Fizika 8

VIII.osztály – 4.5. Az elektromos áramerősség és a feszültség mérése

Ezen az áramköri rajzon a feszültségforrás és a fogyasztó mellett  két mérőműszer is látható: ampermérő és voltmérő.Mire szolgál ez a két műszer?

Ampermérő az áramkörben

Ampermérővel az elektromos áramerősséget,  voltmérővel az elektromos feszültséget mérjük.

Voltmérő az áramkörben

Ezeknek a mérőműszereknek a működési elve az elektromos áram mágneses hatásán alapszik.

A gyakorlatban elterjedtek a digitális mérőműszerek is, amelyek a mérendő mennyiséget digitális információvá alakítják, és ez a  kijelzőn számként jelenik meg.

1. Az ampermérőről tudni kell:

  • mindig a rajta áthaladó áramerősséget méri
  • a fogyasztóval sorosan kell kapcsolni
  • nem szabad fogyasztó nélkül használni
2. A voltmérőről tudni kell:
  • az áramkör azon két pontja közé kell kapcsolni, amelyek között a feszültséget (potenciálkülönbséget) mérjük
  • a fogyasztóval párhuzamosan kell kötni
  • fogyasztó nélkül is mérhetünk vele

Ampermérő

Voltmérő

Fizika 8 • 2 • Címkék: ,

VIII.osztály – 4.4. Az elektromos áramerősség

1. Ismétlő kérdések:

-Hogyan osztjuk fel az anyagokat vezetőképességük szerint? Mely anyagok  a vezetők, melyek a szigetelők?

-Mi képezi az elektromos áramot a vezetőkben?

-Mi a feltétele annak, hogy egy vezetőben elektromos áram folyjon?

2. Most ismerkedjünk meg az áramerősség fogalmával!

Az elektromos áramerősség egyenlő azzal a töltésmennyiséggel amely a vezető keresztmetszetén  egy másodperc alatt áthalad.

A nagyobb áramerősség azt  jelenti, hogy  a vezetéken több töltés áramlik át egy adott idő alatt.

Az elektromos áramerősség jele : I

Mértékegysége : A (amper)

Kiszámítása:

           I [ A ] – elektromos  áramerősség

           Q [ C ] – elektromos töltésmennyiség

            t [ s ] – idő

Az áramerősség  a vezetőben 1A, ha a vezető keresztmetszetén 1C töltésmennyiség halad át 1 másodperc alatt.

 3. Az áramerősség mértékegységét az ismert francia fizikusról,    André Marie Ampére-ről       ( 1775-1836) nevezték el.

Jelentős tevékenysége és munkássága alapján az elektromosság Newtonjának is nevezték.

André Marie Ampére

André Marie Ampére

4. A gyakorlatban az ampertől kisebb mértékegységeket is alkalmazunk :

milliamper:       1 mA =  1·10-3 A

mikroamper :   1 μA =  1·10-6 A

5. Az elektromos áramerősséget ampermérővel mérjük.

A következő  bejegyzésben elolvashatjátok hogyan kell ezt a műszert bekötni az áramkörbe.

6. Nézzétek meg az alábbi prezentációt:


Az elektromos áramerősség

Fizika 8 • 7 • Címkék: ,

VIII. osztály – 4.3. Az áramkör

1. Mik a  fogyasztók?

Az izzólámpákat, villanymotorokat, és mindazokat a berendezéseket, amelyeken működtetésük közben  elektromos áram halad át   fogyasztóknak nevezzük.

Az elektromos energia a fogyasztókban mindig más energiává alakul át. Az izzóban fény-, a melegítőben hő-, a a villanymotorban mechanikai energiává. Ezek a készülékek elektromos energiát fogyasztanak, ezért nevezzük őket közös néven fogyasztóknak.

2. Hogyan működtetjük a fogyasztókat?

A fogyasztókat csak úgy tudjuk működtetni, ha  áramforráshoz csatlakoztatjuk őket.Az áramforrástól  a fogyasztóig vezetéken jut el az elektromos áram. Kapcsoló segítségével az áramot szükség szerint be- vagy kikapcsoljuk.

Egyszerű áramkör

3. Mi képezi az áramkört?

A vezetékkel megfelelő módon összekötött  áramforrás, fogyasztó és kapcsoló áramkört képez.

Az áramkörben akkor folyik elektromos áram, ha zárt ( nincs megszakítva). A nyitott  ( megszakított) áramkörben nem folyik az elektromos áram.

4.Hogyan határozzuk meg az  elektromos áram irányát az áramkörben?

