Nόμος Ohm- Φύλλα δραστηριοτήτων

Νίκοσ Παπαςταματίου, φυςικόσ, χολ. φμβουλοσ κλΠΕ04 Ν. Λακωνίασ, Αρκαδίασ & Κορινκίασ, Μάρτιοσ 2008

1

Νόμοσ του Ωμ

Απλά θλεκτρικά κυκλϊματα

Προλογική ςημείωςη

1. Δραςτηριότητα 1: Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα με τθν τάςθ;

2. Δραςτηριότητα 2: Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα με τθν τάςθ ςε

ζνα αναμμζνο λαμπάκι;

3. Εικονικό πείραμα 1: Πϊσ διατυπϊνεται ο Νόμοσ του Ohm;

4. Εικονικό πείραμα 2: Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα με τθν αντίςταςθ;

5. Εικονικό πείραμα 3: Ηλεκτρικι αντίςταςθ και φωτοβολία λαμπτιρα

6. Εικονικό πείραμα 4: Τπολογιςμόσ τιμισ αντιςτάτθ με κϊδικα

χρωμάτων

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 1: Law Investigation

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 2: Πρόςκετο υλικό για το εργαςτιριο


2

Προλογική ςημείωςη

τόχοι τθσ διδαςκαλίασ φυςικισ ςτο γυμνάςιο και το λφκειο είναι, μεταξφ άλλων, ο

μακθτισ να μπορεί να χρθςιμοποιεί τα μοντζλα και τουσ νόμουσ για τθν επίλυςθ προβλθ-

μάτων, να ςυςχετίηει μεγζκθ και να αςκείται ςτθν αφθρθμζνθ και τθν κριτικι ςκζψθ.

Προκειμζνου να επιτευχκοφν αυτοί οι ςτόχοι, οι προςομοιϊςεισ είναι χριςιμεσ κατά τθ

διδαςκαλία/ μάκθςθ , αλλά απαιτοφνται και οι κατάλλθλεσ ςτρατθγικζσ που να ενςωμα-

τϊνουν τόςο τισ προςομοιϊςεισ όςο και τθν πραγματικι εργαςτθριακι εμπειρία – όπωσ και

τθν καταςκευι γραφθμάτων και τθν επίλυςθ προβλθμάτων με μολφβι και χαρτί – ϊςτε να

αναδειχκεί θ αξία των πολλαπλϊν αναπαραςτάςεων.

Η παρατιρθςθ, θ μζτρθςθ και οι υποκζςεισ ςυνιςτοφν τισ αναγκαίεσ διαδικαςίεσ κατά τθ

διδαςκαλία/μάκθςθ τθσ φυςικισ ςτθν τάξθ και ςτο εργαςτιριο. υνεπϊσ και οι διδακτικζσ

προτάςεισ που επιλζγονται ι ςχεδιάηονται πρζπει να αντιςτοιχοφν ςε αυτζσ τισ

διαδικαςίεσ. Προφανϊσ οι προςομοιϊςεισ δεν αποτελοφν υποκατάςτατα τθσ πραγματικισ

εργαςτθριακισ εμπειρίασ (κλαςικό εργαςτιριο) αλλά το ςυμπλιρωμα του, διευρφνοντασ

τθν πειραματικι εργαςία, ιδιαίτερα ςτθν περίπτωςθ αλλαγισ μεταβλθτϊν που κα κακι-

ςτοφςε τθν πειραματικι εργαςία χρονοβόρο, ι ςτισ περιπτϊςεισ μικροςκοπικισ ερμθνείασ.

Σα παραπάνω επιχειρείται να εφαρμοςτοφν ςτθ διδαςκαλία /μάκθςθ του νόμου του Ωμ.

Προτείνονται δυο εργαςτθριακζσ δραςτθριότθτεσ και 2+1 προςομοιϊςεισ (physlets: physics applets) με παραπλιςια διδακτικι προςζγγιςθ, ςυν δυο επί πλζον προςομοιϊςεισ

για τθ μικροςκοπικι ερμθνεία τθσ αντίςταςθσ αγωγοφ. Οι μακθτζσ, εργαηόμενοι ςε ομάδεσ

των 2-3 παιδιϊν, και προτρζπονται ςτο φφλλο εργαςίασ να καταςτρϊςουν/ςυμπλθρϊςουν

πίνακεσ τιμϊν , να ςυγκρίνουν μεταβλθτζσ από τα αντίςτοιχα γραφιματα που κα κάνουν με

το χζρι, να απαντιςουν ςε ερωτιςεισ. υμπλθρωματικά μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν

κατάλλθλα υπολογιςτικά φφλλα(MS Excel) για τθν ταχεία ςφγκριςθ /επαλικευςθ των

υπολογιςμϊν/γραφθμάτων που ζγιναν με το χζρι.

Οι προτεινόμενεσ δραςτθριότθτεσ μποροφν να χρθςιμοποιθκοφν ςε ςυνδυαςμό

πειραματικισ εργαςίασ και εικονικοφ εργαςτθρίου. Για παράδειγμα, θ Δραςτηριότητα 2:

Πώσ μεταβάλλεται το ρεφμα με την τάςη ςε ζνα αναμμζνο λαμπάκι; με το Εικονικό

πείραμα 3: Ηλεκτρική αντίςταςη και φωτοβολία λαμπτήρα, και μποροφν να υλοποιθκοφν

ςτα 45 λ. μιασ διδακτικι ϊρασ. Οι δραςτθριότθτεσ μποροφν να υλοποιθκοφν τόςο ςτθν γϋ

τάξθ Γυμναςίου (Φυςική Γ΄ Γυμναςίου, ΟΕΔΒ 2007, Νόμοσ του Ωμ, ςελ. 45-48,) όςο και ςτθ

βϋ τάξθ Λυκείου (Φυςική Γενικήσ Παιδείασ Β΄ τάξησ Ενιαίου Λυκείου, ΟΕΔΒ 2001, Ενότθτα

3.2.4).

το Παράρτημα 2 υπάρχουν οδθγίεσ για ιδιοκαταταςκευζσ, τα όργανα και υλικά που

απαιτοφνται για τθν υλοποίθςθ των προτεινόμενων εργαςτθριακϊν δραςτθριοτιτων (και

το ςχετικό κοςτολόγιο για μια ομάδα μακθτϊν), οδθγίεσ για τθ χριςθ του ψθφιακοφ

πολφμετρου.


3

πηνίο από ςφρμα

χρωμιονικελίνησ

αμπερόμετρο

βολτόμετρο

ςφρμα χρωμονικελίνησ

Δραςτηριότητα 1: Πϊσ μεταβάλλεται τo ρεφμα με την τάςη;

Στόχοσ : Να αποδείξεισ πειραματικά τθ ςχζςθ που ςυνδζει τθν ζνταςθ του ρεφματοσ με τθν

τάςθ ςε ζναν θλεκτρικό αγωγό.

Υλικά : Ζνα μζτρο ςφρμα χρωμιονικελίνθσ, πλακζ μπαταρία 4,5 V, πολφμετρο/

αμπερόμετρο DC 0-1 A , πολφμετρο / βολτόμετρο DC 0-10 V, καλϊδια ςφνδεςθσ, ζνα ςτυλό.

Εικόνα 1 Εικόνα 2

Διαδικαςία

1. Φτιάξε ζνα ςωλθνοειδζσ τυλίγοντασ ζνα μζτρο ςφρματοσ από χρωμιονικελίνθ γφρω από

το ςτυλό ςου (Εικ. 1).

2. Αφαίρεςε το κάλυμμα από το επάνω τμιμα μιασ πλακζ μπαταρίασ 4,5 V. Κατόπιν

ςυναρμολόγθςε ζνα κφκλωμα ςυνδζοντασ τθ μια άκρθ του ςωλθνοειδοφσ με τον αρνθτικό

ακροδζκτθ (-) τθσ μπαταρίασ και τθν άλλθ με τον αρνθτικό ακροδζκτθ ενόσ αμπερομζτρου.

