Општи информации за електрични кола

Многу луѓе се плашат од електрична енергија. Делумно тоа е оправдано. Меѓутоа, ако правилно ракувате со електрична енергија и користите соодветна опрема, нема за што да се грижите. Следниот текст објаснува кои уреди можете да ги користите без двоумење. Воведува и неколку основи кои се важни за безбедно користење на електрична енергија.

Кои уреди се погодни за настава?

Напон и струјни извори

Во основа, електричните кола се дозволени на часовите под никакви околности поврзан со електричен штекер. Напонот на штекерот е 230 волти (или 400 волти на трифазен штекер) и е опасна по живот. Таквите високи напони можат безбедно да се користат во секојдневниот живот со соодветни заштитни мерки (видете „Електрични системи - електрични системи во куќата“). Ако електрично коло е поставено на час, овие заштитни мерки обично не можат да се почитуваат, така што мора да се користат соодветни извори на напон.

Погодни се изворите на напон што обезбедуваат таканаречен заштитен екстра-низок напон со сигурно одвојување. За студентски експерименти, не смее да се надминува напон од 25 волти наизменичен напон или 60 волти директен напон [1].

Соодветни извори на напон вклучуваат батерии или акумулатори (батерии на полнење) со номинален напон [2] од 1,5 V, 4,5 V или 9 V. Батериите и батериите на полнење се исто така многу соодветни, бидејќи тие претставуваат упатување на секојдневниот живот на учениците . Соодветни извори на напон исто така вклучуваат единици за напојување што излегуваат соодветно низок напон. Препорачливо е да се користи понудата на познати производители на наставни материјали. Предноста е што на овие уреди може да се постават различни напони.

Ламби, отпорници, .

Светилките се добри за изградба на едноставно коло. Со ламби може да се види ефектот на електрична енергија видлив направи Исто така, блескавата (или не светлечка или слабо светло) сијаличка е лесно да се нацрта кога колото треба да се копира во работната книга или на работниот лист.

Сл. 1: Мала сијалица (лево); Светлосна мапа за употреба во плоча за леб (десно)

Проверете дали сијалиците што сакате да ги користите се поврзани и со „точниот“ извор на напон. Ламба што е изградена да работи на 12 V светла само многу слабо или воопшто не е на напон од 1,5 V. А, светилка што е дизајнирана да работи на 1,5 V, многу веројатно ќе се расипе ако ја поврзете „на 12 V“.

Отпорниците (на пример, за плочи за леб, видете слика 2) ја претвораат електричната енергија во внатрешна енергија (топлина). Во овој случај, знаењето или искуството се закотвени во меморијата преку хаптичка перцепција. Сепак, „топол отпор“ не е толку лесен за цртање.

Сл. 2: Отпорник за употреба во плоча за леб: лево без и десно со куќиште

Бидејќи отпорниците - слични на ламбите - се дизајнирани само за одреден максимален напон, тука мора да се внимава овој напон да не биде надминат. Бидејќи максималниот напон обично не е наведен на отпорниците, туку максималната моќност, соодветниот максимален напон мора да се одреди со мала пресметка [3]. Наместо да пресметувате, можете исто така да го поврзете отпорникот со прилагодлив извор на напон, полека да го зголемувате напонот и да почувствувате колку станува топол отпорникот. Опасност: Отпорот не смее да биде во затворено куќиште за ова.

Се разбира, покрај или наместо лампи со ламба и отпорници, во потрошувачките кола може да се користат и други потрошувачи: зуи, на пример, или мал пропелер со мотор, итн.

Линии и жици

Во принцип, сите (метални) жици се погодни за градење едноставни електрични кола. Сепак, треба да се избегнуваат долги тенки жици. Во повеќето размислувања, жиците се претпоставуваат дека се идеални, т.е. без отпор и спроводливи. Меѓутоа, со долги тенки жици, отпорот е релативно голем. Резултатот е дека светилката може да не запали затоа што премногу напон на отпорникот на жицата паѓа.

Сл. 3: Кабел (лево) и мостови (десно)

Монтажни лабораториски кабли за училиштата имаат предност што приклучоците се вклопуваат во соодветните приклучни плочи, прекинувачи или приклучоци за ламби.

Постојат и мостови за плоча за леб, со кои може да се „направат“ жични врски на лебната плоча. Предноста на овие компоненти е што колото изгледа повеќе слично на дијаграмот на основното коло. Wиците од продавницата за градежни работи се поевтини.

Склопки, табли за леб, .

Производителите на наставниот материјал нудат разни комплети материјали, чии елементи - прекинувачи, приклучни плочи со мостови и сл. - се вклопуваат заедно.

Сл. 4: Леб за леб со мостови и сијалица. Изворот на напон е поврзан преку лабораториски кабли.