  • Technikai áramirány: a pozitív pólustól a negatív pólus irányába (a villamos szakmák hagyományosan ezt használják)
  • Fizikai áramirány: a negatív pólustól a pozitív pólus irányába (az elektronok valós haladási iránya)

Megegyezés szerint a technikai áramirányt vesszük mérvadó iránynak.

Készíts te is áramkört az alábbi szimulációval!!

Áramkörépítő & tervező (csak egyenfeszültségre)

Kattintásra indul

Mi történik az áramkörben amikor felkapcsoljuk a villanykapcsolót és az izzó világítani kezd? Nézd meg a következő szimuláción!

Elektromos jel vezetékben

Kattintásra indul

Fizika 8 • 2 • Címkék: , ,

VIII. osztály – 4.2. A feszültségforrások


1. Mit nevezünk elektromos áramnak?

Az elektromos áram az elektromos töltések rendezett mozgása az elektromos térben.

2. Mi idézi elő a szabad elektomos töltések rendezett mozgását a vezetőben?

A szabad elektromos töltések   rendezett mozgását,  a vezető két vége között fennálló potenciálkülönbség  (elektromos feszültség) idézi elő.

3. Hogyan tartható fenn a vezető két vége között az elektromos potenciálkülönbség?

A potenciálkülönbség a vezető két vége között feszültségforrásokkal tartható fenn.

A feszültségforrások valójában a pozitív és negatív töltések szétválasztását végzik. A szétválasztott töltések  a  feszültségforrás belsejében   két  elektród  felé áramlanak. A negatív töltések  az egyik elektród  felé mozognak  és kialakítják a  negatív (mínusz) pólust,  a pozitív töltések a másik elektród  felé mozognak és kialakítják a pozitív (plusz) pólust.

4. Hogyan választhatók szét az elektromos töltések a feszültségforrásokban?

A töltések szétválasztását eredményezheti   vegyi  vagy más folyamat, és  mechanikai munka.  Eközben  mindig valamilyen más  energia ( vegyi-, fény-, mechanikai energia)  alakul át elektromos energiává.

Volta-elem

5.Melyek a legismertebb egyenáramú feszültségforrások?

Vegyi  feszültségforrások (galván elemek):

  • Volta- elem
  • Leclanché-elem
  • akkumulátor

 6.Hogyan lehet citromból feszültségforrást készíteni?

7. A feszültségforrás pólusai közötti, nyitott áramkörben mért  feszültséget,   elektromotoros erőnek (EME) nevezzük.

Jele: ε ( epszilon),  mértékegysége: V (volt).

8. A feszültségforrásokat  gyakran áramforrásoknak is nevezik.

Fizika 8 • 2

VIII. osztály – 4.1. Az elektromos áram fogalma

Új témakör:  Az elektromos áram

Ma már el sem tudjuk képzelni elektromos  áram nélkül az életünket. Belegondolni is rossz, hogy gyertyával kellene világítanunk, bár ez még csak a kisebb gond. Ha   a Földön megszűnne az áram , szószerint az élet is megszűnne.

Mielőtt megismerkednénk az elektromos áram fogalmával, ismételjük át röviden az anyagok felosztását:

1. Hogyan csoportosítjuk  az anyagokat vezetőképességük szerint?

  • vezetők – fémek és a grafit, savak és sók vizes oldatai
  • szigetelők – gumi, üveg, porcelán…
  • félvezetők – szilícium, germánium…

2. Miben különböznek a vezetők a szigetelőktől?

A vezetőkben nagyszámú szabad elektron található, amelyek az atomi kötésükből kiszakadtak és szabadon mozognak a vezetőben. A szigetelőkben kevés a szabad elektron.

3. Mi képezi az elektromos áramot egy vezetőben?

Az elektromos áram   az elektromos  töltésű  részecskék rendezett mozgása a vezetőben.

4. Az elektromos áramot  létesítő  töltéshordozók:

  • fémekben a szabad elektronok
  • folyadékokban ( elektrolitokban)  a pozitív és negatív  ionok
  • gázokban az elektronok és a  pozitív ionok

5. Mi a feltétele annak, hogy egy vezetőben elektromos áramot tartsunk fenn?

  • a vezető rendelkezzen szabad  töltéshordozókkal
  • a vezető két vége között potenciálkülönbséget tartsunk fenn

6. Az elektromos áram lehet:

  • egyenáram – iránya és erőssége időben állandó
  • váltakozó áram – iránya és erőssége időben periódikusan változó

Fizika 8 • 3

Elektromos tér – alapfogalmak ismétlése

Ismételjük át   az   Elektromos tér  témakör néhány alapfogalmát!