Να μθ ςυνδζςεισ ακόμα το αμπερόμετρο με τθ μπαταρία (Εικ. 2). Ακολοφκωσ ςφνδεςε,

χωρίσ να διακόψεισ το κφκλωμα, ζνα βολτόμετρο ςτισ άκρεσ του ςωλθνοειδοφσ (προςοχι

ςτθν πολικότθτα).

3. Σϊρα, ακοφμπθςε το καλϊδιο από το κετικό ακροδζκτθ (+) του αμπερομζτρου

διαδοχικά ςτο κετικό ακροδζκτθ (κουμπί) του πρϊτου (Εικ. 2), του δεφτερου και του τρίτου

ςτοιχείου τθσ μπαταρίασ.

θμείωςε κάκε φορά τθν τιμι τθσ τάςθσ ςτισ άκρεσ του ςωλθνοειδοφσ και τθν τιμι του

ρεφματοσ ςτον Πίνακα 1.

Πίνακασ 1

Σι διαπιςτϊνεισ; Σο ρεφμα μεταβάλλεται ι δε μεταβάλλεται με τθν τάςθ;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Απεικόνιςε τον τρόπο μεταβολισ του ρεφματοσ με τθν τάςθ φτιάχνοντασ τθ γραφικι

παράςταςθ τάςθσ - ρεφματοσ χρθςιμοποιϊντασ τισ τιμζσ του Πίνακα 1.

τάςη ςε V

ρεύμα ςε A

(τάςη /ρεύμα) ςε (V/Α)


4

Σι παρατθρείσ ςε αυτι τθ γραφικι παράςταςθ; Η γραμμι περνά από τθν αρχι των

αξόνων; Είναι ευκεία ι καμπφλθ;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Η τάςθ ςτισ άκρεσ του ςφρματοσ από χρωμιονικελίνθ είναι ανάλογθ ι αντιςτρόφωσ

ανάλογθ με το θλεκτρικό ρεφμα που το διαρρζει;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Μπορείσ να προβλζψεισ πόςο κα είναι το ρεφμα ςτο ςφρμα, όταν θ τάςθ είναι 0,5 V;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Για τα ηεφγθ τιμϊν τάςθσ- ρεφματοσ του Πίνακα 1, υπολόγιςε τθν τιμι του πθλίκου τάςη

/ ρεφμα (ι V/ I). Σι παρατθρείσ; Είναι κατά προςζγγιςθ ςτακερι; Γράψε ζνα ςυμπζραςμα.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Με τι νομίηεισ ότι ταυτίηεται αυτό το πθλίκο;

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

υμπζραςμα :……………………………………………………………………………………………………………………….

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

τάςη/ V

ρεύμα/ Α


5

Δραςτηριότητα 2: Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα με την τάςη ςε ζνα αναμμζνο λαμπάκι;

τόχοσ: Να αποδείξεισ πειραματικά ότι ο νόμοσ του Ωμ δεν ιςχφει για όλουσ τουσ θλεκτρικοφσ αγωγοφσ.

Τλικά : Λαμπάκι θλεκτρικοφ φανοφ (2,5 V, 0,3 Α), πλακζ μπαταρία 4,5 V, πολφμετρο/ αμπερόμετρο DC 0-1 A , πολφμετρο / βολτόμετρο DC 0-10 V, καλϊδια ςφνδεςθσ.

Διαδικαςία 1. Αφαίρεςε το κάλυμμα από το επάνω τμιμα τθσ μπαταρίασ 4,5 V. Κατόπιν ςυναρμολό-γθςε ζνα κφκλωμα ςυνδζοντασ τθ μια άκρθ τθσ βάςθσ με το λαμπάκι τον αρνθτικό ακροδζκτθ (-) τθσ μπαταρίασ και τθν άλλθ με τον αρνθτικό ακροδζκτθ του αμπερομζτρου. Να μη ςυνδζςεισ ακόμα το αμπερόμετρο με τη μπαταρία. Ακολοφκωσ ςφνδεςε, χωρίσ να διακόψεισ το κφκλωμα, ζνα βολτόμετρο ςτουσ ακροδζκτεσ τθσ λάμπασ (προςοχι ςτθν πολικότθτα) (Εικ.1).

Εικόνα 1

2. Ακοφμπθςε το καλϊδιο από το κετικό ακροδζκτθ (+) του αμπερομζτρου διαδοχικά ςτο κετικό ακροδζκτθ (κουμπί) του πρϊτου, του δεφτερου και τρίτου ςτοιχείου τθσ μπαταρίασ. θμείωςε κάκε φορά τθν τιμι τθσ τάςθσ και τθν τιμι του ρεφματοσ ςτον Πίνακα 1.

Πίνακασ 1

τάςη ςε V

ρεύμα ςε A

(τάςη/ ρεύμα ) ςε (V/ A)

αντίςταςη ςε Ω

Σι διαπιςτϊνεισ; Σο ρεφμα μεταβάλλεται ι δε μεταβάλλεται με τθν τάςθ; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Απεικόνιςε τον τρόπο μεταβολισ του ρεφματοσ με τθν τάςθ φτιάχνοντασ τθ γραφικι

παράςταςθ τάςθσ - ρεφματοσ χρθςιμοποιϊντασ τισ τιμζσ του Πίνακα 1.

Διάγραμμα του κυκλώματοσ

λαμπάκι

βολτόμετρο αμπερόμετρο


6

Σι παρατθρείσ ςε αυτι τθ γραφικι παράςταςθ; Η γραμμι είναι ευκεία ι καμπφλθ; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Μπορείσ να επαλθκεφςεισ τθ μορφι τθσ γραμμισ τθσ γραφικισ παράςταςθσ ςυμπλθρϊνοντασ κατάλλθλα ζνα (ζτοιμο) λογιςτικό φφλλο Excel (διαδικτυακά εδϊ). Σο λαμπάκι του κυκλϊματοσ είναι ωμικόσ αντιςτάτθσ; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Πόςθ είναι θ αντίςταςθ (του ςφρματοσ τθσ) λάμπασ που χρθςιμοποίθςεσ; ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Μπορείσ να κάνεισ μια υπόκεςθ (ςφμφωνα με τισ γνϊςεισ και τθν εμπειρία ςου) για ποιο λόγο το λαμπάκι δεν ακολουκεί το Νόμο του Ohm;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Αν αντικαταςτιςεισ ςτο κφκλωμα τθν μπαταρία των 4,5 V με μία των 3 V, το λαμπάκι κα φωτοβολεί το ίδιο; Αιτιολόγθςε τθν απάντθςι ςου.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

υμπζραςμα

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

τάςη/ V

ρεύμα/ Α

Νόμος%20Ωμ_ΦύλλαΥπολογ.xls

http://www.slideshare.net/npapastam/ohm


7

Εικονικό πείραμα 1: Πϊσ διατυπϊνεται ο Νόμοσ του Ohm;

http://www.walter-fendt.de/ph14gr/ohmslaw_gr.htm Νόμοσ Ωμ V *Σο πεδίο Νόμοσ Ωμ ειςάγεται με κλικ ςτθ φράςθ και μπορεί να τρζχει με τθν είςοδο των τιμϊν τθσ αντίςταςθσ. Η τάςθ παραμζνει ςτακερι, και το ρεφμα μεταβάλλεται με τισ αντίςτοιχεσ τιμζσ τθσ αντίςταςθσ.+ τόχοι

- Να εξοικειωκείσ τουσ χειριςμοφσ ςε περιβάλλον τθσ προςομοίωςθσ εικονικοφ πειράματοσ. - Να αποδείξεισ τθ ςχζςθ που ςυνδζει τθν ζνταςθ του ρεφματοσ με τθν τάςθ ςε ζναν θλεκ-τρικό αγωγό (νόμοσ Ωμ). Οδηγίεσ