Во зависност од целта на лекцијата, може да соберете коло и на други начини, на пример, помагајќи си низ куќата. Ова овозможува затворање на кола со краци на краевите на отворената жица. Важно е само да им објасните на учениците дека тоа може да се направи само за време на експерименти во училиште или само со извори на низок напон. Лесните плочи имаат предност што колото е многу слично на дијаграмот на колото. Ова го промовира вмрежувањето на дијаграмот за апстрактно коло со поставувањето на тестот.

Сл. 5: Едноставно коло со батерија, клипови за хартија, бакарни жици и сијалица

Важни поими и изрази

Користете го правилниот технички јазик

Во теоријата на електрична енергија, постои технички јазик кој има за цел да осигури дека техничките односи се изразени прецизно и што е можно појасно. Ако техничкиот јазик е правилно употребен, тој исто така може да помогне да се избегнат или растеруваат заблудите.

Апел до наставниците кои се занимаваат со темата електрична енергија на час

Обидете се сами да користите точен технички јазик. Вие служите како пример за учениците и може да предизвикате големи потешкотии во учењето во понатамошната училишна кариера на вашите ученици преку погрешен технички јазик.
Воведете клучни технички термини на вашиот час и вежбајте ги основните изрази со учениците.

Најважните поими и изрази на прв поглед

електрична енергија

Изразување: Тече струја.
Струја е пребројување на полнежите што ја минуваат точката на мерење во одредено време. Можете да го замислите финишот на маратон, каде сметате во одреден временски период колку тркачи ја поминаа целта. Во овој момент не добивате никакви информации за брзината - за да ја измерите, потребни ви се најмалку две точки на мерење. Изјавата што може да се даде во овој момент е: колку повеќе тркачи ја преминуваат целта во одреден временски период, толку е поголема „струјата на тркачот“. Истото важи и за електричната струја: колку повеќе полнења ја поминуваат мерната точка, толку е поголема струјата (моменталната јачина).

напнатост

Изразување: Напон се должи на нешто (на пр. На точки, на спроводници или на отпорници).
Напонот може да се сфати како еден вид стремеж кон изедначување на полнежите. Ако во една точка има неурамнотежен сооднос на полнежи - т.е. вишок на позитивни или негативни полнежи - а не во друга точка, се прави напор да се балансираат обвиненијата. Напнатоста е она што го придвижува движењето на полнежот да се балансира; видете ја аналогијата на колоната вода.

енергија

Изразување: Енергијата се пренесува (транспортира), се конвертира или девалвира.
Во електричните кола, енергијата се пренесува или транспортира од изворот (извор на напон при поставување на тестот) преку електричните водови до потрошувачот. Таму се претвора во други форми на енергија (на пр. Во внатрешна енергија [затоплување на животната средина], светлина или кинетичка енергија). Бидејќи спротивниот процес, на пример, претворање на кинетичката енергија во електрична енергија, не се одвива сам по себе (ова е можно само ако користите повторно енергија), процесот се нарекува и амортизација на енергијата.

отпор

Отпорот е апстрактен конструкт. Отпорник е количина што ја ограничува струјата на одреден напон. Колку е поголем отпорот (т.е. што ја ограничува струјата), толку е помала струјата.
Компонента што служи само за оваа намена (ограничување на струјата) се нарекува и отпорник. Во овој случај, поимот не е апстрактен, туку ја опишува компонентата.

Сл. 6: Различни отпори

Паралелно поврзување

Изразување: Компонентите (на пр. Отпорници, ламби или прекинувачи) може да се поврзат паралелно едни со други. Едниот зборува за паралелно поврзување на две компоненти.
Ако две компоненти се распоредени паралелно една кон друга и нивните краеви или врски од иста страна се електрично поврзани едни со други, тогаш станува збор за паралелна врска. Оваа паралелна врска може да се интегрира во коло (види слика 7).
Пример: Потрошувачите во домаќинството (ламби, кујнски апарати, телевизори, фен за коса). Сите се поврзани паралелно едни со други. Едноставна причина за ова е дека само така може да се гарантира дека напон од 230 V е достапен за секого. Ако неколку уреди беа поврзани во серија, тие ќе мора да го делат напонот од 230 волти; секој уред би имал на располагање само помал напон.

Сл. 7: Паралелно поврзување на две ламби на табла за леб

Сл. 7а: Паралелно поврзување на две ламби

Серија или сериска врска

Изразување: Компонентите (на пр. Отпорници, ламби или прекинувачи) може да се поврзат во серија едни со други. Едниот зборува за сериско поврзување на две компоненти.
Терминот сериска врска се користи како синоним за сериско поврзување, но „серија“ е појасен и почест израз денес.
Пример: Бајските светла се состојат од многу ламби за кои е потребен напон многу помал од 230 В. Со светлосни бајки без баласт (на пример, трансформатор), светилките се поврзани во серија, така што напонот е поделен меѓу нив. Со 23 ламби во серија, секоја ламба би имала напон од 10 В.

