Temat

Badanie zależności między natężeniem prądu a napięciem elektrycznym w obwodzie

Etap edukacyjny

Drugi

Podstawa programowa

VI. Elektryczność. Uczeń:

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

16) doświadczalnie:
e) wyznacza opór przewodnika przez pomiary napięcia na jego końcach oraz natężenia prądu przez niego płynącego.

Czas

45 minut

Ogólny cel kształcenia

Doświadczalne zbadanie zależności pomiędzy napięciem a natężeniem prądu elektrycznego.

Kształtowane kompetencje kluczowe

1. Zbudowanie prostego obwodu elektrycznego.

2. Pomiar napięcia i natężenia prądu elektrycznego.

3. Formułowanie hipotezy badawczej związanej z napięciem i natężeniem prądu elektrycznego.

Cele (szczegółowe) operacyjne

Uczeń:

- buduje proste obwody prądowe z wykorzystaniem amperomierza oraz woltomierza,

- wyznacza zależność pomiędzy napięciem oraz natężeniem prądu elektrycznego.

Metody kształcenia

1. Dyskusja rozwijająca się w toku wspólnego rozwiązywania problemu przez klasę lub grupę.

2. Porządkowanie i stosowanie uzyskanych wyników w nowych zadaniach o charakterze praktycznym lub teoretycznym.

Formy pracy

1. Eksperymentowanie w grupach.

2. Burza mózgów.

Etapy lekcji

Wprowadzenie do lekcji

Przygotuj odpowiedzi na pytania wprowadzające do lekcji.

1. Co to jest prąd elektryczny?
2. Jaka wielkość fizyczna najlepiej opisuje wielkość płynącego prądu?
3. Zdefiniuj jednostkę 1 A.
4. Co to jest napięcie elektryczne?
5. Zdefiniuj jednostkę 1 V.
6. Do pomiaru jakich wielkości używamy amperomierz i woltomierz?

Realizacja lekcji

Współcześnie trudno sobie wyobrazić życie bez prądu elektrycznego. Wykorzystujemy różne elementy, przez które płynie prąd elektryczny. Niektóre elementy urządzeń są bardzo duże, dlatego bardzo często używamy oznaczeń schematycznych.

Dzięki temu nawet skomplikowany układ będzie można przedstawić na niewielkiej kartce.

Umiejętność rysowania schematów jest istotna przy badaniu zależności pomiędzy wielkościami opisującymi obwód elektryczny.

Jak wyglądają schematyczne oznaczenia różnych elementów obwodów elektrycznych?

[Ilustracja 1]

[Slideshow]

Jak prawidłowo podłączyć amperomierz?

Amperomierz musi mierzyć ilość ładunku przepływającego w czasie jednej sekundy przez odbiornik prądu elektrycznego. Należy go więc podłączyć zawsze szeregowo do opornika.

[Ilustracja 2]

Jak prawidłowo podłączyć woltomierz?

Woltomierz mierzy napięcie panujące między dwoma punktami. Końcówki woltomierza muszą stykać się więc z tymi punktami.

[Ilustracja 3]

[Ilustracja 4]

Doświadczenie:

Badanie zależności pomiędzy napięciem a natężeniem prądu płynącym przez przewodnik.

Hipoteza badawcza:

Istnieje związek pomiędzy napięciem przyłożonym do odbiornika prądu elektrycznego a natężeniem prądu płynącym przez przewodnik:

1. Zbuduj układ elektryczny jak na schemacie poniżej.

[Ilustracja 5]

2. Na zasilaczu zmieniaj napięcie zasilające i odczytuj je na woltomierzu.

3. Przy zadanym napięciu odczytuj jakie natężenie prądu płynie przez opornik.

4. Wyniki notuj w tabeli pomiarowej.

[Tabela 1]

Opracowanie pomiarów:

5. Narysuj wykres zależności natężenia prądu od napięcia zasilającego.

6. Dla każdego z pomiarów wyznacz stosunek $\frac{U}{I}$ i zapisz w tabeli.

7. Porównaj wyniki $\frac{U}{I}$ i potwierdź albo zaprzecz hipotezę badawczą.

Podsumowanie lekcji

1. Obwody elektryczne to układy elementów (przewodów, źródeł napięć, odbiorników, wyłączników) połączone w taki sposób, aby umożliwić przepływ prądu elektrycznego.

2. Amperomierz to przyrząd służący do pomiaru natężenia prądu elektrycznego; do obwodów włączany jest szeregowo.

3. Woltomierz to przyrząd służący do pomiaru napięcia elektrycznego; do obwodów włączany jest równolegle.

4. Prąd może płynąć tylko w zamkniętych obwodach elektrycznych.

5. Schemat obwodu elektrycznego to szkic wykonany za pomocą symboli graficznych, pozwalający przedstawić wszystkie elementy obwodu elektrycznego i ich połączenia.

6. Natężenie prądu elektrycznego przepływającego przez odbiornik jest wprost proporcjonalne do napięcia elektrycznego mierzonego między jego końcami.