Εκκίνθςε το αρχείο Νόμοσ Ωμ (applet) με διπλό κλικ ςτο αντίςτοιχο εικονίδιο για να τρζξει θ εφαρμογι. ε αυτό το εικονικό πείραμα φαίνεται ζνα απλό κφκλωμα με ζναν αντιςτάτθ. Ζνα βολτόμετρο είναι ςυνδεμζνο παράλλθλα με τον αντιςτάτθ και ζνα αμπερόμετρο ςε ςειρά. Από τα αντίςτοιχα πεδία επιλογισ (πάνω δεξιά) μπορεί να επιλεχκεί θ μζγιςτθ μετριςιμθ τάςθ και θ μζγιςτθ ζνταςθ ρεφματοσ. Αν φανεί το μινυμα Τπζρβαςη μεγίςτου πρζπει να επιλεχκεί ταιριαςτό επίπεδο μζτρθςθσ. Η τιμι τθσ αντίςταςθσ (R) και τθσ τάςθσ (V) μποροφν να αλλαχκοφν με τα αντίςτοιχα κουμπιά αφξθςθσ- ελάττωςθσ. Κάτω δεξιά εμφανίηονται οι τιμζσ τθσ τάςθσ (V) και του ρεφματοσ (Ι). *τθν επιλογι Νόμοσ Ωμ το γινόμενο (Ι R) είναι πάντα ςτακερό.+ Διαδικαςία

1. Επίλεξε μζγιςτθ μετριςιμθ τάςθ 10 V και θ μζγιςτθ ζνταςθ ρεφματοσ 1 Α. Τπολόγιςε τθν ελάχιςτθ τιμι του αντιςτάτθ ϊςτε να μθ φανεί το μινυμα Τπζρβαςη μεγίςτου ςε ζνα από τα δυο όργανα μζτρθςθσ. …………………………………………………………………………………………………………………………………………..

0,03 200 6 R = I

http://www.walter-fendt.de/ph14gr/ohmslaw_gr.htm

http://www.walter-fendt.de/ph14gr/ohmslaw_gr.htm


8

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Επαλικευςε (πϊσ;) αν ο ςυλλογιςμόσ ςου είναι ςωςτόσ. 2. Για μζγιςτθ μετριςιμθ τάςθ 10 V και τιμι αντίςταςθσ R = 10 Ω , μετάβαλε τθν τάςθ μεταξφ 1 V και 10 V με βιμα 1 V και ςυμπλιρωςε τον Πίνακα 1.

Πίνακασ 1

τάςη ςε V 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

ρεύμα ςε A


(Ι R) ςε V

Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα ςε ςχζςθ με τθν τάςθ; Γράψε ζνα ςυμπζραςμα.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Για μζγιςτθ μετριςιμθ τάςθ 10 V , μζγιςτθ ζνταςθ ρεφματοσ 1 Α, και αρχικι τιμι τθσ αντίςταςθσ 10 Ω, αφξθςε ςταδιακά τθν τιμι τθσ αντίςταςθσ διπλαςιάηοντάσ τθ, τριπλαςιάηοντάσ τθ, κ.ο.κ. Πϊσ μεταβάλλεται θ τιμι τθσ ζνταςθσ; Πϊσ επαλθκεφεισ ότι ιςχφει ο Νόμοσ του Ωμ;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Πόςθ είναι θ ελάχιςτθ τιμι τθσ αντίςταςθσ για να μθ φανεί το μινυμα Τπζρβαςη μεγίςτου ςε ζνα από τα δυο όργανα μζτρθςθσ, αν θ μζγιςτθ μετριςιμθ τάςθ είναι 10 V και θ μζγιςτθ ζνταςθ ρεφματοσ 1 mΑ ;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………….

Σρζξε τθν προςομοίωςθ και επαλικευςε αν ο ςυλλογιςμόσ ςου είναι ςωςτόσ.

υμπζραςμα

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………..


9

Εικονικό πείραμα 2: Πϊσ μεταβάλλεται το ρεφμα με την αντίςταςη; τόχοι

- Να εξοικειωκείσ τουσ χειριςμοφσ ςε περιβάλλον τθσ προςομοίωςθσ εικονικοφ πειράματοσ. - Να αποδείξεισ τθ ςχζςθ που ςυνδζει τθν ζνταςθ του ρεφματοσ με τθν τάςθ ςε ζναν θλεκ-τρικό αγωγό. Οδηγίεσ

Α. Εκκίνθςε τθν προςομοίωςθ OhmCircuit με διπλό κλικ ςτο αντίςτοιχο εικονίδιο για να τρζξει θ εφαρμογι. ε αυτό το εικονικό πείραμα φαίνεται ζνα απλό κφκλωμα με ζναν αντιςτάτθ. Ζνα βολτόμετρο είναι ςυνδεμζνο παράλλθλα με τον αντιςτάτθ και ζνα αμπερόμετρο ςε ςειρά. Η τιμι τθσ αντίςταςθσ (R) και τθσ τάςθσ (V) μποροφν να αλλαχκοφν με τα αντίςτοιχα κουμπιά αφξθςθσ- ελάττωςθσ. Κάτω δεξιά εμφανίηονται οι τιμζσ τθσ τάςθσ (V) και του ρεφματοσ (Ι ). Β. Εκτφπωςε το φφλλο εργαςίασ για να καταχωρίςεισ τισ πειραματικζσ τιμζσ, να κάνεισ το διάγραμμα κλπ. ι να χρθςιμοποιιςεισ για αυτά ζνα (ζτοιμο) φφλλο Excel. Διαδικαςία

1. Επίλεξε μια τιμι για τον αντιςτάτθ (λ.χ. R1=10 Ω ).

Πίνακασ 1

τάςη ςε V

ρεύμα ςε A


αντίςταςη ςε Ω

2. Επίλεξε μια μικρι τιμι τάςθσ λ.χ. 3 V . θμείωςε ςτον Πίνακα 1 τθν τιμι τθσ τάςθσ ςτα άκρα του αντιςτάτθ και τθν τιμι του ρεφματοσ. 3. Αφξθςε ςταδιακά τθν τιμι τθσ τάςθσ τθσ μπαταρίασ διπλαςιάηοντάσ τθ, τριπλαςιάηοντάσ τθ, κ.ο.κ. (λ.χ. 6 V, 12 V, 24 V ) και ςθμείωςε ςτον Πίνακα 1 τισ αντίςτοιχεσ τιμζσ τθσ τάςθσ ςτα άκρα του αντιςτάτθ και τθν τιμι του ρεφματοσ.

OhmCircuit.swf

http://www.slideshare.net/npapastam/ohm


10

6. Φτιάξε τθ γραφικι παράςταςθ τάςθσ-ρεφματοσ από τισ τιμζσ του Πίνακα 1. Από τθ γραφικι παράςταςθ που ζφτιαξεσ να επαλθκεφεται σ ο Νόμοσ του Ωμ; Αιτιολόγθςε τθν απάντθςι ςου και διατφπωςε το Νόμο του Ωμ. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Πϊσ κα μεταβάλλεται το ρεφμα με τθ μεταβολι τθσ αντίςταςθσ, όταν θ τάςθ παραμζνει ςτακερι; Γράψε μια μακθματικι ςχζςθ (εξίςωςθ). ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Σρζξε τθν προςομοίωςθ και επαλικευςε αν ο ςυλλογιςμόσ ςου είναι ςωςτόσ. Δυο λάμπεσ με τάςθ λειτουργίασ 220 V, θ μια με αντίςταςθ 100 Ω και θ άλλθ με διπλάςια αντίςταςθ, κα φωτοβολοφν το ίδιο; Αιτιολόγθςε τθν απάντθςι ςου. ………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

υμπζραςμα

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..


