Urządzenia elektryczne
Wyobrażasz sobie świat bez elektryczności? Nie działałyby nie tylko komputery czy lampy. Gdybyśmy nie umieli wytwarzać prądu elektrycznego, to nie mielibyśmy latarek, suszarek, lodówek. Samochody by nie jeździły, a samoloty nie latały. Otacza nas ogromna liczba urządzeń, które potrzebują zasilania elektrycznego. Skąd zatem bierze się prąd?
że urządzenia elektryczne wymagają zasilania prądem elektrycznym;
że niektóre urządzenia należy podłączyć do gniazdka elektrycznego, a inne są zasilane bateriami.
wyjaśniać, skąd bierze się prąd elektryczny w domu;
wskazywać źródła prądu elektrycznego;
dopasowywać urządzenie do odpowiedniego źródła prądu;
budować prosty obwód elektryczny;
przeprowadzać doświadczenie sprawdzające, czy dana substancja przewodzi prąd elektryczny.
1. Prąd elektryczny w naszym domu
W domu znajduje się wiele urządzeń elektrycznych. Każde należy zasilić prądem – ale skąd go wziąć? Urządzenia potrzebują odpowiedniego dla siebie źródła prąduźródła prądu o określonym napięciu. Wielkość napięcia podaje się w woltach i oznacza literą „V”, np. 230 V oznacza napięcie 230 woltów. Takie właśnie napięcie pojawia się we wszystkich gniazdkach elektrycznych w Polsce. Na każdym urządzeniu elektrycznym znajduje się informacja, jakiego zasilania potrzebuje.
Napięcie w gniazdku pochodzi z elektrowni. W życiu codziennym wykorzystujemy także inne źródła prądu, różniące się napięciem elektrycznym oraz typem prądu, jaki możemy uzyskać.
Film dostępny pod adresem https://zpe.gov.pl/a/D1Cf5Om2x
Widoczna lampa stojąca z napisem 230 V, i ściana, na której są trzy gniazdka: jedno 110 V, drugie 230 V, trzecie 800 V. Wtyczka z lampy wędruje do gniazdka z napisem 230 V, widać, że lampa zaczyna świecić. Następnie wtyczka wyjmowana jest z gniazdka 230V i lampa gaśnie, potem wtyczka wędruje do gniazdka 110 V, lampa się nie zapala. Wtyczka wyjmowana jest z gniazdka 110 V i przesuwana jest do gniazdka 800 V, widać, jak lampa rozbłyskuje, po czym żarówka pęka, pojawia się dym
Prąd elektryczny potrafią wytwarzać niektóre zwierzęta. Zdolność ta służy im do orientacji w środowisku, a także do polowania. Węgorz elektryczny wytwarza napięcie 800 V, które jest niebezpieczne dla człowieka.
2. Prąd stały i przemienny
Jak już wiemy, wokół nas możemy znaleźć źródła dwóch rodzajów prądu – prądu stałego i przemiennego. Napięcie prądu stałegoprądu stałego nie zmienia się. W przypadku prądu przemiennegoprądu przemiennego napięcie zmienia się bardzo szybko (około 50–60 razy na sekundę, a czasami znacznie szybciej).
Źródłami prądu stałego są baterie i akumulatory. Urządzenia takie noszą wspólną nazwę ogniw. Zachodzą w nich przemiany chemiczne, które pozwalają na wytworzenie prądu pozwalającego na zasilanie urządzeń o niewielkiej mocy. Trudno przesyłać prąd stały na duże odległości. Dlatego napięcie w gniazdkach jest źródłem prądu przemiennego. Taki prąd można przesyłać na znaczne odległości i zasilać w ten sposób urządzenia o dużej mocy.
3. Jak sprawić, by żarówka świeciła?
Przypomnij sobie, które substancje przewodzą prąd elektryczny.
Aby urządzenie zaczęło działać, trzeba je podłączyć do odpowiedniego źródła energii elektrycznej za pomocą przewodów. Należy więc zbudować obwód elektrycznyobwód elektryczny. Każdy, nawet najprostszy obwód elektryczny, składa się zawsze z kilku podstawowych elementów. Są to:
źródło napięcia elektrycznego,
odbiornik energii elektrycznej,
przewody elektryczne.
