Transcript Elektrický proud v kovech I - podpora chemického a fyzikálního

SOUBOR PREZENTACÍ
FYZIKA PRO III. ROČNÍK GYMNÁZIA
F14 - ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH I
Mgr. Alexandra Bouchalová
Gymnázium, Havířov-Město, Komenského 2, p.o
Tato prezentace vznikla na základě řešení projektu OPVK, registrační číslo: CZ.1.07/1.1.24/01.0114 s názvem
„PODPORA CHEMICKÉHO A FYZIKÁLNÍHO VZDĚLÁVÁNÍ NA GYMNÁZIU KOMENSKÉHO V HAVÍŘOVĚ“
Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
ELEKTRICKÝ PROUD V KOVECH I
 Elektrický odpor kovového vodiče
 Ohmův zákon pro část obvodu
 Závislost odporu kovového vodiče na t
 Rezistory a jejich spojování
 Měření elektrického proudu a napětí
Elektrický proud v kovech I
2
Opakování
 Čím je tvořen elektrický proud v kovech?
 Jaký je dohodnutý směr elektrického proudu
v obvodu?
 Jak měříme elektrický proud?
 Jaké jsou účinky elektrického proudu?
 Uveď způsoby výroby elektrického napětí.
Elektrický proud v kovech I
3
Elektrický odpor kovového vodiče
 Neuspořádaným
Každýkovovým
vodič tedy
tepelným
klade elektrickému
pohybem
Když
vodičem
protéká
elektrický
těchto
prouduatomů
elektrický
je pohyb
volných
který
musí
elektronů
být
proud,
pohybují
seodpor,
volné
elektrony
mezi
omezován.
překonáván
elektrickým napětím.
atomy
vodiče.
+
–
Elektrický proud v kovech I
4
Elektrický odpor kovového vodiče
U [V]
I [A]
1
2
3
4
5
0,48 0,95 1,45 1,90 2,35
ocel
0,28 0,55 0,83 1,10 1,40 konstantan
V
A
V
konstantní teplota
chladicí lázeň
Elektrický proud v kovech I
5
Elektrický odpor kovového vodiče
U [V]
I [A]
1
2
3
4
5
0,48 0,95 1,45 1,90 2,35
ocel
0,28 0,55 0,83 1,10 1,40 konstantan
I [A]
ocel
konstantan
U [A]
Elektrický proud v kovech I
6
Ohmův zákon pro část obvodu
U [V]
I [A]
U
I
1
0,48
0,28
2,1
3,6
2
0,95
0,55
2,1
3,6
3
4
5
1,45 1,90 2,35
ocel
0,83 1,10 1,40 konstantan
2,1 2,1 2,1
ocel
3,6 3,6 3,6 konstantan
U
I
= konst.
 Pokud má vodič stálou teplotu je proud přímoúměrný
napětí mezi konci vodiče: I ~ U.
R 
U
I
Elektrický proud v kovech I
 1826 – Georg Simon Ohm
Elektrický odpor = rezistance
7
Ohmův zákon pro část obvodu
[R ] 
[U ]
I
1
G 
U
[G ] 
Elektrický proud v kovech I
[I ]

 V A
[U ]
 
Elektrická vodivost G
R
[I]
1
ohm
 A V
1
 S
siemens
8
Ohmův zákon pro část obvodu
 Odpor kovového vodiče
 je přímoúměrný jeho délce l,
 je nepřímoúměrný jeho průřezu S,
 závisí na materiálu vodiče.
R ρ
l
S
 je rezistivita = měrný odpor
[ ]    m
Elektrický proud v kovech I
9
Závislost odporu kovového vodiče na teplotě
 Sledujme vlastnosti kovového vodiče při změně teploty.
 Popiš jev, který nastane při zahřívání elektrického vodiče.
 Sestavme tabulku a VA charakteristiku.
0
A
V
Elektrický proud v kovech I
10
Elektrický odpor kovového vodiče
U [V]
I [A]
R [Ω]
1
0,46
0,28
2,2
3,6
2
0,83
0,55
2,4
3,6
3
4
5
1,14 1,40 1,60
ocel
0,83 1,10 1,40 konstantan
2,6 2,8 3,1
ocel
3,6 3,6 3,6 konstantan
2
ocel
I [A]
konstantan
1
0
00
1
Elektrický proud v kovech I
2
3
4
5
6
U [A]
11
Závislost odporu kovového vodiče na teplotě
 Elektrický odpor kovových vodičů s rostoucí teplotou lineárně roste.
R  R 1 (1    t )
  - teplotní součinitel elektrického odporu
 R1 - odpor při teplotě t1