11

+ -

νήμα λαμπηήρα

ροοζηάηης

Εικονικό πείραμα 3: Ηλεκτρική αντίςταςη και φωτοβολία λαμπτήρα [Δεσ τθν προςομοίωςθ] τόχοι - Να αιτιολογιςεισ ότι όταν αυξάνεται θ τιμι του ρεφματοσ ςε κφκλωμα με λαμπτιρα, αυξάνεται και θ φωτοβολία του λαμπτιρα. -Να αιτιολογιςεισ από ποφ προζρχεται θ αντίςταςθ ενόσ ςφρματοσ. Ειςαγωγή

ε αυτι τθν προςομοίωςθ (διαδικτυακά εδϊ) αναπαριςτάται ςε μεγζκυνςθ ζνα τμιμα του νιματοσ από βολφράμιο μιασ λάμπασ. Ηλεκτρικό ρεφμα εμφανίηεται όταν το ςφρμα ςυνδεκεί ςτουσ ακροδζκτεσ μιασ θλεκτρικισ πθγισ (μπαταρίασ) και τα ελεφκερα θλεκτρόνια (που αναπαρίςτανται με τισ κόκκινεσ βοφλεσ) κινθκοφν ςτο ςφρμα με κατεφκυνςθ από τον αρνθτικό ακροδζκτθ τθσ μπαταρίασ (-) προσ τον κετικό (+). Οι ςυγκροφςεισ των ελεφκερων θλεκτρονίων με τα (ακίνθτα) κετικά ιόντα (που αναπαρίςτανται με τισ μεγάλεσ κίτρινεσ βοφλεσ) δθμιουργοφν τθν αντίςταςη. Η ενζργεια από αυτζσ τισ ςυγκροφςεισ μετατρζπεται ςτο νιμα τθσ λάμπασ ςε φωσ και ςε κερμότθτα. (Η μεταβολή του ρεφματοσ γίνεται με κλικ του ποντικιοφ ςτο δρομζα του ροοςτάτη.) Ερωτήςεισ Σο θλεκτρικό ρεφμα οφείλεται ςτθν προςανατολιςμζνθ κίνθςθ των ………………………..

……………………………………του θλεκτρικοφ αγωγοφ.

Μεταβάλλοντασ τθν ζνταςθ του θλεκτρικοφ ρεφματοσ παρατθροφμε ότι:

α) Η φωτοβολία του λαμπτιρα μειϊνεται όταν αυξάνεται το ρεφμα. β) Ο λαμπτιρασ φωτοβολεί πιο ζντονα όταν ελαττϊνεται το ρεφμα. γ) Η φωτοβολία του λαμπτιρα είναι ανάλογθ του ρεφματοσ. δ) Η φωτοβολία του λαμπτιρα δε μεταβάλλεται με το ρεφμα. Επίλεξε τη ςωςτή απάντηςη. Αιτιολόγθςε για ποιο λόγο, όςο αυξάνεται θ τιμι του ρεφματοσ αυξάνεται και θ φωτοβολία του λαμπτιρα.

MolecularResistance.swf

http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/filamentresistance/


12

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Όταν ςε ζνα απλό θλεκτρικό κφκλωμα με μπαταρία και μία αντίςταςθ διπλαςιάςουμε

τθν τάςθ, αλλάηοντασ τθν μπαταρία, τότε θ ζνταςθ του ρεφματοσ ςτο κφκλωμα:

α) Δε μεταβάλλεται.

β) Διπλαςιάηεται.

γ) Σετραπλαςιάηεται.

δ) Γίνεται θ μιςι.

Επίλεξε τη ςωςτή απάντηςη.

Θα μεταβλθκεί θ φωτοβολία του λαμπτιρα, όταν ςτο κφκλωμα τθσ προςομοίωςθσ αντί

να αυξάνουμε το ρεφμα, αυξάνουμε τθν τάςθ; Αιτιολόγθςε τθν απάντθςι ςου.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Από ποφ νομίηεισ ότι προζρχεται θ αντίςταςθ ενόσ ςφρματοσ ;

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Σρζξε τθν προςομοίωςθ και επαλικευςε αν ο ςυλλογιςμόσ ςου είναι ςωςτόσ.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………….

υμπζραςμα

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..


13

Εικονικό πείραμα 4: Τπολογιςμόσ τιμήσ αντιςτάτη με κϊδικα χρωμάτων

τόχοι

- Να εξαςκθκείσ ςτθν εφρεςθ τθσ τιμισ ενόσ αντιςτάτθ από τον κϊδικα χρωμάτων. -Να αιτιολογιςεισ από ποφ προζρχεται θ αντίςταςθ ενόσ ςφρματοσ. O κώδικας χρωμάτων αντιστατών άνθρακα

τουσ κεραμικοφσ και ςτουσ αντιςτάτεσ άνκρακα θ τιμι τθσ αντίςταςθσ (ςε Ω) είναι ςθμειωμζνθ επάνω ςτθν επιφάνειά ςυνικωσ με τζςςερισ ζγχρωμουσ δακτυλίουσ. Από-κωδικοποιοφμε τθν αναγραφόμενθ τιμι του αντιςτάτθ χρθςιμοποιϊντασ ζνα διεκνι κϊδι-κα χρωμάτων, διαβάηοντασ τουσ ζγχρωμουσ δακτυλίουσ με τθ ςειρά, αρχίηοντασ από αυτό που βρίςκεται ςτθν άκρθ του αντιςτάτθ. Σο χρϊμα του πρϊτου δακτυλίου δείχνει το πρϊτο ψθφίο του αρικμοφ τθσ τιμισ τθσ αντίςταςθσ, το χρϊμα του δεφτερου δακτυ-λίου δείχνει το δεφτερο ψθφίο και το χρϊμα του τρίτου τον αρικμό των μθδενικϊν που πρζπει να βάλουμε μετά. Σο χρϊμα του τζταρτου δακτυλίου δείχνει, ςε ποςοςτό επί τοισ εκατό (%), το ςφάλμα που μπορεί να ζχει γίνει από τον καταςκευαςτι ςτθν τιμι που αναγράφεται. Για παράδειγμα, ο αντιςτάτθσ που οι λουρίδεσ του ζχουν με τθ ςειρά τα χρϊματα καφζ, μαφρο, κόκκινο, αςθμί ζχει αντίςταςθ 1000 ± 10% Ω, δθλαδι θ τιμι τθσ αντίςταςθσ είναι μεταξφ 990 και 1010 Ω.

ΚΩΔΙΚΑΣ ΧΡΩΜΑΤΩΝ

Χρώμα δακησλίοσ

1ο ψηθίο 2

ο ψηθίο

Αριθμός μηδενικών

Σθάλμα

Μαύρο - 0 - -

Καθέ 1 1 0 ± 1%

Κόκκινο 2 2 00 ± 2%

Πορηοκαλί 3 3 000

Κίηρινο 4 4 0000

Πράζινο 5 5 00000

Μπλε 6 6 000000

Μοβ 7 7 0000000

Γκρι 8 8 00000000

Λεσκό 9 9 000000000

Χρσζό - - - ± 5%

Αζημί - - - ±10%

Χωρίς ηέηαρηο δακηύλιο ± 20%

ηιμή 1000 Ω ζθάλμα ±10%


14

Διαδικασία

1. Σρζξε τθν προςομοίωςθ ZoomResistor (διαδικτυακά εδϊ) και δϊςε ςτον αντιςτάτθ τιμζσ

αντίςταςθσ μεταξφ 1Ω και 1000 Ω.

2. Παρατιρθςε τθν αλλαγι του χρϊματοσ των δαχτυλιδιϊν. θμείωςε τα χρϊματα των

δακτυλιδιϊν για αντιςτάτεσ 100 Ω και 220 Ω:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

3. Σρζξε πάλι τθν προςομοίωςθ και δϊςε ςτον αντιςτάτθ τιμζσ αντίςταςθσ μεταξφ 1Ω και 1000 Ω. Η κίνθςθ των ελεφκερων θλεκτρονίων ςτο υλικό του αντιςτάτθ γίνεται περιςςότερο δφςκολθ όταν: α) Μειϊνεται το μικοσ του αντιςτάτθ; β) Αυξάνεται θ διατομι (πάχοσ) του αντιςτάτθ; γ) Μειϊνεται θ διατομι (πάχοσ) του αντιςτάτθ; δ) Σο μικοσ και το πάχοσ του αντιςτάτθ δεν μεταβάλλονται;

Σημείωςε και αιτιολόγηςε τη ςωςτή απάντηςη…………………………………...................................

……………………………………………………………………………………………………………………………………………

Ερωτήςεισ

Αν ςε ζνα αντιςτάτθ άνκρακα για κάποιο λόγο ζχουν ςβθςτεί οι δακτφλιοι ι είναι

δυςανάγνωςτο το χρϊμα τουσ, πρότεινε και αιτιολόγθςε πϊσ κα βροφμε τθν τιμι τθσ

αντίςταςισ του.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………………………………………………………………..

