Pokusy s žákovskou elementární soupravou "Elektromagnetismus"

Stránky:	Moodle ZČU
Kurz:	2CZV027 - Bádáme v kroužku fyziky na SŠ
Kniha:	Pokusy s žákovskou elementární soupravou "Elektromagnetismus"

Vytiskl(a):	Nepřihlášený host
Datum:	neděle, 8. listopadu 2026, 07.22

Popis

Název projektu 1

Obsah

1. Elektromagnetismus
2. Časové rozvržení výuky
3. Metodický list pro učitele
4. Pracovní list pro žáky

1. Elektromagnetismus

Název Elektromagnetismus

Anotace programu/zaměření/hlavní cíl Cílem aktivity je seznámit se s transformátory.

Cílová skupina 15–16 let, popř. starší.

Organizační podmínky
Dvoučlenné skupiny, lze i vícečlenné.

Pomůcky

Žákovská elementární souprava „Elektrostatika“

Přístroj měřicí, digitální, víceúčelový

Přístroj demonstrační měřící DIAN 350, „demo“

Ampérmetr

Kompas

Generátor frekvenční

ŽES Elektromagnetismus

Střelka pro otáčivé magnetické pole

LabQuest Mini, měřicí rozhraní k PC

Pohyb vodiče v magnetickém poli

Podkovový magnet nejvyšší kvality Ticonal

Komutátor

Hřídel na model motoru

Časová náročnost (popř. jak je možné program rozložit – jedná- li se o celoroční program) 1 vyučovací hodina

Vazba na RVP

Elektromagnetické jevy, světlo

Mezipředmětové vazby
Technická výchova (příjem a vysílání elektromagnetického vlnění, elektrické motory), matematika (výpočet fyzikálních veličin, harmonické funkce, grafické znázornění závoslostí), biologie (vliv elektromagnetického vlnění na lidský organismus)

2. Časové rozvržení výuky

Téma		Magnetická indukce, transformátory
Tematický celek		Elektromagnetismus – magnetická indukce, transformátory
Počet žáků		1 třída
Věk žáků		15–16 let, popř. starší
Pomůcky		Žákovská elementární souprava „Elektrostatika“ Přístroj měřicí, digitální, víceúčelový Přístroj demonstrační měřící DIAN 350, „demo“ Ampérmetr Kompas Generátor frekvenční ŽES Elektromagnetismus Střelka pro otáčivé magnetické pole LabQuest Mini, měřicí rozhraní k PC Pohyb vodiče v magnetickém poli Podkovový magnet nejvyšší kvality Ticonal Komutátor Hřídel na model motoru
Vhodné místo		Laboratoř
Cíle aktivity		Cílem aktivity je seznámit se s transformátory.
Rozvíjené kompetence		Kompetence k řešení problémů, pracovní, sociální a personální
Předchozí znalosti		Aktivita navazuje na témata elektrický obvod a magnetismus a ukazuje na souvislost mezi změnou magnetického pole a vznikem elektrického napětí a proudu.
Mezipředmětové vztahy		technická výchova, matematika, biologie
Časový plán
	Náplň práce	Čas	Potřebné vybavení a pomůcky	Činnost učitele	Činnost žáků
Předlaboratorní příprava	Příprava pomůcek (učitel před hodinou)	Cca 10 min.	Žákovská elementární souprava „Elektrostatika“ Přístroj měřicí, digitální, víceúčelový Přístroj demonstrační měřící DIAN 350, „demo“ Ampérmetr Kompas Generátor frekvenční ŽES Elektromagnetismus Střelka pro otáčivé magnetické pole LabQuest Mini, měřicí rozhraní k PC Pohyb vodiče v magnetickém poli Podkovový magnet nejvyšší kvality Ticonal Komutátor Hřídel na modelu motoru	Učitel žákům připraví potřebné pomůcky.
Úvod do motivace tématu	Seznámení s tématem, ukázka pomůcek, zopakování střídavého napětí, cívky, složení transformátoru, rozdělení pracovních listů. Samostatné zkoušení pokusů.	10 min	Žákovská elementární souprava „Elektrostatika“ Přístroj měřicí, digitální, víceúčelový Přístroj demonstrační měřící DIAN 350, „demo“ Ampérmetr Kompas Generátor frekvenční ŽES Elektromagnetismus Střelka pro otáčivé magnetické pole LabQuest Mini, měřicí rozhraní k PC Pohyb vodiče v magnetickém poli Podkovový magnet nejvyšší kvality Ticonal Komutátor Hřídel na modelu motoru	Učitel sděluje žákům, jak budou postupovat při plnění úkolů.	Žáci se rozdělí do dvojic, čtou pracovní listy, kladou případné dotazy.
Praktická (badatelská) činnost	Řešení úkolů z pracovního listu.	30 min		Učitel kontroluje v průběhu celé aktivity testovací metody, které žáci používají.	Vyplňují pracovní list.
Vyhodnocení výuky	Zhodnocení bádání.	5 min		Učitel hodnotí práci žáků ve skupinách.	Žáci se sebehodnotí a hodnotí se i navzájem.

