Scenariusz

Temat

Podsumowanie wiadomości o elektryczności

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

VI. Elektryczność. Uczeń:

8) posługuje się pojęciem natężenia prądu wraz z jego jednostką; stosuje do obliczeń związek między natężeniem prądu a ładunkiem i czasem jego przepływu przez przekrój poprzeczny przewodnika;

9) posługuje się pojęciem napięcia elektrycznego jako wielkości określającej ilość energii potrzebnej do przeniesienia jednostkowego ładunku w obwodzie; stosuje jednostkę napięcia;

10) posługuje się pojęciem pracy i mocy prądu elektrycznego wraz z ich jednostkami; stosuje do obliczeń związki między tymi wielkościami; przelicza energię elektryczną wyrażoną w kilowatogodzinach na dżule i odwrotnie;

11) wyróżnia formy energii, na jakie jest zamieniana energia elektryczna; wskazuje źródła energii elektrycznej i odbiorniki;

12) posługuje się pojęciem oporu elektrycznego jako własnością przewodnika; stosuje do obliczeń związek między napięciem a natężeniem prądu i oporem; posługuje się jednostką oporu;

13) rysuje schematy obwodów elektrycznych składających się z jednego źródła energii, jednego odbiornika, mierników i wyłączników; posługuje się symbolami graficznymi tych elementów.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Powtórzenie wiadomości o prądzie stałym.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Powtórzenie wiadomości o prądzie elektrycznym.

2. Stosowanie odpowiednich wzorów na moc i pracę prądu stałego w sytuacjach typowych.

3. Stosowanie odpowiednich wzorów na moc i pracę prądu stałego w sytuacjach problemowych.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- zna i stosuje odpowiednie prawa związane z prądem stałym,

- rozwiązuje problemy typowe i nowe związane z prądem stałym.

Metody kształcenia

1. Pogadanka utrwalająca (powtórzeniowa).

2. Formułowanie problemów i pomysłów ich rozwiązywania.

Formy pracy

1. Praca w grupach lub indywidualnie.

2. Współpraca z nauczycielem podczas rozwiązywania zadań problemowych.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Przygotuj odpowiedzi do pytań powtórzeniowych z prądu elektrycznego.

1. Co to jest prąd elektryczny?
2. Co nazywamy natężeniem prądu elektrycznego?
3. Jaka jest jednostka natężenia prądu elektrycznego?
4. Jak nazywa się przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego?
5. Przedstaw I prawo Kirchhoffa.
6. Od czego zależy natężenie prądu płynącego przez przewodnik?
7. O czym mówi prawo Ohma?
8. Co to jest opór elektryczny?
9. Co jest jednostka oporu elektrycznego?
10. Czy opór przewodnika zależy od temperatury?
11. Od czego zależy opór przewodnika?
12. Wymień dwa podstawowe sposoby łączenia odbiorników energii elektrycznej.
13. Scharakteryzuj połączenie szeregowe odbiorników energii elektrycznej.
14. Scharakteryzuj połączenie równoległe odbiorników energii elektrycznej.
15. Co to jest praca prądu elektrycznego?
16. Jak można wyznaczyć pracę prądu elektrycznego?
17. Jak można wyznaczyć moc prądu elektrycznego?
18. Co to jest moc znamionowa?
19. Co to jest napięcie?
20. Co jest jednostką napięcia i jaki przyrząd wykorzystujemy do pomiarów napięcia?

Realizacja lekcji

1. Co to jest prąd elektryczny?

Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.

2. Co nazywamy natężeniem prądu elektrycznego?

Natężeniem prądu nazywamy stosunek ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika do czasu przepływu.

I = \frac{∆ q}{∆ t}

3. Jaka jest jednostka natężenia prądu elektrycznego?

Jednostką natężenia prądu jest 1 A (amper).

4. Jak nazywa się przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego?

Do pomiaru natężenia prądu służy amperomierz.

5. Przedstaw I prawo Kirchhoffa.

W obwodach z prądem często mamy do czynienia z rozgałęzieniami. Z zasady zachowania ładunku wynika, że suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów z niego wypływających. Prawo to nosi nazwę I prawa Kirchhoffa.

6. Od czego zależy natężenie prądu płynącego przez przewodnik?

Natężenie prądu płynącego w przewodniku zależy od napięcia panującego między jego końcami. Zależność I(U) nosi nazwę charakterystyki prądowo - napięciowej.

7. O czym mówi prawo Ohma?

Prawo Ohma dla odcinka obwodu mówi, że natężenie prądu jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia.

8. Co to jest opór elektryczny?

Stały dla danego odcinka obwodu stosunek napięcia do natężenia nazywamy oporem elektrycznym.

R = \frac{U}{I}

9. Co jest jednostką oporu elektrycznego?

Jednostką oporu elektrycznego jest 1 Ω (om).