Αν θ κερμοκραςία του αντιςτάτθ αυξθκεί κατά 20ο C, τότε θ κίνθςθ των ελεφκερων

θλεκτρονίων ςτο υλικό του αντιςτάτθ παραμζνει θ ίδια ι μεταβάλλεται και πϊσ;

Αιτιολόγθςε τθν απάντθςι ςου.

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………………………………………………

../05%20Προσομοιώσεις/ZoomResistor.swf

http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/java/resistor/index.html


15

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 1: Law Investigation http://phet.colorado.edu/el/contributions/view/2953

Objectives:

1. Discover what parameters affects the resistance, R, in a circuit 2. Investigate Ohm’s Law and discover what conditions maximize current flow

I. Resistance Sim

1. Go to http://phet.colorado.edu/ 2. Click Simulations, Electricity, magnets, and circuits 3. Select Resistance in a Wire

A. Manipulate each button separately and in your own words what does each variable represent(look at what changes)

1. P(Greek letter rho)

2. L

3. A B. Discuss these variables with another Group. Do you agree with what each represents? Make any corrections if needed. C. In this simulation what factor(s) increase resistance? D. What other factor(s) not shown in this simulation might also increase resistance? (Think about reading and class discussion). II. Ohms Law Sim

1. Close the Resistance in a Wire Sim 2. Open the Ohm’s Law Sim

A. From this Sim explain what each variable represents and give its units 1. V 2. I 3. R

B. Manipulate the buttons. What conditions maximize current? C. What conditions minimize current? D. Close the program and log out. Questions:

1. Predict what will happen to the current in a circuit if the voltage is kept constant but the wire diameter is increased.

http://phet.colorado.edu/el/contributions/view/2953

http://phet.colorado.edu/


16

2. Predict what will happen to the current in a circuit if the voltage is kept constant but the wire length is increased. 3. Predict what will happen to the current if the resistance is unchanged but a. the voltage is increased? b. the voltage is decreased? 4. Predict what will happen to the resistance if you change from a copper wire, which is a good conductor, to an iron wire, which does not conduct as well.

Resistance and Ohm's Law Investigation

Αρχεία προσ λήψη Sci-9 Resistance and Ohms Law Investigation.doc - 31 kB Ή μπορείτε να κάνετε λιψθ όλων των αρχείων ςε ζνα ςυμπιεςμζνο.

Πληροφορίεσ υποβολήσ

Δημιουργοί Nancy Spletzer

Email επικοινωνίασ [email protected]

χολείο / Οργανιςμόσ Clear Creek High School

Τποβλήθηκε 1/5/2007

Ενημερϊθηκε 22/4/2008

Περιγραφή ςυνειςφοράσ

Σίτλοσ Resistance and Ohm's Law Investigation

Προςομοιϊςεισ Αντίςταςθ ςε καλϊδιο, Νόμοσ του Ωμ

Λζξεισ κλειδιά Electricity, Circuits

Περιγραφή In Science 9 we have discussed factors influencing resistance and Ohm's Law. We did this Sims as a reinforcement of these ideas.

Επίπεδο Λφκειο

Είδοσ Εργαςτιριο

Θζμα Φυςικι

Διάρκεια 30 λεπτά

Απαντήςεισ που περιλαμβάνονται

Όχι

Γλϊςςα Αγγλικά

υμβατότητα με τα πρότυπα

Επίπεδο περιεχόμενου

Πρότυπο περιεχομζνου Κ-4 5-8 9-12

Επιςτιμθ ωσ ερευνθτικι διαδικαςία - A

Φυςικζσ επιςτιμεσ - B

Επιςτιμεσ τθσ ηωισ - C

Επιςτιμεσ Γθσ & Διαςτιματοσ - D

Επιςτιμθ & Σεχνολογία - E

Επιςτιμθ με ατομικι και κοινωνικι προοπτικι - F

Ιςτορία και Φφςθ τθσ επιςτιμθσ - G

http://phet.colorado.edu/files/activities/2953/Sci-9%20Resistance%20and%20Ohms%20Law%20Investigation.doc

http://phet.colorado.edu/files/activities/zip/2953-Resistance_and_Ohm_s_Law_Investigation.zip

http://phet.colorado.edu/el/simulation/resistance-in-a-wire

http://phet.colorado.edu/el/simulation/ohms-law

http://phet.colorado.edu/el/search?q=Electricity

http://phet.colorado.edu/el/search?q=Circuits


17

ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ 2 Ηλεκτρικά κυκλϊματα Πρόςκετο υλικό για το εργαςτιριο

1. Τλικά και όργανα

2. Ιδιοκαταςκευζσ

3. Αντιςτάτεσ και κϊδικασ χρωμάτων

4. Σο ψηφιακό πολφμετρο: Περιγραφή και χρήςη

1. Τλικά και όργανα

2-3 αντιςτάτεσ 10 Ω, 2,5 W

2-3 λαμπάκια φακοφ (3,8 V, 0,3 A)

2-3 ντουί για τα λαμπάκια

2-3 βάςεισ για λαμπάκια (ιδιοκαταςκευι) (χαρτο)διακόπτεσ (ιδιοκαταςκευι)

1 πλακζ μπαταρία 4,5 V

1 πολφμετρο/ αμπερόμετρο DC 0-1 A

1 πολφμετρο / βολτόμετρο DC 0-10 V

10 καλϊδια ςφνδεςθσ με κροκοδειλάκια

1 μζτρο ςφρμα χρωμιονικελίνθσ διαμζτρου 0,50 mm (αντίςταςθ περίπου 6 Ω ανά μζτρο)

1 ςτυλό bic

Αλουμινόχαρτο, χαρτόνι, κόλλα ςτικ, χαρτονζνιοσ κφλινδροσ (από ρολό χαρτιοφ υγείασ ι

κουηίνασ), 1 μζτρο ςφρμα γραμμισ κουδουνιοφ, ψαλίδι, μικρι πζνςα

Εκτιμϊμενο κόςτοσ υλικϊν (λαμπάκια, αντιςτάτεσ, μπαταρία 4,5 V, ςετ 10 καλωδίων)€ 8-10.

Εκτιμϊμενο κόςτοσ δφο (μίνι) ψθφιακϊν πολφμετρων (με οκόνθ 3 1/2 ψθφίων, VDC 0-500

V, VAC 0-500 V, R 0-2 ΜΩ, ΙDC 0-10 A, μζτρθςθ διόδου & τρανηίςτορ ) € 12-15.


18

2. Ιδιοκαταςκευζσ

Ι. Βάςη για λαμπάκι

Τλικά

Χαρτονζνιοσ κφλινδροσ (από ρολό χαρτιοφ υγείασ ι κουηίνασ), ψαλίδι, ντουί για λαμπάκι

φακοφ, λαμπάκι φακοφ 3,8 V, 0,3 Α, δφο καλϊδια από ςφρμα γραμμισ κουδουνιοφ ι

τθλεφϊνου μικουσ 10 cm περίπου το κακζνα γυμνωμζνα ςτισ δφο άκρεσ γφρω ςτα 5 cm,

ςυρραπτικό χαρτιϊν.

Καταςκευή

Κόψε το χαρτονζνιο κφλινδρο κατά μικοσ.

τθ ςυνζχεια κόψε από τον κφλινδρο ζνα κομμάτι του φψουσ 5 cm περίπου.

Άνοιξε μια τρφπα διαμζτρου περίπου 1 cm ςτο μζςο του κυλινδρικοφ κομματιοφ,

τρυπϊντασ με τθ μφτθ του ενόσ ςτυλό BiC ι μολυβιοφ με κατεφκυνςθ από τθν κοίλθ

(εςωτερικι) επιφάνεια του κυλίνδρου προσ τθν «εξωτερικι» του.

τθ ςυνζχεια, πίεςε το ντουί να περάςει από τθν τρφπα κατά τθν ίδια κατεφκυνςθ προσ

τθν οποία τθν άνοιξεσ. *Η τρφπα πρζπει να ζχει τζτοια διάμετρο, ϊςτε να ςφθνϊςει ςε

αυτι το ντουί.+

Πζραςε τθν γυμνωμζνθ άκρθ του κάκε καλωδίου από τθν κάκε μια τρφπα ςτθ βάςθ του

ντουί, και ςτρίψε το ςφρμα. Σθν άλλθ άκρθ κάκε καλωδίου ςτερζωςζ τθ με ςυνδετιρα

ςυρραπτικοφ (ςφρραψζ τθ) ςτθν κυλινδρικι βάςθ.

