Μάθημα : Ηλεκτρικό κύκλωμα - Νόμος του Ωμ και Κανόνες του Κίρχοφ

Ηλεκτρικό κύκλωμα - Νόμος του Ωμ και Κανόνες του Κίρχοφ

0540240425 - ΜΑΡΙΑ ΜΑΓΚΑΝΙΑΡΗ

Περιγραφή Μαθήματος

Μάθημα

Η παρούσα διδακτική παρέμβαση εντάσσεται στο μάθημα Ηλεκτροτεχνία Ι - Εργαστήριο και αφορά βασικές έννοιες της ανάλυσης ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Η ενότητα συνδέεται άμεσα με το Αναλυτικό Πρόγραμμα Σπουδών της ειδικότητας, καθώς συμβάλλει στην κατανόηση των μεγεθών του ηλεκτρικού κυκλώματος, της σχέσης τάσης, έντασης και αντίστασης, καθώς και των βασικών κανόνων που διέπουν τη λειτουργία ενός κυκλώματος. Αποτελεί βασικό υπόβαθρο για τη μελέτη πιο σύνθετων εφαρμογών και για την ανάπτυξη εργαστηριακών δεξιοτήτων που είναι απαραίτητες στον Τομέα Ηλεκτρολογίας - Ηλεκτρονικής.

Διδακτικοί στόχοι ή αναμενόμενα αποτελέσματα

1.1    Διδακτικοί στόχοι ή αναμενόμενα αποτελέσματα

Μετά την ολοκλήρωση της διδακτικής παρέμβασης, οι μαθητές αναμένεται να είναι σε θέση να:

  • αναγνωρίζουν τα βασικά στοιχεία ενός απλού ηλεκτρικού κυκλώματος,
  • διατυπώνουν τον Νόμο του Ωμ και να ερμηνεύουν τη σχέση μεταξύ τάσης, έντασης και αντίστασης,
  • περιγράφουν τον Κανόνα Τάσεων και τον Κανόνα Ρευμάτων του Κίρχοφ,
  • χρησιμοποιούν ψηφιακά εργαλεία για την προσομοίωση και διερεύνηση ηλεκτρικών κυκλωμάτων,
  • κατασκευάζουν απλά κυκλώματα και να πραγματοποιούν βασικές μετρήσεις,
  • καταγράφουν και να συγκρίνουν δεδομένα από πειραματικές δοκιμές,
  • συνεργάζονται σε ομάδες και να παρουσιάζουν τεκμηριωμένα συμπεράσματα,
  • αναπτύσσουν θετική στάση απέναντι στη χρήση ψηφιακών τεχνολογιών στην εκπαιδευτική και εργαστηριακή διαδικασία.
ΒΟΛΤΟΜΕΤΡΟ

Βολτόμετρο είναι το ηλεκτρικό όργανο που μετρά ηλεκτρική τάση μεταξύ δύο σημείων ενός κυκλώματος.

Ανάλογα με το είδος της τάσης που επιθυμούμε να μετρήσουμε, επιλέγουμε βολτόμετρο συνεχούς ή εναλλασσομένου ρεύματος (A.C ή D.C)

Είδη Βολτομέτρων ανάλογα με την ένδειξη τους:

Συναντάμε δύο είδη βολτομέτρων ως προς την απεικόνιση της ένδειξης της μέτρησης:

  • Τα αναλογικά βολτόμετρα
  • Τα ψηφιακά βολτόμετρο

Σύνδεση Βολτομέτρου στο κύκλωμα

Τοποθετείται πάντα παράλληλα με το τμήμα του οποίου η τάση πρέπει να μετρηθεί (στα άκρα μιας αντίστασης – πηγής κτλ). 

file-558018dc0e288.jpg

Εσωτερική αντίσταση βολτομέτρου

Εσωτερικά το βολτόμετρο διαθέτει τύλιγμα, μέσω του οποίου διέρχεται μικρό μέρος του ρεύματος του κυκλώματος.

Συνεπώς,  διαπιστώνεται η ύπαρξη μίας  εσωτερικής αντίστασης (RS).

Ιδανικά, η αντίσταση αυτή θα έπρεπε να είναι άπειρη ώστε να μην επηρεάζει καθόλου το υπόλοιπο κύκλωμα και το βολτόμετρο να συμπεριφέρεται ως ανοιχτός διακόπτης.  

Στην πράξη όμως έχει μια πολύ μεγάλη τιμή, η οποία είναι υπεύθυνη για ένα μικρό σφάλμα στη μέτρηση.

Προσοχή στην πολικότητα

Στην περίπτωση του αναλογικού βολτομέτρου και όταν αυτό χρησιμοποιείται για μετρήσεις στο συνεχές ρεύμα (DC) θα πρέπει να συνδέεται με τη σωστή πολικότητα. Έτσι ώστε να αποφεύγεται πιθανή βλάβη στο δείκτη του οργάνου. 