Najważniejszą częścią obwodu elektrycznego jest źródło prądu zwane inaczej źródłem napięcia. Bez źródła napięcia elektrycznego w obwodzie nie popłynie prąd elektryczny i włączone w obwód urządzenie elektryczne nie będzie działać. Kolejnym elementem układu jest odbiornik energii elektrycznejodbiornik energii elektrycznej. Odbiornikami są wszystkie urządzenia działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej, np. żarówka, telewizor, żelazko czy grzejnik elektryczny. Przewód elektrycznyPrzewód elektryczny to nic innego jak drut przewodzący prąd.
Zbudowanie obwodu elektrycznego.
cytryna,
gwóźdź miedziany,
gwóźdź ocynkowany,
2 krótkie przewody,
żarówka LED.
Wbij gwoździe w cytrynę tak, by się nie stykały.
Do każdego gwoździa przymocuj przewód.
Wolne końce przewodów połącz z żarówką. Co obserwujesz?
Cytryna z gwoździami działa jak źródło prądu. Dzięki temu służy jako podstawa do zbudowania obwodu elektrycznego.
Zdecyduj, czy wyłącznik jest niezbędnym elementem obwodu elektrycznego.
4. Przewodnik czy izolator?
Zastanawiające, dlaczego jedne materiały wykorzystuje się do budowy przewodów elektrycznych, a inne do tworzenia izolacji tych przewodów. Wyjaśnienie jest proste: wewnętrzny element ma za zadanie przewodzić prąd elektryczny, natomiast izolacja powinna chronić nas przed porażeniem, ponieważ sama nie przewodzi prądu elektrycznego.
Jak już wiesz, niektóre ciała bardzo dobrze przewodzą prąd elektryczny. Nazywamy je przewodnikamiprzewodnikami prądu elektrycznego. Inne ciała nie przewodzą prądu – te nazywamy izolatoramiizolatorami elektrycznymi.
Sprawdźmy wspólnie, jakie przedmioty wokół nas są przewodnikami elektrycznymi, a jakie izolatorami. Wykorzystajmy w tym celu obwód elektryczny, jednak zamiast wyłącznika włączać będziemy do obwodu różnego rodzaju przedmioty.
Wykrywanie przewodników.
płaska bateria,
3 przewody,
żarówka LED,
grafit,
gumka do wycierania,
aluminiowa łyżeczka,
zapałka.
Połącz przewodem jeden z biegunów baterii z metalowym wkrętem żarówki.
Połącz drugi kabel z drugim biegunem baterii, a trzeci – z metalowym zakończeniem żarówki.
Wolne końce kabli przykładaj do różnych przygotowanych przedmiotów. Zanotuj, kiedy żarówka świeciła.
Jeżeli materiał, z którego wykonany jest dany przedmiot, jest przewodnikiem elektrycznym, to żarówka się zaświeci. Jeżeli jest izolatorem elektrycznym, żarówka się nie zaświeci.
Przepływ prądu przez niektóre substancje, np. niektóre gazy (hel, neon, ksenon), sprawia, że zaczynają one się jarzyć. Zjawisko to wykorzystuje się w budowie lamp. Jeśli do zamkniętego w rurce gazu przyłoży się napięcie elektryczne, to gaz zacznie świecić. Kolor zależy od tego, jakiego gazu użyliśmy: czerwony to neon, różowawy – hel, ksenon natomiast świeci na niebieskofioletowo.
Podsumowanie
Źródło prądu wytwarza prąd o określonym napięciu.
Do zasilania urządzeń elektrycznych używa się prądu stałego lub przemiennego.
Każde urządzenie potrzebuje odpowiedniego dla siebie źródła prądu.
Obwód elektryczny składa się przynajmniej ze źródła prądu i jego odbiornika, które połączone są przewodami.
Aby przez obwód przepłynął prąd, obwód musi być zamknięty.
Substancje dobrze przewodzące prąd elektryczny to przewodniki, natomiast źle przewodzące prąd to izolatory.