Βίδωςε ζνα λαμπάκι ςτο ντουί και δοκίμαςε αν ανάβει.

5 cm

ηρύπα

νηοσί

καλώδιο ζσνδεηήρας

λαμπάκι

χαρτονένιος

κύλινδρος

ζσνδεηήρας


19

ΙΙ. Απλόσ διακόπτησ από αλουμινόχαρτο*

Τλικά

Αλουμινόχαρτο, χαρτόνι, κόλλα ςτικ, δφο καλϊδια από ςφρμα γραμμισ κουδουνιοφ ι

τθλεφϊνου μικουσ 10 cm περίπου το κακζνα γυμνωμζνα ςτισ δφο άκρεσ γφρω ςτα 5 cm,

ψαλίδι.

Καταςκευή

Κόψε ζνα κομμάτι χαρτόνι που να ζχει διαςτάςεισ 4 cm x 4 cm και δίπλωςζ το ςτθ μζςθ.

ε μια γωνιά κάκε πλευράσ άνοιξε μία μικρι τρφπα με τθ μφτθ του μολυβιοφ και πζραςε

από αυτι τθν άκρθ ενόσ απογυμνωμζνου ςφρματοσ. Λφγιςε το ςφρμα, ςτρίβοντάσ το, ϊςτε

να ςτερεωκεί καλά.

Κόψε δφο λουρίδεσ αλουμινόχαρτου που να ζχουν μικοσ 4 cm και πλάτοσ 1 cm.

Κόλλθςε καλά τθ λουρίδα του αλουμινόχαρτου ςτθν πλευρά που ζχεισ περάςει το

καλϊδιο.

Δοκίμαςε, όταν διπλϊνεισ το χαρτόνι, αν εφάπτονται μεταξφ τουσ οι ταινίεσ, δθλαδι οι

επαφζσ από αλουμινόχαρτο.

* Καραπαναγιϊτθσ, Β., Παπαςταματίου, Ν., Φζρτθσ, Α., Χαλζτςοσ, Χ., Φυςική Γ΄ Γυμναςίου,

ΟΕΔΒ, Ακινα 2000, ς. 307.

Δικτυογραφία 1. http://www.clab.edc.uoc.gr/aestit/3rd/contributions/101.pdf Πειράματα θλεκτριςμοφ με απλά μζςα και αυτοςχζδιεσ ςυςκευζσ. 2. http://www.youtube.com/watch?v=hvEmwFVcdLk Παρουςίαςθ και ςυηιτθςθ για πειράματα θλεκτρικϊν κυκλωμάτων (ν. Ohm, ςυνδεςμολογία αντιςτατϊν, καταςκευι ροοςτάτθ κ.ά.) με κακθμερινά υλικά και αυτοςχζδιεσ ςυςκευζσ ςτθν αίκουςα διδαςκαλίασ και ςτο ςχολικό εργαςτιριο. 3. http://aplo.eled.auth.gr/ Ιςτοςελίδα με προτάςεισ πειραμάτων με υλικά κακθμερινισ χριςθσ, τα οποία αναφζρονται ςε ςυγκεκριμζνα κεφάλαια των ςχολικϊν βιβλίων.

http://www.clab.edc.uoc.gr/aestit/3rd/contributions/101.pdf

http://www.youtube.com/watch?v=hvEmwFVcdLk

http://aplo.eled.auth.gr/


20

3. Αντιςτάτεσ και κϊδικασ χρωμάτων Πϊσ είναι καταςκευαςμζνοι οι αντιςτάτεσ

Ζνα από τα βαςικά υλικά του ςχολικοφ εργαςτθρίου για τθ μελζτθ των θλεκτρικϊν κυκλωμάτων είναι οι αντιςτάτεσ. Τπάρχουν διάφοροι τφποι αντιςτατϊν. Οι πλζον ςυνικεισ είναι οι αντιςτάτεσ μεμβράνθσ ι κεραμικοί, οι αντιςτάτεσ με επίςτρωςθσ μεμβράνθσ, οι αντιςτάτεσ με επίςτρωςθ γραφίτθ, οι αντιςτάτεσ με περιζλιξθ ςφρματοσ κ.ά. Ζνασ αντι-ςτάτθσ χαρακτθρίηεται από τθν αντίςταςι του (ςε Ω), τθ μζγιςτθ τιμι θλεκτρικισ ιςxφοσ (ςε W) που μπορεί να καταναλωκεί πάνω ςτθν αντίςταςθ υπό μορφι κερμότθτασ χωρίσ να καταςτραφεί και τθν ανοχι του, δθλαδι τθν απόκλιςθ (επί τοισ %) τθσ τιμισ του από αυτι που δίνει ο καταςκευαςτισ. Η τιμι ενόσ αντιςτάτθ μετριζται με το ωμόμετρο (επίςθσ είναι ςθμειωμζνθ επάνω που με κϊδικα, με τθ μορφι λουρίδων ι με άλλο τρόπο). Αντιςτάτεσ μεμβράνησ (κεραμικοί).υνικωσ ζχουν ζναν κυλινδρικό πυρινα από κεραμικό υλικό ο οποίοσ ζχει επικαλυφκεί από λεπτό ςτρϊμα υλικοφ μεγάλθσ αντίςταςθσ (Εικ. 1).

Εικόνα 1.Κεραμικόσ αντιςτάτησ και διάγραμμά του. Τα μεταλλικά καπάκια ςτα άκρα του κυλίνδρου επιτρζπουν τη ςφνδεςη τησ επίςτρωςησ με τουσ ακροδζκτεσ του.

Για να αυξθκεί θ αντίςταςθ τθσ επίςτρωςθσ χαράςςεται και δθμιουργείται μια ελικοειδισ ταινία υλικοφ, θ οποία ζχει μεγαλφτερθ αντίςταςθ κακϊσ αυξάνεται το μικοσ του αγωγοφ ι/ και μειϊνεται το πλάτοσ του.

Αντιςτάτεσ με επίςτρωςη γραφίτη (Εικ. 2). Είναι οι πιο φκθνοί γιατί ζχουν το χαμθλότερο κόςτοσ καταςκευισ. Η αντίςταςι τουσ εξαρτάται από τθν ποςότθτα του άνκρακα που περιζχει θ επίςτρωςθ κακϊσ και το μικοσ και το πλάτοσ τθσ ταινίασ. υνικωσ το ςφάλμα (ανοχι) του καταςκευαςτι ςτθν τιμι τθσ αντίςταςθσ είναι 5%.

Εικόνα 2. Αντιςτάτησ με επίςτρωςη γραφίτη με και χωρίσ περίβλημα. Αντιςτάτεσ με επίςτρωςη μετάλλου. τθν καταςκευι μοιάηουν με τουσ αντιςτάτεσ γραφίτθ, αλλά με τθ διαφορά ότι θ επίςτρωςθ είναι από κάποιο μζταλλο ι κράμα μετάλλων, όπωσ χρωμιονικελίνθ (NiCr). Ζχουν μεγάλθ ακρίβεια με ανοχι (ςφάλμα) μζχρι και 0,05%.

ζπαζμένος

κεραμικός πσρήνας

ακροδέκηης

κεραμικός πσρήνας με

επικάλσψε σλικού

μεγάλες ανηίζηαζες

μεηαλλικό

καπάκι

επίζηρωζε σλικού

μεγάλες ανηίζηαζες

ακρο-

δέκηες


21

Αντιςτάτεσ με περιζλιξη μεταλλικοφ ςφρματοσ. Από τουσ διαφορετικοφσ τφπουσ αντιςτατϊν ςφρματοσ δφο χρθςιμοποιοφνται περιςςότερο. τον ζνα τφπο (Εικ. 3) το ςφρμα είναι τυλιγμζνο ςε κεραμικό κυλινδρικό πυρινα και περιβάλλεται από παχφ κεραμικό περίβλθμα, το οποίο διευκολφνει τθν απομάκρυνςθ τθσ κερμότθτασ, ϊςτε να μθν αυξθκεί θ κερμοκραςία και καταςτραφεί ο αντιςτάτθσ.