t = t - t1
Elektrický proud v kovech I
12
Závislost odporu kovového vodiče na teplotě
Rozhodni o závislosti měrného odporu na teplotě a svoji
odpověď zdůvodni.
   1 (1    t )
 Měrný elektrický odpor kovových vodičů závisí na teplotě lineárně.
Zjisti teplotní interval, ve kterém je odpor hliníku lineárně závislý
na teplotě. Nakresli v tomto intervalu graf závislosti odporu hliníku
na teplotě, je-li  = 4,9 . 10-3 K-1 a 20 = 2,828 C . cm.
Elektrický proud v kovech I
13
Rezistor
 je pasivní elektrotechnická součástka
IDEÁLNÍ
 jediný parametr = odpor
R, který nezávisí na
vnějších podmínkách
REÁLNÝ
 závisí na teplotě
 kromě odporu i další
parametry
 omezená elektrická
pevnost
 …
 Jejich základní funkcí je omezení protékajícího proudu nebo
získání napěťového úbytku.
Elektrický proud v kovech I
14
Rezistor
• Jakou schematickou značku má rezistor?
• Zjisti, k čemu se dá rezistor využít v praxi.
• Jaké druhy rezistorů rozlišujeme?
• Závisí ideální rezistor na velikosti proudu, který jím protéká?
• Pokus se vyhledat informace o konstrukci rezistorů.
• Jaké parametry může rezistor mít?
Elektrický proud v kovech I
15
Spojování rezistorů - sériové
U
U2
U1
R1
U3
U  R 1I  R 2I  R 3I
R3
R2
I
U  (R 1  R 2  R 3 ) I

URI
0
1
2
3
0
Elektrický proud v kovech I
U1
U2
R  R1  R 2  R 3
U3
x
16
Spojování rezistorů - paralelní
R1
I1
I2
R2
I3
R3
I
I
G 
R

1
R1
Elektrický proud v kovech I
R1

U
R2

U
R3
 1
1
1 
I  U



 R1 R 2 R 3 
U
1
U

1
R2

1
R3
 G1  G 2  G 3
I
U
R
17
Úlohy
• Jakým způsobem se rozdělí napětí U při sériovém spojení
rezistorů?
• Jakým způsobem se rozdělí proud I při paralelním spojení
rezistorů?
• Kovová tyč, jejíž celkový odpor je 0,1Ω, rozřízneme na 5
stejných dílů a jednotlivé části spojíme paralelně. Jaký
bude výsledný odpor?
Elektrický proud v kovech I
18
Měření elektrického proudu a napětí
vodič
žárovka
rezistor
reostat, potenciometr
Elektrický proud v kovech I
19
Měření elektrického proudu ampérmetrem
výstupní svorka
vstupní svorka
stupnice
korekce nuly
přepínač rozsahů
Elektrický proud v kovech I
schematická značka
A
20
Zapojení ampérmetru do série
ampérmetr
zdroj
vodiče
spotřebič
Elektrický proud v kovech I
21
Schéma zapojení
ampérmetr
zdroj
+
vodiče
spotřebič
A
-
Elektrický proud v kovech I
22
Určení velikosti měřeného proudu
výchylka  = 10 d
maximální výchylka m = 30 d
měřící rozsah Mi = 15 mA
Konstanta ampérmetru
Mi
Ki = 
m
15 mA
= 0,5 mAd-1
=
30 d
Měřený proud
I = Ki .  = 0,5 mAd-1. 10 d = 5 mA
Elektrický proud v kovech I
23
Regulace proudu reostatem
Malý odpor reostatu
Elektrický proud v kovech I
Velký odpor reostatu
24
Použitá literatura
Literatura
LEPIL, O. Elektřina a magnetismus, fyzika pro gymnázia. Praha: Prometheus, 2002. ISBN 80-7196202-3
TKOTZ,K. Příručka pro elektrotechnika. Praha: Europa-Sobotáles, 2002.
ISBN 80-86706-00-1
HALLIDAY,D. Fyzika. Elektřina a magnetismus. Brno: VUTIUM, 2000.
ISBN 80-214-1868-0
Elektrický proud v kovech I