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