Εικόνα 3. Αντιςτάτησ με περιζλιξη ςφρματοσ των 3 W

μζςα ςε κεραμικό περίβλημα (τουβλάκι) και διάγραμμά του. τον άλλο τφπο (Εικ. 4, οι αντιςτάτεσ μοιάηουν πολφ με τουσ αντιςτάτεσ μεμβράνθσ. Σο ςφρμα είναι τυλιγμζνο γφρω από κεραμικό κυλινδρικό πυρινα και περιβάλλεται από λεπτό μονωτικό περίβλθμα και πολλζσ φορζσ το ςφρμα φαίνεται ανάγλυφα κάτω από το περίβλθμα.

Εικόνα 4. Αντιςτάτησ περιζλιξησ ςφρματοσ με λεπτό μονωτικό περίβλημα των 15 Ω και διάγραμμά του.

τουσ αντιςτάτεσ περιζλιξθσ ςφρματοσ θ τιμι τθσ αντίςταςθσ αναγράφεται ςτθν επιφάνειά τουσ με κϊδικα, που είναι ςυνδυαςμόσ δφο γραμμάτων και δφο αρικμϊν. Με τα γράμματα R, K, M δθλϊνεται θ τιμι τθσ αντίςταςθσ ςε Ω, kΩ και ΜΩ αντίςτοιχα, ενϊ με τα γράμματα F, G, J, K, M, τα οποία πάντοτε αναγράφονται ςτο τζλοσ, δθλϊνεται ςφάλμα επί τοισ % : ± 1 %, ± 2%, ± 5%, ± 10 % και ± 20% αντίςτοιχα. Για παράδειγμα ο ςυνδυαςμόσ 15R J δθλϊνει αντίςταςθ 15 Ω με ςφάλμα (ανοχι) 5 %, ο ςυνδυαςμόσ 47 KM δθλϊνει αντίςταςθ 47 kΩ με ςφάλμα 20% κ.ο.κ. Κϊδικασ χρωμάτων αντιςτατϊν άνθρακα τουσ κεραμικοφσ και ςτουσ αντιςτάτεσ άνκρακα μικρής ισχύος, από 1 Watt και κάτω, λόγω των πολφ μικρϊν διαςτάςεϊν τουσ δεν είναι εφκολο να γραφεί ςτθν επιφάνειά τουσ θ τιμι τθσ αντίςταςθσ. Ζτςι, θ τιμι τθσ αντίςταςθσ είναι ςθμειωμζνθ επάνω ςτθν επιφάνειά τουσ ςυνκθματικά, με χρωματικό κϊδικα, που ζχει τθ μορφι ζγχρωμων δακτυλίων ι λουρίδων (Εικ. 5). Οι δακτφλιοι ι οι λουρίδεσ είναι ςυνικωσ τζςςερισ (υπάρχουν και αντιςτάτεσ με πζντε και ζξι δακτυλίουσ) που είναι τυπωμζνοι ςτθν επιφάνεια του αντιςτάτθ. Για να «αποκρυπτογραφιςουμε» τον κϊδικα χρθςιμοποιοφμε ζνα διεκνι κϊδικα χρωμάτων. Ζτςι,

κεραμικό περίβλεμα

ηιμή 15 Ω ζθάλμα ± 5%


22

διαβάηουμε τουσ ζγχρωμουσ δακτυλίουσ με τθ ςειρά, αρχίηοντασ από αυτό που βρίςκεται ςτθν άκρθ του αντιςτάτθ.

Εικόνα 5. Κεραμικοί αντιςτάτεσ και αντιςτάτεσ άνθρακα.

- Σο χρϊμα του πρϊτου δακτυλίου δείχνει το πρϊτο ψθφίο του αρικμοφ τθσ τιμισ τθσ αντίςταςθσ,. - Σο χρϊμα του δεφτερου δακτυλίου δείχνει το δεφτερο ψθφίο. - Σο χρϊμα του τρίτου τον αρικμό των μθδενικϊν που πρζπει να βάλουμε μετά. - Σο χρϊμα του τζταρτου δακτυλίου δείχνει το ςφάλμα (ανοχι), ςε ποςοςτό επί τοισ εκατό (%), ςτθν τιμι που αναγράφεται από τον καταςκευαςτι. Για παράδειγμα, ζνασ αντιςτάτθσ που οι λουρίδεσ του ζχουν με τθ ςειρά τα χρϊματα καφζ, μαφρο, κόκκινο, αςθμί ζχει αντίςταςθ 1000 ± 10% Ω, δθλαδι θ τιμι τθσ αντίςταςθσ είναι μεταξφ 990 και 1010 Ω (Εικ. 6).

Χρϊμα δακτυλίου

1ο ψθφίο 2ο ψθφίο Αρικμόσ μθδενικϊν

φάλμα

Μαφρο - 0 - -

Καφζ 1 1 0 ± 1%

Κόκκινο 2 2 00 ± 2%

Πορτοκαλί 3 3 000

Κίτρινο 4 4 0000

Πράςινο 5 5 00000

Μπλε 6 6 000000

Μοβ 7 7 0000000

Γκρι 8 8 00000000

Λευκό 9 9 000000000

Χρυςό - - - ± 5%

Αςθμί - - - ±10%

Χωρίσ τζταρτο δακτφλιο ± 20%

Εικόνα 6. Κώδικασ χρωμάτων και τιμή αντιςτάτη.

ηιμή 1000 Ω ζθάλμα ±10%


23

Ο κϊδικασ χρωμάτων χρθςιμοποιείται επίςθσ και ςε πυκνωτζσ, πθνία, μεταςχθματιςτζσ κ.α. τισ αντιςτάςεισ θ τιμι κωδικοποιείται ςε ohm (Ω), ςτουσ πυκνωτζσ ςε picofarads (pF), ςτα πθνία ςε microhenries (μΗ) και ςτουσ μεταςχθματιςτζσ ςε volts (V).

Δικτυογραφία 1. http://etl.uom.gr/mr/courses/digital/resistor.html Μια προςομοίωςθ για «γριγορθ» online εκμάκθςθ του κϊδικα χρωμάτων αντιςτατϊν. 2. http://www.electroniccircuits.gr/antistaseis.html Είδθ αντιςτάςεων. 3. http://digitalschool.ypaideias.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/FGYM_HTML/data/3/3_4/filmstrip/1.htm/ “Σι είναι οι αντιςτάτεσ “(ςελ. 1-3).

http://etl.uom.gr/mr/courses/digital/resistor.html

http://www.electroniccircuits.gr/antistaseis.html

http://digitalschool.ypaideias.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/FGYM_HTML/data/3/3_4/filmstrip/1.htm/

http://digitalschool.ypaideias.gr/modules/document/file.php/DSGYM-B200/FGYM_HTML/data/3/3_4/filmstrip/1.htm/


24

4. Σο ψηφιακό πολφμετρο: Περιγραφή και χρήςη

Περιγραφή Σα πολφμετρα είναι θλεκτρικά όργανα που μετροφν ρεφμα, θλεκτρικι τάςθ, αντιςτάςεισ και άλλα θλεκτρικά μεγζκθ. Είναι ςφνκετα όργανα με πολλζσ περιοχζσ μζτρθςθσ. τα ψθφιακά πολφμετρα (Εικ.1 ) θ τιμι του μετροφμενου φυςικοφ μεγζκουσ εμφανίηεται ςε οκόνθ υγρϊν κρυςτάλλων (LCD).

Εικόνα 1. Ψηφιακό πολφμετρο με είςοδο 10ADC . Το όργανο ςυνοδεφεται με ακροδζκτεσ ςφνδεςησ και λειτουργεί με μία μπαταρία των 9 V.

τα πολφμετρα του ςχολικοφ εργαςτθρίου φ.ε. (που είναι παρόμοια αυτοφ τθσ Εικ. 1) διακρίνουμε τα εξισ βαςικά μζρθ: 1. Σον περιςτρεφόμενο διακόπτθ επιλογισ κλιμάκων (διακόπτθσ μεταγωγισ). 2. Σισ κλίμακεσ ανάγνωςθσ: αντίςταςθσ, τάςθσ, ρεφματοσ, διόδου (), τρανηίςτορ (hFE). 3. Σουσ (τρεισ) ακροδζκτεσ ειςόδου (COM, VΩmA και 10ADC). 4. Σουσ ακροδζκτεσ τρανηίςτορ (NPN/PNP).