1. Hány féle elektromos töltést ismerünk?

A természetben két féle elektromos töltés van: a pozitiv és a negativ.

2. Hogyan hozhatók a testek elektromos állapotba?

A testek elekromossá tehetők:

  • dörzsöléssel
  • érintéssel
  • elektromos megosztással

3. Hogyan szól az elektromos töltésmegmaradás törvénye?

Miközben a testek elektromossá válnak, nem keletkeznek elektromos töltések, hanem csak szétválnak, és átvivődnek egyik testről a másikra.A pozitiv és a negativ töltések össz száma változatlan marad.

4. Mikor mondjuk, hogy egy test  negativ töltésű?

A test negativ  töltésű, ha elektronjainak  száma nagyobb az atommagban levű protonok számától.

5. Mikor mondjuk, hogy egy test  pozitiv  töltésű?

A test pozitiv  töltésű, ha elektronjainak  száma kisebb az atommagban levű protonok számától.

6. Mikor mondjuk, hogy egy test  elektromosan semleges?

A test elektromosan semleges, ha elektronjainak  száma megegyezik  az atommagban levű protonok számával.

7. Milyen kölcsonhatás van az elektromos töltésű testek között?

Az egynemű töltések között elektromos taszitóerő, a különnemű töltések között pedig elektromos vonzóerő hat.Ezt az erőt  Coulomb-féle erőnek nevezzük.

8. Mi közvetiti a kölcsönhatást az elektromos töltésű testek között?

Az elektromos töltésü test körül elektromos tér ( mező, erőtér)  van, amelynek közvetitésével megvalósul az elektromos kölcsönhatás.

9. Melyik két fizikai mennyiséggel lehet az elektromos teret jellemezni?

Az elektromos tér jellemzői:

  • elektromos térerősség ( jele:  E )
  • elektromos potenciál ( jele:  φ )

10. Ábrázoljuk a pozitív  és a negatív pontszerű elektromos töltés elektromos terét :

Elektromos ter erovonalai

11. Hogyan nevezzük az elektromos tér két pontja közötti potenciákülönbséget?

Az elektromos tér két pontja közötti potenciákülönbséget elektromos feszültségnek nevezzük. Jele: U .Mértékegysége: V (volt ).

12. Most kattints az alábbi képre!

Dörzsöld a léggömböt a pulóverhez, majd engedd el. Meglátod, rászáll a pulóverre, és odatapad. Miért ragad hozzá a lufi a pulóverhez?.Figyeld meg a pulóver, a léggömb és a fal töltését.

Léggömbök és a statikus elektromosság

Kattintásra indul

13. Nézzétek meg az alábbi filmet is!

Fizika 8 • 1 • Címkék:

Előkészítő feladatok az ellenőrzőre elektrosztatikából – megoldással

Amint ígértem , itt vannak az elektrosztatikai feladatok megoldásai. Aki már megoldotta a feladatokat, most ellenőrizheti pontosan dolgozott-e !?

Remélem a feladatoknak és a szorgalmatoknak köszönve jól felkészültök az ellenőrzőre.

Előkészítő feladatok az ellenőrzőre elektrosztatikából-megoldással

Fizika 8 • 1

Előkészítő feladatok elektrosztatikából

Gyakorló feladatok a következő ellenőrzőre:

1. Alakitsd át tizes alapú hatványba:

15nC   =

8mC   =

6pC  =

4mC  =

0,4mC  =

2. A porszemnek, amelyet a háziasszony letörölt a szekrényről   n =5·109  elektrontöbblete van. Mekkora a negativ  elektromos töltése a porszemnek?

3. Mekkora elektromos  erővel taszitja egymást levegőben a q1 = q2 = 3pC  két pontszerű elektomos töltés, ha a  közöttük lévő távolság r = 1m ?     

 

4.

                                                       r                               r                                                               O——————–O———————O          

                                           q1                             q2                                  q3

Három, q1 = 2nC,  q2 = 3nC  és  q3 = 4nC töltésű részecske az ábrán látható módon van elhelyezve ugyanazon az egyenesen, egyenként   r = 1cm távolságra egymástól.

Számitsd ki  mekkora az eredő elektrosztatikus erő amely  a

a)   q1 

  b)  q2

c)   q3        töltésre hat !        ( k = 9·109  Nm2 /C2 )

Fizika 8 • 0

«< 2 3 4 5 6