Podaj po trzy przykłady przedmiotów ze swojego otoczenia, które mogą być izolatorami lub przewodnikami elektryczności.
Wymień źródła prądu elektrycznego wykorzystywane w twoim domu. Podaj, do czego służą.
Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:
Jak powstaje burza?Jak powstaje burza?
Słowniczek
substancja, która nie przewodzi prądu elektrycznego, np. tworzywa sztuczne, porcelana
zestaw elementów elektrycznych połączonych ze sobą przewodami elektrycznymi, złożony co najmniej ze źródła prądu i odbiornika
każde urządzenie działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej
prąd, którego kierunek i napięcie regularnie i bardzo szybko się zmieniają
prąd, którego napięcie nie zmienia się w krótkich przedziałach czasu
ciało dobrze przewodzące prąd elektryczny, np. miedź, aluminium, srebro
przewód wykonany najczęściej z drutu miedzianego (lub innego przewodnika elektrycznego), pokrytego warstwą izolatora
element obwodu elektrycznego wytwarzający napięcie, np. sieć energetyczna zakończona gniazdkiem elektrycznym, bateria, akumulator, dynamo
Zadania
Zdecyduj, które stwierdzenia są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| W elektrowniach wodnych prąd powstaje dzięki gwałtownemu schłodzeniu wody. | □ | □ |
| W elektrowniach wiatrowych prąd powstaje dzięki energii wiatru, który porusza łopatkami turbiny. | □ | □ |
| W elektrowni węglowej prąd powstaje dzięki spalaniu węgla, którego ciepło ogrzewa wodę – woda paruje, a para wodna porusza łopatkami turbiny. | □ | □ |
Wskaż, które stwierdzenie jest prawdziwe.
- Akumulatory wykorzystują przemiany zachodzące w ich wnętrzu do wytworzenia prądu elektrycznego.
- Akumulatorów nie należy ładować za pomocą ładowarek.
- Elektrownia wiatrowa wytwarza prąd elektryczny dzięki wytwarzaniu ciepła.
- Niektóre zwykłe baterie można ładować za pomocą ładowarek akumulatorowych.
Wskaż najważniejszy element obwodu elektrycznego, bez którego nie będzie działał.
- źródło napięcia elektrycznego
- przewody elektryczne
- odbiornik energii elektrycznej
Zdecyduj, które stwierdzenia są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| W obwodzie elektrycznym zawsze płynie prąd elektryczny. | □ | □ |
| Aby w obwodzie mógł płynąć prąd elektryczny, obwód musi być zamknięty. | □ | □ |
| Bez napięcia elektrycznego w obwodzie może następować przepływ prądu elektrycznego. | □ | □ |
| Dla urządzenia elektrycznego nie ma znaczenia, jakim rodzajem prądu elektrycznego będziemy go zasilać, ważne jest tylko jego napięcie. | □ | □ |
| Dla urządzenia elektrycznego ma znaczenie, jakim rodzajem prądu elektrycznego i o jakim napięciu go zasilamy. | □ | □ |
| Dla urządzenia elektrycznego nie ma znaczenia, jakim napięciem prądu elektrycznego będziemy go zasilać, ważny jest tylko jego rodzaj. | □ | □ |
Wskaż, które zdania są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Ciało, które przewodzi prąd elektryczny, nazywamy przewodnikiem elektrycznym. | □ | □ |
| Ciało, które nie przewodzi prądu elektrycznego, nazywamy opornikiem elektrycznym. | □ | □ |
| Każdy prąd elektryczny charakteryzuje się tym, że jego napięcie elektryczne zmienia się wiele razy na sekundę. | □ | □ |
| Prąd stały charakteryzuje się tym, że jego napięcie nie zmienia się w krótkich przedziałach czasu. | □ | □ |
Wskaż, które stwierdzenia są prawdziwe, a które fałszywe.
| Prawda | Fałsz | |
| Obwód elektryczny będzie działał bez źródła prądu elektrycznego. | □ | □ |
| Gdy obwód elektryczny jest zamknięty, może przez niego przepływać prąd elektryczny. | □ | □ |
| Obwody elektryczne mogą być budowane na podstawie schematów elektrycznych. | □ | □ |