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?
RMdWEfDLRNiKW
Aby zrozumieć poruszane w tym materiale zagadnienia, przypomnij sobie:
jaką energią zasilane są urządzenia elektryczne;
przykłady urządzeń elektrycznych;
jakie są źródła prądu elektrycznego.
Twoje cele
Wyjaśnisz, co to jest napięcie elektryczne, jaka jest jego jednostka oraz na czym polega przepływ prądu elektrycznego.
Wykażesz różnice między prądem stałym i przemiennym.
Zbudujesz prosty obwód elektryczny z wykorzystaniem przewodników i izolatorów.
iHO59a5hYb_d5e216
1. Prąd elektryczny w naszym domu
Prąd elektryczny to uporządkowany ruch cząstek o ładunku elektrycznym - jonów lub elektronów - w przewodnikach. Przepływ tych cząsteczek powodowany jest przez różnicę potencjałówróżnica potencjałówróżnicę potencjałów. Umowny kierunek prądu przyjmujemy od bieguna dodatniego do bieguna ujemnego.
W domu znajduje się wiele urządzeń elektrycznych. Każde należy zasilić prądem – ale skąd go wziąć? Urządzenia potrzebują odpowiedniego dla siebie źródła prąduźródło 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.
Ciekawostka
W USA, Japonii i niektórych państwach Ameryki Południowej napięcie w gniazdkach wynosi 110 woltów.
Na każdym urządzeniu elektrycznym znajduje się informacja o parametrach technicznych takiego urządzenia (m.in. jakiego zasilania potrzebuje).
RcLpcog0Ja7yP
Napięcie w gniazdku pochodzi z elektrowni. W życiu codziennym wykorzystujemy także inne źródła prądu, różniące się napięciem elektrycznym oraz typem prądu, jaki możemy uzyskać.
ROSZOBJmuzmms
Źródła prądu elektrycznego
RErPKobENl1d3
R5JE2qliArHqi
R1CgWEBb9ezy5
R6jXJtxrI8PkR
RF4E4TO9XSlRk
RiZfacLn2DzKh
Ciekawostka
Prąd elektryczny potrafią wytwarzać niektóre zwierzęta. Zdolność ta służy im do orientacji w środowisku, a także do polowania. Węgorz elektryczny wytwarza napięcie ok. 600 V, które jest niebezpieczne dla człowieka. Sum elektryczny posiada możliwość wytwarzania napięcia elektrycznego 300–400 V.
iHO59a5hYb_d5e262
2. Prąd stały i przemienny
Wokół nas możemy znaleźć źródła dwóch rodzajów prądu – prądu stałego i przemiennego. Napięcie prądu stałegoprąd stałyprądu stałego nie zmienia się. W przypadku prądu przemiennegoprąd przemiennyprądu 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.
R1Fvlq6IgUdkn
iHO59a5hYb_d5e301
3. W jaki sposób świeci żarówka?
RV5ZJhfGCwtBP1
Ćwiczenie 1
R2cCFiHvCGUYk
Ćwiczenie 1
Aby urządzenie elektryczne zaczęło działać, trzeba je podłączyć do odpowiedniego źródła energii elektrycznej za pomocą przewodów. Należy więc zbudować obwód elektrycznyobwód elektrycznyobwód elektryczny. Obwód elektryczny tworzą: źródła prądowe i napięciowe, przewody elektryczne, wyłączniki oraz odbiornik.
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 elektrycznejodbiornik energii elektrycznej. Odbiornikami są wszystkie urządzenia działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej, np. żarówka, telewizor, żelazko czy grzejnik elektryczny. Przewód elektrycznyprzewód elektrycznyPrzewód elektryczny to nic innego jak drut przewodzący prąd.
R1E8uMcoMWWHm
ROn01aLR0TnRw
Obwód elektryczny
Doświadczenie 1
Zbudowanie obwodu elektrycznego.
Co będzie potrzebne
cytryna,
gwóźdź miedziany,
gwóźdź ocynkowany,
2 krótkie przewody,
dioda LED.
Instrukcja
Wbij gwoździe w cytrynę tak, by się nie stykały.
Do każdego gwoździa przymocuj przewód.
Wolne końce przewodów połącz z diodą. Co obserwujesz?
Podsumowanie
Cytryna z gwoździami działa jak źródło prądu. Sok zawarty w cytrynie pod wpływem kontaktu z określonymi metalami uruchamia reakcję elektrochemiczną i powstaje prąd. Dzięki temu służy jako podstawa do zbudowania obwodu elektrycznego.
R1EkcZGsgB4MY
11
Polecenie 1
Zdecyduj, czy wyłącznik jest niezbędnym elementem obwodu elektrycznego.