10. Czy opór przewodnika zależy od temperatury?

Opór przewodnika jest stały, jeśli nie zmienia się jego temperatura. Wraz ze wzrostem temperatury opór przewodników metalicznych rośnie.

11. Od czego zależy opór przewodnika?

Opór elektryczny przewodnika jest wprost proporcjonalny do jego długości i odwrotnie proporcjonalny do przekroju poprzecznego.

R = \frac{ρ \cdot l}{S}

Współczynnik $ρ$ nazywa się oporem właściwym i charakteryzuje rodzaj materiału.

12. Wymień dwa podstawowe sposoby łączenia odbiorników energii elektrycznej.

Odbiorniki energii elektrycznej można ze sobą łączyć szeregowo lub równolegle.

13. Scharakteryzuj połączenie szeregowe odbiorników energii elektrycznej.

Przez wszystkie odbiorniki połączone szeregowo płynie prąd o takim samym natężeniu. Napięcie między końcami całego układu jest równe sumie napięć na poszczególnych odbiornikach.

Opór zastępczy układu odbiorników energii połączonych szeregowo jest sumą poszczególnych oporów.

R_{z} = R_{1} + R_{2} + R_{3} + . . .

14. Scharakteryzuj połączenie równoległe odbiorników energii elektrycznej.

Między końcami wszystkich odbiorników połączonych równolegle jest takie samo napięcie. Natężenie prądu w głównym przewodzie jest sumą natężeń prądów płynących przez poszczególne odbiorniki. Odwrotność oporu zastępczego układu odbiorników połączonych równolegle jest sumą odwrotności poszczególnych oporów.

\frac{1}{R_{z}} = \frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} + . . .

15. Co to jest praca prądu elektrycznego?

Prąd elektryczny to płynące pod wpływem sił kulombowskich ładunki. Siły te wykonują więc w przewodniku pracę, aby te ładunki przemieścić. Nazywamy ją pracą prądu lub energią elektryczną doprowadzoną do przewodnika ze źródła.

16. Jak można wyznaczyć pracę prądu elektrycznego?

Pracę prądu możemy wyrazić trzema sposobami:

W = U \cdot I \cdot t

W = I^{2} \cdot R \cdot t

W = \frac{U^{2}}{R} \cdot t

Pracę wyrażamy w dżulach, ale możemy też wyrażać w kilowatogodzinach: 1 kWh = 3600000 J.

17. Jak można wyznaczyć moc prądu elektrycznego?

Moc urządzenia pobierającego energię elektryczną można również wyliczyć trzema wzorami:

P = U \cdot I

P = I^{2} \cdot R

P = \frac{U^{2}}{R}

18. Co to jest moc znamionowa?

Na odbiornikach energii często zaznaczana jest moc nominalna (znamionowa), czyli moc jaka jest wydzielana w odbiorniku, gdy będzie pracował w warunkach opisanych w instrukcji. Jeśli odbiornik włączymy do innego napięcia, moc będzie inna.

19. Co to jest napięcie?

Prąd w obwodzie zewnętrznym płynie od „+” do „–”, czyli zgodnie z siłami elektrycznymi, ale wewnątrz źródła ładunki muszą poruszać się od „–” do „+”. Ogniwo musi być więc zdolne do wykonywania pracy, aby przenieść ładunki z punktu o niższym potencjale do punktu o wyższym potencjale. Stosunek tej pracy do przenoszonego ładunku nazywamy napięciem ogniwa:

U = \frac{W}{∆ q}

Aby umożliwić przepływ prądu w przewodniku musimy utrzymywać różnicę potencjałów na jego końcach. Źródłami napięcia mogą być np. ogniwa, baterie, akumulatory.

20. Co jest jednostką napięcia i jaki przyrząd wykorzystujemy do pomiarów napięcia?

Jednostką U jest 1 V (wolt). Napięcie mierzymy woltomierzem.

[Grafika interaktywna]

Podsumowanie lekcji

Ten dział poświęciliśmy prądowi elektrycznemu. Opisaliśmy dokładnie to zjawisko, zdefiniowaliśmy natężenie prądu i jego jednostkę - amper. Zwróciliśmy uwagę na fakt, że warunkiem wystąpienia prądu elektrycznego w obwodzie elektrycznym jest podłączenie obciążenia do źródła napięcia elektrycznego oraz zamknięcie obwodu elektrycznego. Sformułowaliśmy prawo Ohma i zdefiniowaliśmy pojęcie oporu elektrycznego. Pokazaliśmy, jak budować proste obwody elektryczne, a także jak rysować i interpretować ich schematy. Wiesz już, jak posługiwać się miernikiem uniwersalnym, który może pełnić funkcję amperomierza lub woltomierza. Przybliżyliśmy pojęcie energii elektrycznej, czyli pracy prądu elektrycznego, oraz jego mocy. Umiesz obliczać te wielkości zarówno w jednostkach układu SI, jak i tych spoza tego układu, ale stosowanych powszechnie w Polsce.

Summary of electricity

Lesson plan

Temat

Etapy lekcji