W budowie
Prezentacja modułu

Moduł 19 i wielka synteza prądu elektrycznego — kurs Prąd elektryczny stały (kurs podstawowy)

Moduł 16 kursu Prąd elektryczny stały: Sprawdzian IV z pracy, mocy, bezpieczników i BHP, kompletna mapa pojęciowa, tablica wzorów i wielkie podsumowanie całego działu.

  • 45 min
  • 13 slajdów
  • Notatki nauczyciela: N
  • Strona modułu: otwórz
Plan · 45 min

Co dziś robimy

  1. 8 minWielka synteza kursu — cztery filary prądu elektrycznego Prąd elektryczny to jedno z najważniejszych zjawisk współczesnej cywilizacji.
  2. 7 minHierarchiczna mapa pojęciowa prądu stałego teza, kod i pytanie kontrolne
  3. 8 minZestawienie wzorów, jednostek SI i zasad pomiaru teza, kod i pytanie kontrolne
  4. 8 min10 złotych zasad i pułapek w zadaniach z prądu elektrycznego Czas zawsze w sekundach: We wzorach $q = I \cdot t$ oraz $W = U \cdot I \cdot t$ czas $t$…
  5. 8 minZintegrowane wirtualne laboratorium obwodu teza, kod i pytanie kontrolne
  6. 5 minPodsumowanie bilet wyjściowy i zadanie domowe
Atom 1 z 5 · ~8 min

Wielka synteza kursu — cztery filary prądu elektrycznego

Zwieńczenie kursu: Sprawdzian IV podsumowujący blok IV (praca, moc, bezpieczniki i ochrona przeciwporażeniowa), pełna hierarchiczna mapa pojęciowa, zestawienie wszystkich wzorów z jednostkami oraz przewodnik po typowych pułapkach…

  • Prąd elektryczny to jedno z najważniejszych zjawisk współczesnej cywilizacji.
  • Całość wiedzy opanowanej w tym kursie opiera się na czterech logicznych filarach :
  • W połączeniu szeregowym prąd jest stały we wszystkich elementach ($I = \text{const}$), a napięcia i opory się sumują ($R_z = \sum R_i$).
  • W połączeniu równoległym stałe jest napięcie ($U = \text{const}$), prądy gałęziowe się sumują (I prawo Kirchhoffa), a opór wypadkowy $R_z$ maleje.
Sprawdzenie · atom 1 · ~3 min

Pytanie do klasy

Które cząstki są nośnikami prądu w metalach?

Ilustracja · atom 2 · ~4 min

Hierarchiczna mapa pojęciowa prądu stałego

Ładunek q [C] Elektrony i jony Źródło napięcia U [V] Praca pola U = W / q Natężenie I [A] Strumień I = q / t Prawo Ohma: I = U / R ⟺ R = U / I Opór geometryczny przewodnika: R = ρ · l / S [Ω] Łączenie obwodów Szeregowe: I = const, Rz = R₁ + R₂ Równoległe: U = const, 1/Rz = 1/R₁ + 1/R₂ Praca, Moc i Ochrona Praca i ciepło: W = U I t = I² R t [J, kWh] Moc: P = U I = U² / R [W] | Bezpieczniki i RCD Zwarcia / przeciążenia
Sprawdzenie · atom 2 · ~3 min

Pytanie do klasy

Zgodnie z mapą pojęciową napięcie elektryczne definiujemy jako:

Zestawienie · atom 3 · ~5 min

Zestawienie wzorów, jednostek SI i zasad pomiaru

Wielkość fizyczna Symbol Wzór podstawowy Wzory przekształcone Jednostka SI Miernik i sposób łączenia
Ładunek elektryczny q lub $Q$ $q = I \cdot t$ $q = N \cdot e$ $\text{C}$ (kulomb: $1\text{ C} = 1\text{ A}\cdot\text{s}$) Elektrometr / kolumierz
Natężenie prądu I $I = \frac{q}{t}$ $I = \frac{U}{R} = \frac{P}{U}$ $\text{A}$ (amper: $1\text{ A} = 1\text{ C}/\text{s}$) Amperomierz — szeregowo ($R_A \approx 0$)
Napięcie elektryczne U $U = \frac{W}{q}$ $U = I \cdot R = \frac{P}{I}$ $\text{V}$ (wolt: $1\text{ V} = 1\text{ J}/\text{C}$) Woltomierz — równolegle ($R_V \to \infty$)
Opór elektryczny $R$ $R = \frac{U}{I}$ $R = \rho \cdot \frac{l}{S} = \frac{U^2}{P}$ $\Omega$ (om: $1\ \Omega = 1\text{ V}/\text{A}$) Omomierz (bez napięcia zasilania!)
Praca prądu (energia) $W$ lub $E$ $W = U \cdot I \cdot t$ $W = P \cdot t = I^2 R t = \frac{U^2}{R} t$ $\text{J}$ ($1\text{ kWh} = 3{,}6 \cdot 10^6\text{ J}$) Licznik energii elektrycznej
Moc prądu $P$ $P = U \cdot I$ $P = I^2 R = \frac{U^2}{R} = \frac{W}{t}$ $\text{W}$ (wat: $1\text{ W} = 1\text{ J}/\text{s} = 1\text{ V}\cdot\text{A}$) Watomierz
Sprawdzenie · atom 3 · ~3 min

Pytanie do klasy

Jak prawidłowo włącza się amperomierz i woltomierz do obwodu?