Ο διακόπτθσ επιλογισ αφενόσ ρυκμίηει ποιο θλεκτρικό μζγεκοσ κα μετρθκεί (τάςθ, ρεφμα, αντίςταςθ ι άλλο) και αφετζρου τθν περιοχι μζτρθςθσ. Ζχει ςυνικωσ τισ περιοχζσ:

(α) υνεχοφσ τάςθσ ( V) με πζντε ι περιςςότερεσ κζςεισ.

(β) Εναλλαςςόμενθσ τάςθσ ( V) με δφο, πζντε ι περιςςότερεσ κζςεισ. (γ) Αντίςταςθσ (Ω) με πζντε ι περιςςότερεσ κζςεισ. (δ) Βομβθτι ( .))) ) για αντιςτάςεισ μικρότερεσ από 100 Ω.

διακόπηες

επιλογής

ακροδέκηες

ειζόδοσ


ηρανδίζηορ


ζύνδεζες


25

(ε) Ζνταςθσ ςυνεχοφσ ρεφματοσ (10A=) από 0–10 amperes. (η) Ζνταςθσ ςυνεχοφσ ρεφματοσ (A=) από 200 μΑ–200 mA με τζςςερισ κζςεισ. (θ) Μζτρθςθσ διόδου (). (κ) Μζτρθςθσ τρανηίςτορ (hFE). (ι) Σθ κζςθ OFF, όπου το όργανο είναι εκτόσ λειτουργίασ.

Οι ακροδζκτεσ ειςόδου ενόσ πολυμζτρου μπορεί να είναι δφο (COM, VΩmA , δθλαδι δεν υπάρχει θ είςοδοσ 10ADC ) ι να είναι τρεισ (COM, VΩmA και 10ADC) ι/και τζςςερισ (COM, VΩ, mA και 10ADC) ανάλογα με το μοντζλο. Μετρήςεισ

- Για τθ μζτρθςθ τάςθσ, αντίςταςθσ και ζνταςθσ ρεφματοσ μζχρι 200 mA ςυνδζονται οι ακροδζκτεσ ειςόδου: γείωςθ ι αρνθτικόσ ακροδζκτθσ (–) COM και κετικόσ ακροδζκτθσ (+) V–Ω–mA. - Για τθ μζτρθςθ ρεφματοσ τιμισ 0–10 Α ςυνδζονται οι ακροδζκτεσ ειςόδου: COM (–) και DC 10 Α (+) .

Εικόνα 3. Το πολφμετρο ωσ βολτόμετρο (με το διακόπτη επιλογήσ ςτη θζςη 20 V και τουσ ακροδζκτεσ ςτισ θζςεισ COM και V–Ω–mA) και ωσ αμπερόμετρο (με το διακόπτη

επιλογήσ ςτη θζςη 10 A= και τουσ ακροδζκτεσ ςτισ θζςεισ COM και 10A ).

- Για τθ μζτρθςθ, λόγου χάρθ, μικρισ ςυνεχοφσ τάςθσ ο διακόπτθσ επιλογισ του πολφ-

μζτρου πρϊτα ςτρζφεται ςτθ κζςθ 20 V ( δθλαδι ςτθν περιοχι μζτρθςθσ 0–20 V DC) (Εικ. 2). Κατόπιν ςυνδζεται παράλλθλα ςτο κφκλωμα με τουσ ακροδζκτεσ COM (–) και V–Ω–mA (+) όπωσ ακριβϊσ ζνα βολτόμετρο. Η τιμι τθσ μετροφμενθσ τάςθσ διαβάηεται απευκείασ ςτθν οκόνθ του οργάνου. Για το ςυγκεκριμζνο όργανο θ ζνδειξθ τθσ τάςθσ δίνεται ςτθν οκόνθ με ακρίβεια δφο δεκαδικϊν ψθφίων. Σο πρόςθμο (+) ςτθν οκόνθ υποδθλϊνει ότι θ ςφνδεςθ του οργάνου ςτο κφκλωμα είναι ορκι. Αν εμφανιςτεί το πρόςθμο (–), πρζπει να αντιςτραφεί θ πολικότθτα τθσ ςφνδεςθσ.

βοληόμεηρο

0-20 VDC

αμπερόμεηρο

0-10 ΑDC


26

- Για τθ μζτρθςθ ςυνεχοφσ ρεφματοσ πρζπει ο διακόπτθσ επιλογισ να ζλκει ςτθ κζςθ 10 A= (δθλαδι ςτθν περιοχι μζτρθςθσ 0–10 Α DC). Αν το μετροφμενο ρεφμα ςτθν κλίμακα 0–10 Α DC είναι ίςο ι μικρότερο από τθν τιμι 0,2 (ςε Α), τότε ο διακόπτθσ επιλογισ πρζπει να ςτραφεί ςτθ κζςθ 200m (δθλαδι ςτθν περιοχι μζτρθςθσ 0–200 mA DC) και θ τιμι του ρεφματοσ διαβάηεται ςε mA.

-Η μζτρθςθ αντίςταςθσ γίνεται πάντοτε με τον αντιςτάτθ αποςυνδεμζνο από το κφκλωμα (το ζνα άκρο του δθλαδι να είναι ελεφκερο) μζςω των ακροδεκτϊν COM (–) και V–Ω–mA (+) και το διακόπτθ επιλογισ ςτθν κατάλλθλθ κζςθ (Ω ι kΩ) (Εικ. 3).

Εικόνα 3. Το πολφμετρο ωσ ωμόμετρο (με το διακόπτη επιλογήσ ςτη θζςη 2 kΩ και τουσ ακροδζκτεσ ςτισ θζςεισ COM και V–Ω–mA).

Όλα τα παραπάνω ιςχφουν γενικά για κάκε τφπο πολυμζτρου. Για όποιεσ διαφορζσ υπάρχουν ςτουσ ακροδζκτεσ ειςόδου ι ςτισ κλίμακεσ μζτρθςθσ, όπωσ και για τα λοιπά τεχνικά χαρακτθριςτικά του πολυμζτρου, θ καλφτερθ πθγι πλθροφόρθςθσ είναι ο οδθγόσ χριςθσ (Instruction manual) που ςυνοδεφει το όργανο.

Δικτυογραφία 1. http://www.metacafe.com/watch/1132592/ Ζνα κατατοπιςτικό βίντεο για τθ μζτρθςθ τάςθσ –ρεφματοσ μπαταρίασ με το ψθφιακό πολφμετρο.

http://www.metacafe.com/watch/1132592/


27

Νίκοσ Παπαςταματίου: Νόμοσ του Ωμ- Ηλεκτρικά κυκλϊματα Περιλαμβάνεται ςτο CD-Rom ΟΔΗΓΙΕ ΓΙΑ ΣΗΝ ΟΡΓΑΝΩΗ, ΣΗΝ ΑΦΑΛΕΙΑ & ΣΗΝ ΤΓΙΕΙΝΗ ΣΟ ΧΟΛΙΚΟ ΕΡΓΑΣΗΡΙΟ Φ.Ε., ΕΡΓΑΣΗΡΙΑΚΕ ΑΚΗΕΙ ΦΤΙΚΗ–ΧΗΜΕΙΑ–ΒΙΟΛΟΓΙΑ Γυμναςίου/ΓΕΛ/EΠAΛ-TEE & ΑΛΛΟ ΤΠΟΣΗΡΙΚΣΙΚΟ e-ΤΛΙΚΟ ΔΙΔΑΚΑΛΙΑ ISBN 960-631-1098-2/960-631-109-0/960-631-110-4 © Νίκοσ Παπαςταματίου, ΕΚΦΕ Ομόνοιασ 2005 Επικαιροποίθςθ Μάρτιοσ 2008

Nόμος Ohm- Φύλλα δραστηριοτήτων

Education

Transcript of Nόμος Ohm- Φύλλα δραστηριοτήτων