urządzenie wytwarzające stałe pole magnetyczne. Elektromagnes – urządzenie wytwarzające pole magnetyczne w wyniku przepływu przez nie prądu elektrycznego.

Obwody elektryczne Obwód elektryczny - układ źródeł prądu i napięcia, przewodów elektrycznych, przez które prąd może bez przerwy płynąć, oraz rozmaitych elementów obwodów elektrycznych elementów aktywnych lub pasywnych obwodu jak rezystory, kondensatory, cewki (zwojnice), diody, transformatory, itp.

Prawa Kirchhoffa Pierwsze prawo Kirchhoffa I1 + I2 = I3               Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów z niego wypływających. I1 + I2 = I3 Drugie prawo Kirchhoffa               Suma napięć źródłowych w dowolnym obwodzie zamkniętym prądu stałego równa jest sumie napięć na odbiornikach (tzw. oczkach).

Transformator Transformator– urządzenie elektryczne służące do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości. Transformator umożliwia w ten sposób na przykład zmianę napięcia panującego w sieci wysokiego napięcia.

Prądnica Prądnica, będąc szczególnym przypadkiem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego jest urządzeniem przekształcającym energię mechaniczną w energię elektryczną. Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

Ciekawostki Prąd elektryczny może być bardzo groźny dla organizmów żywych!!! prąd o natężeniu 5-10 mA wywołuje w organiz. lekki skurcz mięśni, prąd o natęż. 10-25 mA również niebezpieczny wzrost ciśnienia krwi prąd o natężeniu do 80 mA powoduje migotanie komór sercowych oraz częściowe porażenie ośrodków oddechowych, co może doprowadzić do utraty przytomności. prąd o natężeniu powyżej 80 mA powoduje silne drgania komór sercowych, utratę przytomności i w końcu śmierć. Za bezpieczne napięcie, bez względu na wartość natężenia, uważa się wartość 24 V.

Dlaczego ptak siedzący na linii wysokiego napięcia nie zostaje porażony prądem? Ponieważ ptak nie dotyka ziemi i ma nogi blisko siebie. Nie wytwarza się wiec różnica potencjału. Aby prąd elektryczny mógł wyrządzić żywemu organizmowi jakąkolwiek krzywdę, musi przez niego przepływać. Mały ptak dotykający tylko przewodu jest bezpieczny, ponieważ nie tworzy obwodu elektrycznego.

Autorzy Hubert Ceranka Hubert Klupś Patryk Kaczmarek Damian Nowański Jakub Smektała Katarzyna Ratajczak Mikołaj Nowaczyk Arkadiusz Tarnowski Krzysztof Pospiech Mariusz Walczewski

Źródła Literatura [1] Pomiary fizyczne za pomocą komputera, H. Szydłowski, Wyd. UAM, Poznań, 1999. [2] J. Turło, A. Karbowski, Z. Turło, Fizyka z komputerem, Top Kurier, Toruń, 1996. [3] Doświadczenia fizyczne wspomagane komputerowo, Pracownia Dydaktyki Fizyki IF UMK, red. J. Turło, 1995. [4] P.G. Hewitt „Fizyka wokół nas” [5] H. Backe „Z fizyką za pan brat” [6] S. Pople, P. Whitehead „Vademecum ucznia. Fizyka” [7] Mikrokomputer w doświadczeniach fizycznych” skrypt pod red. H. Szydłowskiego UAM Poznań .

Bezpłatne zasoby internetowe (Linki do stron internetowych) http://pl.wikipedia.org/wiki/Ruch_(fizyka) http://fizyka.org/?teoria,3,2 http://www.fizyka24.eu/ruch-i-opis-ruchu/ http://pl.wikibooks.org/wiki/Fizyka_dla_liceum/Ruch http://www.physicsclassroom.com/Class/1DKin/