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, na čem závisí střídavé napětí, kapacitní a induktivní reaktance.

 Pomůcky

Generátor frekvenční 0,1 Hz…100 kHz

Přístroj měřící, digitální, víceúčelový

Ampérmetr

Voltmetr

ŹES Elektřina

ŹES Elektronika

Žárovka

LED

reproduktor

Verniér – LabQuest nebo Go!Link nebo LabQuest mini

Sada propojovacích vodičů

 

Pomůcky pro učitele:

 

 

 

 

Komentáře pro učitele k pracovnímu listu:

Jméno a příjmení:

Pracovní list pro žáky

1)      Ke generátoru střídavého napětí připojte ručičkový voltmetr. Generátor nastavte na minimální hodnotu a pomalu přidávejte hodnotu na generátoru. Co můžeme pozorovat na voltmetru?

Ručičkový voltmetr bude kmitat podle toho, jak budeme přidávat hodnotu na generátoru. Na ručičkovém voltmetru můžeme pozorovat změnu velikosti napětí se změnou amplitudy a frekvence generátoru.

2)      Připojte ke generátoru digitální voltmetr a opakujte postup z otázky 1. Co nám ukazuje digitální voltmetr?

Digitální voltmetr nám ukazuje efektivní hodnotu napětí.

3)      Jak se bude chovat žárovka připojená na generátor?

Při malých hodnotách na generátoru bude vidět, jak žárovka mění jas. S přidáváním hodnoty na generátoru naše oko nebude schopné změnu vnímat.

4)      Do obvodu zapojíme frekvenční generátor a ampérmetr pro měření proudu, dále cívku nebo kondenzátor a přídavný rezistor (aby byl v obvodu nějaký čistě ohmický odpor).  Závisí procházející proud na frekvenci nastavené na generátoru?

Závisí. Kromě ohmického odporu zde u cívky přibude induktivní reaktance a odpor součástky vzrůstá, což se projeví poklesem proudu. Nedochází tady ke ztrátám energie přeměnou na teplo jako u ohmického odporu, ale ke ztrátě energie při tvorbě magnetického pole.  Induktivní reaktanci můžeme spočítat jako    , kde f je frekvence nastavená na generátoru a L je indukčnost cívky. Jednotkou induktivní reaktance je ohm. Tato hodnota se skládá s ohmickým odporem cívky a impedancí zbytku obvodu.

Kondenzátor se chová naopak. Se stoupající frekvencí jeho kapacitní reaktance (jalový odpor) klesá. Je možné ji spočítat jako  .

Navenek se tedy součástky chovají tak, jako by se se stoupající frekvencí snižoval odpor kondenzátoru a zvyšoval odpor cívky.