Przypomnij sobie podstawowe elementy prostego obwodu elektrycznego.
Wyłącznik nie jest niezbędnym elementem obwodu elektrycznego. Każdy obwód elektryczny powinien posiadać: źródło napięcia elektrycznego, przewody elektryczne, odbiornik energii elektrycznej.
iHO59a5hYb_d5e407
4. Przewodnik czy izolator?
Zastanawiające jest, 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 przewodnikamiprzewodnik elektrycznościprzewodnikami prądu elektrycznego. Inne ciała nie przewodzą prądu – te nazywamy izolatoramiizolatorizolatorami elektrycznymi. Znajdują one zastosowanie jako materiały zabezpieczające przed porażeniem prądem elektrycznym i zapewniają izolację przewodów elektrycznych (osłona przewodnika).
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
Doświadczenie 2
Wykrywanie przewodników.
Co będzie potrzebne
płaska bateria,
3 przewody,
żarówka LED,
grafit,
gumka do wycierania,
aluminiowa łyżeczka,
zapałka.
Instrukcja
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.
11
Polecenie 2
Po przeprowadzeniu doświadczenia zanotuj, kiedy żarówka świeciła.
Zastanów się czy wszystkie ciała przewodzą prąd elektryczny. Co to są przewodniki prądu elektrycznego a co to izolatory. Które z przedmiotów są przewodnikami prądu elektrycznego, a którego izolatorami?
Żarówka zaświeciła, gdy w zbudowanym obwodzie elektrycznym użyto przewodnika prądu elektrycznego: grafitu, aluminiowej łyżki.
Podsumowanie
Jeżeli materiał, z którego wykonany jest dany przedmiot, jest przewodnikiem elektrycznym, to żarówka się zaświeci. Jeżeli jest izolatorem elektrycznym, żarówka się nie zaświeci.
R58f1kDTgLop5
RWKI4KKw2QYgw
Ciekawostka
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.
RPAyCKWifamad
iHO59a5hYb_d5e509
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.
Podstawowymi elementami obwodu elektrycznego są: źródło prądu, odbiornik energii elektrycznej, przewody elektryczne.
Aby przez obwód przepłynął prąd, obwód musi być zamknięty.
Materiały dobrze przewodzące prąd elektryczny to przewodniki, natomiast źle przewodzące prąd to izolatory.
iHO59a5hYb_d5e589
bg‑azure
Praca domowa
111
Ćwiczenie 1
Podaj po trzy przykłady przedmiotów ze swojego otoczenia, które mogą być izolatorami lub przewodnikami elektryczności.
Przypomnij sobie co to są przewodniki prądu elektrycznego oraz izolatory elektryczności.
Wymień źródła prądu elektrycznego jakie są lub mogłyby być wykorzystywane w Twoim domu.
Zastanów się, jakie masz w domu urządzenia elektryczne. Jakie źródła prądu wykorzystują?
baterie słoneczne - źródło prądu w domu do ogrzewania akumulator - źródło prądu w samochodzie elektrownia - źródło prądu w gniazdku elektrycznym wiatraki - źródło energii w gniazdku elektrycznym, do ogrzewania, oświetlenia domu baterie - źródło prądu w latarce, telefonie komórkowym.
iHO59a5hYb_d5e589
Słownik
izolator
izolator
substancja, która nie przewodzi prądu elektrycznego, np. tworzywa sztuczne, porcelana
obwód elektryczny
obwód elektryczny
zestaw elementów elektrycznych połączonych ze sobą przewodami elektrycznymi, złożony co najmniej ze źródła prądu i odbiornika
odbiornik energii elektrycznej
odbiornik energii elektrycznej
każde urządzenie działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej
prąd przemienny
prąd przemienny
prąd, którego kierunek i natężenie zmieniają się w czasie z określoną częstotliwością
prąd stały
prąd stały
prąd, którego natężenie nie zmienia się w czasie
przewodnik elektryczności
przewodnik elektryczności
ciało dobrze przewodzące prąd elektryczny, np. miedź, aluminium, srebro
przewód elektryczny
przewód elektryczny
przewód wykonany najczęściej z drutu miedzianego (lub innego przewodnika elektrycznego), pokrytego warstwą izolatora
różnica potencjałów
różnica potencjałów
różnica energii potencjalnej między dwoma punktami w obwodzie. Wielkość tej różnicy (wyrażona w woltach) określa, ile energii potencjalnej istnieje i może zostać wykorzystane do przemieszczania elektronów z jednego określonego punktu do drugiego
źródło prądu
źródło prądu
element obwodu elektrycznego wytwarzający napięcie, np. sieć energetyczna zakończona gniazdkiem elektrycznym, bateria, akumulator, dynamo