Στην περίπτωση του ψηφιακού βολτομέτρου, αν κάνουμε λάθος την πολικότητα κατά τη σύνδεση του οργάνου, θα εμφανιστεί ένα - μπροστά από την ένδειξη, στην οθόνη του οργάνου.  

file-55801652621fe.jpg         file-5580167422df3.jpg

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 1

ΑΜΠΕΡΟΜΕΤΡΟ

Λίγα λόγια για τα Αμπερόμετρα....

Αμπερόμετρο είναι το ηλεκτρικό όργανο που μετρά την ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που διαρρέει τον κλάδο ενός κυκλώματος. 

Ανάλογα με το είδος του ρεύματος που επιθυμούμε να μετρήσουμε επιλέγουμε αμπερόμετρο συνεχούς ρεύματος (D.C) ή εναλλασσομένου (A.C)  

Επίσης, διακρίνονται σε αναλογικά και ψηφιακά, ανάλογα με τον τρόπο παρουσίασης  των ενδείξεων τους. 

Τρόπος σύνδεσης του Αμπερομέτρου στο κύκλωμα

file-558019106b93b.jpg            file-5580193f163dd.jpg

Το αμπερόμετρο παρεμβάλλεται στο κύκλωμα. με άλλα λόγια, διακόπτουμε το κύκλωμα στο σημείο που επιθυμούμε να μετρήσουμε το ρεύμα και το συνδέουμε σε σειρά, ώστε όλο το ρεύμα του κλάδου να περνά μέσα από το όργανο. 

file-558019bb5cde2.jpg

Εσωτερική Αντίσταση Αμπερομέτρου

Ιδανικά, η εσωτερική αντίσταση του Αμπερομέτρου, σε αντίθεση με αυτή του βολτομέτρου, είναι μηδενική, ώστε να επιτρέπει χωρίς αντίσταση τη διέλευση του ηλεκτρικού ρέματος μέσα από αυτό, χωρίς να επηρεάζει την μέτρηση.

Στην πράξη όμως, η αντίσταση δεν είναι μηδενική, αλλά έχει μια μικρή τιμή που εισάγει ένα μικρό σφάλμα στη μέτρηση.  

Προσοχή στην πολικότητα...

 Όπως και στην μέτρηση με βολτόμετρο, όταν το αμπερόμετρο χρησιμοποιείται για μετρήσεις στο συνεχές ρεύμα (D.C) θα πρέπει να συνδέεται με τη σωστή πολικότητα, ενώ στο εναλλασσόμενο ρεύμα (A.C) μετρά την ενεργό τιμή της έντασης του ρεύματος.

Διερεύνηση του Νόμου του Ωμ

Δραστηριότητα:

  1. Ανοίξτε την προσομοίωση PhET Circuit Construction Kit.
  2. Κατασκευάστε κύκλωμα με:
  • μία πηγή τάσης,
  • έναν αντιστάτη,
  • ένα αμπερόμετρο.
Ρυθμίστε την αντίσταση στα 10Ω. Μεταβάλλετε την τάση και συμπληρώστε τον πίνακα.

Τάση V

Ένταση I

5 V

  

10 V

  

15 V

  

Ερωτήσεις:

1. Τι παρατηρείτε όταν αυξάνεται η τάση;

....................................................................

2. Ποια σχέση φαίνεται να υπάρχει ανάμεσα στην τάση και στην ένταση;

....................................................................

3. Γράψτε τον τύπο του Νόμου του Ωμ:

....................................................................

Διερεύνηση του Κανόνα Τάσεων του Κίρχοφ

Δραστηριότητα:

  1. Κατασκευάστε κύκλωμα με:
  • μία πηγή τάσης 20V,
  • δύο αντιστάτες σε σειρά,
  • βολτόμετρο.
Μετρήστε τις τάσεις και συμπληρώστε τον πίνακα.

Μέγεθος

Τιμή

Τάση πηγής V

  

Τάση στον 1ο αντιστάτη V1

  

Τάση στον 2ο αντιστάτη V2

  

Άθροισμα V1 + V2

  

Ερωτήσεις:

1. Τι παρατηρείτε συγκρίνοντας το V με το V1 + V2;

....................................................................

2. Πώς θα διατυπώνατε με δικά σας λόγια τον κανόνα τάσεων του Κίρχοφ;

....................................................................

Ημερολόγιο

Προθεσμία
Γεγονός μαθήματος
Γεγονός συστήματος
Προσωπικό γεγονός

Ανακοινώσεις

Όλες...
  • - Δεν υπάρχουν ανακοινώσεις -