3. Metodický list pro učitele

Příprava pro učitele včetně pracovních listů pro žáky

Úkol pro žáky:

Na základě provedených experimentů vyplní pracovní list s otázkami. S využitím pomůcek vybádejte indukci a transformační poměr.

Pomůcky:

Žákovská elementární souprava „Elektrostatika“

Přístroj měřicí, digitální, víceúčelový

Přístroj demonstrační měřící DIAN 350, „demo“

Ampérmetr

Kompas

Generátor frekvenční

ŽES Elektromagnetismus

Střelka pro otáčivé magnetické pole

LabQuest Mini, měřicí rozhraní k PC

Pohyb vodiče v magnetickém poli

Podkovový magnet nejvyšší kvality Ticonal

Komutátor

Hřídel na modelu motoru

Pomůcky pro učitele:

Komentáře pro učitele k pracovnímu listu:

Jméno a příjmení:

Pracovní list pro žáky

1. Zapojte jednoduchý obvod a k vodiči přibližte magnetku. Sledujte, jak se zachová. Co nám ukazuje?

Magnetka u vodiče, kterým protéká elektrický proud, se otočí tak, že severní pól na magnetce nám bude ukazovat záporný náboj a jižní pól kladný náboj. Pokud od obvodu odpojíme zdroj napětí, magnetka se ze svého stavu vychýlí.

2. Zapojte do obvodu zvonek. Vyzkoušejte, jak funguje, a popište princip (stejným způsobem funguje relé).

Při uzavření obvodu vzniká magnetické pole kolem elektromagnetů a tím se přitáhne kotva směrem k nim. Tím se přerušuje obvod. Elektromagnet ztrácí magnetické účinky, ale setrvačností kotva uhodí do zvonku. Kotva se vrací do původní polohy, kde se opět uzavírá obvod. Vše se opět opakuje do té doby, než se nerozpojí celý obvod spínačem.

3. Připojte postupně dvě cívky (N = 600z, N = 1 200z) k voltmetru. Na voltmetru si zvolte vhodně rozsah. Tyčový magnet vsunujte a vysunujte do cívky z cívky. Co pozorujete? Jaký je rozdíl mezi cívkami?

Voltmetr reaguje pouze při pohybu magnetu. Vzniká indukované napětí. Vznik indukovaného napětí zapříčiňuje změna právě pohybu magnetu. Když připojíme k voltmetru cívku s větším počtem závitů, vzniká větší indukované napětí.

4. Připojte transformátor ke stejnosměrnému napětí. Jak dosáhnete toho, aby transformátor fungoval, když víme, že potřebuje k napájení střídavé napětí?

Z předešlé otázky víme, že musí nastat nějaká změna. Aby nám transformátor fungoval, postačí nám rychle přepínat vypínač.

5. Připojte transformátor ke střídavému napětí. Na primární cívku připojte frekvenční generátor. Na sekundární cívce pozorujte napětí v závislosti na frekvenci frekvenčního generátoru.

Zjistíme, že proud klesá se zvyšující se frekvencí.

6. Zapojte transformátor tak, aby primární cívka měla více závitů než sekundární. Měřte napětí na primární a sekundární cívce. Co jste zjistili?

Nejlepší je zvolit cívky tak, aby sekundární cívka měla o polovinu méně závitů než primární. Po změření napětí vidíme, že napětí na sekundární cívce je o polovinu menší než u primární. Tím se dostáváme k transformačnímu poměru.

7. Zapojte transformátor tak, aby primární cívka měla méně závitů než sekundární. Měřte napětí na primární a sekundární cívce. Co jste zjistili?

Nejlepší je zvolit cívky tak, aby sekundární cívka měla o polovinu více závitů než primární. Po změření napětí vidíme, že napětí na sekundární cívce je o polovinu větší než u primární. Tím se dostáváme k transformačnímu poměru.

8. Zapojte do obvodu paralelně tlumivku, cívku se zdrojem. Postačí nám na zdroji mít 1,5 V i když na rozsvícení tlumivky bychom potřebovali 90 V. Spojte a rozpojte obvod. Co pozorujete a proč k tomuto jevu došlo?

Tlumivka se pouze rozsvítí při spojení nebo rozpojení obvodu. Je to způsobeno samoindukcí cívky.

9. Zapojte do obvodu cívku a žárovku se zdrojem střídavého napětí. Vložte do cívky jádro a pozorujte, co se stane. Popište tento děj.

Po vložení magnetu do cívky žárovka přestane svítit. Zhasnutí žárovky zapříčiní, že stoupne indukčnost cívky, čímž vzroste induktance a cívkou poteče nižší proud.

10. Zapojte do obvodu model motoru. Popište, proč se motor roztočí.

Po zapojení motoru ke zdroji vzniká okolo motoru magnetické pole.

https://www.youtube.com/watch?v=Im2_1UTp6Os

https://www.youtube.com/watch?v=BJD2JHM-VDk

https://www.youtube.com/watch?v=glUcvuBfV9o

https://www.youtube.com/watch?v=BeZqhYLzRg4

4. Pracovní list pro žáky