Сл. 8: Сериско поврзување на две ламби на табла за леб

Сл. 8а: Сериско поврзување на две ламби

Што работи, а што не?

На часови од основно училиште, добра идеја е да ги оставите учениците да прават мали експерименти со цел самите да откријат што работи, а што не. Најлесен начин да го направите ова е да изградите мало коло кое се состои од батерија и ламба. Ако го отворите ова коло во една точка и го вметнете соодветниот објект, можете да проверите дали е проводник или не. Следното се бројни предмети кои се погодни за овие експерименти.

Метали

Металите се генерално добри спроводници. Постојат подобри и полоши метални спроводници, но тоа не може да се докаже со структурата претставена овде.
Примери за да пробате:
- Спајалица
- шајка
- игла
- други метални површини (спојници, спојници, итн.)
Ограничувања во (наставната) пракса:
- Некои жици се покриени со тенок, често про transparentирен слој на лак. Ако сакате да користите такви жици како спроводници, слојот од лак мора да се отстрани на краевите, бидејќи тоа има изолационо дејство.
- Металите можат да оксидираат. Како резултат на оксидниот слој треба да се отстрани на сличен начин како емајлот на жиците.

Пластика

Повеќето пластика се добри изолатори. Тие речиси и да немаат електрична енергија.
Примери за да пробате:
- обетка
- Чувствувано пенкало
- Пластично куќиште
- Шише за миленичиња

Сл. 9: Стаклени изолатори на високонапонски водови
(Извор: Crossbill,
Викимедија комонс, артлибре)

Керамика и стакло

Керамиката исто така често се користи како изолатор. Изолаторите на високонапонските водови се секојдневен пример.
Примери за да пробате:
- Чаша или чинија
- саксија за растенија
- Чаша за пиење
- стаклено шише

Сувото дрво спроведува многу слабо (скоро воопшто)
Ако дрвото стане влажно, неговата спроводливост се зголемува
Примери за да пробате:
- чепкалка за заби
- Ebебап ражен
- Подружница
- Дрвен владетел
- обоени моливи

Електричното коло

Електричното коло секогаш се состои од извор на струја или напон и различни елементи кои се поврзани едни со други на таков начин што се создава спроводлив „круг“; затоа, се зборува за затворено коло.

Наједноставното коло се состои од батерија (извор на напон) и жица што ги поврзува двата пола на батеријата. Сепак, таквото коло претставува едно Краток спој Бидејќи отпорноста на жицата е многу мала, струјата е многу голема во случај на краток спој [4]; жицата станува жешка.

Поради оваа причина, потрошувачот (на пример, ламба или мотор) треба да биде вграден во кола. Потрошувач има поголема отпорност и со тоа ја ограничува струјата. Затоа наједноставното („значајно“) коло се состои од:

батерија,
Потрошувачи,
две жици кои секој поврзува еден пол на батеријата со еден приклучок на потрошувачот.

Сл. 10: Едноставно коло

Ова едноставно коло може да се прошири од дополнителни потрошувачи, но исто така и од дополнителни извори на напон и струја или прекинувачи. Овие потоа мора да бидат поврзани во серија или паралелно.

Сл. 11: Примери за други кола (кликнете на сликата за да ја зголемите)
а) Сериско поврзување со две батерии - светилките сјаат посветло отколку во едноставната сериска врска на Сл. 8а (напонот и струјата се двојно поголеми тука).
б) Сериско поврзување со три батерии - светилките сјаат уште посјајно (напонот и јачината на струјата се тројно поголеми отколку во едноставната сериска врска на слика 8а).
в) Сериско поврзување со три батерии, од кои две се „откажуваат“ едни со други затоа што два негативни пола или два позитивни пола се поврзани едни со други. Светилките светат исто како во едноставната сериска врска на Сл. 8а (напонот и струјата се исти во двата случаи).
г) Сериско поврзување со две батерии чии негативни столбови се поврзани едни со други. Светилките воопшто не светнат (напон и струја се нула).
д) Коло со паралелно поврзани две батерии - светилката свети исто толку силно како и во едноставното коло со само една батерија (слика 10). Напонот и струјата се исти во двата случаи.

Фусноти

1: Кратенките DC и AC често се користат за директен напон и наизменичен напон. Тие се залагаат за директна струја (= Директна струја) и наизменична струја (= Наизменична струја).

2: Номиналниот напон е вредноста на напонот одредена од производителот што ја обезбедува батеријата или акумулаторот при нормално работење.

3: Преку односите "моќноста е еднаква на напонот временски струја" (P = U I) и "напон е еднаков на отпорност на струја" (У = Р Јас), следува за напонот: U = √ (P R) (Напон е еднаков на квадратниот корен на отпорноста на напојувањето).

4: Бидејќи напонот на батеријата е постојан, резултатите се од формулата У = Р Јас, дека со мал отпор струјата е голема.