Atom 4 z 5 · ~8 min

10 złotych zasad i pułapek w zadaniach z prądu elektrycznego

  • Czas zawsze w sekundach: We wzorach $q = I \cdot t$ oraz $W = U \cdot I \cdot t$ czas $t$ musi być wyrażony w sekundach ($1\text{ min} = 60\text{ s}$, $1\text{ h} =…
  • Amperomierz szeregowo, woltomierz równolegle: Wpięcie amperomierza równolegle wywołuje gwałtowne zwarcie.
  • Opór równoległy jest mniejszy od najmniejszego: W połączeniu równoległym opór wypadkowy $R_z$ jest ZAWSZE ściśle mniejszy od oporu pojedynczej gałęzi o najmniejszej…
  • Napięcie vs prąd w obwodach rozgałęzionych: Wszystkie odbiorniki w domowych gniazdkach połączone są równolegle, dlatego każde z nich ma dokładnie takie samo napięcie…
  1. Czas zawsze w sekundach: We wzorach $q = I \cdot t$ oraz $W = U \cdot I \cdot t$ czas $t$ musi być wyrażony w sekundach ($1\text{ min} = 60\text{ s}$, $1\text{ h} = 3600\text{ s}$). Wyjątkiem jest liczenie energii bezpośrednio w $\text{kWh}$, gdzie moc podajemy w kilowatach, a czas w godzinach.
  2. Amperomierz szeregowo, woltomierz równolegle: Wpięcie amperomierza równolegle wywołuje gwałtowne zwarcie. Wpięcie woltomierza szeregowo blokuje przepływ prądu z powodu jego ogromnego oporu.
  3. Opór równoległy jest mniejszy od najmniejszego: W połączeniu równoległym opór wypadkowy $R_z$ jest ZAWSZE ściśle mniejszy od oporu pojedynczej gałęzi o najmniejszej rezystancji.
  4. Napięcie vs prąd w obwodach rozgałęzionych: Wszystkie odbiorniki w domowych gniazdkach połączone są równolegle, dlatego każde z nich ma dokładnie takie samo napięcie ($230\text{ V}$).
  5. Moc zależy od warunków zasilania: Jeżeli zasilasz odbiornik ze stałego napięcia ($U = \text{const}$), korzystaj z $P = U^2 / R$ (mniejszy opór = większa moc!). Jeżeli przez odbiorniki płynie ten sam prąd szeregowy ($I = \text{const}$), korzystaj z $P = I^2 R$ (większy opór = większa moc!).
  6. Zwarcie to nie zero prądu: Zwarcie zachodzi, gdy $R \to 0$, co powoduje gwałtowny wzrost prądu ($I \to \infty$), a nie jego zanik!
  7. Rozłączenie klucza to przerwa: Otwarty wyłącznik stawia nieskończony opór ($R \to \infty$), dlatego prąd w tej gałęzi spada do zera.
  8. Bezpiecznik chroni przewody przed pożarem: Bezpiecznik instalacyjny dobiera się do przekroju kabli w ścianie, a nie do wygody użytkownika.
  9. RCD chroni ludzkie życie: Wyłącznik różnicowoprądowy reaguje na ucieczkę prądu do ziemi ($I_{\Delta n} \ge 30\text{ mA}$), odcinając napięcie w ułamku sekundy, zanim dojdzie do migotania komór serca.
  10. Mokra skóra drastycznie zmniejsza opór: Opór suchego naskórka to setki tysięcy omów, lecz mokra skóra ma opór zaledwie rzędu $1000\ \Omega$, co przy napięciu 230 V wywołuje prąd śmiertelny!
Sprawdzenie · atom 4 · ~3 min

Pytanie do klasy

Co się stanie, gdy amperomierz zostanie włączony równolegle do odbiornika?

Symulacja · atom 5 · ~5 min

Zintegrowane wirtualne laboratorium obwodu

Sprawdzenie · atom 5 · ~3 min

Pytanie do klasy

Co dzieje się w symulacji po wybraniu trybu „Zwarcie odbiornika (Zwarcie R2)”?

Zamknięcie · ~4 min

Co zabrać z lekcji

  • Prąd elektryczny to jedno z najważniejszych zjawisk współczesnej cywilizacji.
  • Hierarchiczna mapa pojęciowa prądu stałego
  • Zestawienie wzorów, jednostek SI i zasad pomiaru
  • Czas zawsze w sekundach: We wzorach $q = I \cdot t$ oraz $W = U \cdot I \cdot t$ czas $t$ musi być wyrażony w sekundach ($1\text{ min} = 60\text{ s}$, $1\text{…
Bilet wyjściowy: W symulacji zwiększasz napięcie od 6 V do 24 V przy niezmienionych rezystorach. Jak zmieniają się prąd i moc?
Odpowiedź: c) Prąd rośnie proporcjonalnie do napięcia, a moc z kwadratem napięcia
Hyżyk· Moduł 19 i wielka synteza prądu elektrycznego — kurs Prąd el moduł 1 / 1