Fizika 8

VIII. osztály – 3.1. Az elektromos tér – összefoglalás

Elektromos ter

1.     Az elektromos tér – alapfogalmak ismétlése

2.    Megoldott feladatok elektrosztatikából

 

Fizika 8 • 0 • Címkék:

VIII.osztály – 4.14. Joule törvénye – az elektromos áram hőhatása

1. Amikor egy vezetőn elektromos áram halad keresztül, a vezető felmelegszik. A fémhuzalok példáján magyarázzuk meg miért van ez így:

a szabad elektronok rendezett mozgást végeznek a vezetőben

↓

a szabad elektronok ütköznek a kristályrács ionjaival

↓

a  ionok  élénkebb rezgő  mozgást végeznek az egyensúlyi helyzetük körül

↓

növekszik a vezető belső energiája

A vezető hőmérséklete növekszik. Egy pillanatban azonban megszűnik a vezető hőmérsékletének további   emelkedése, annak ellenére, hogy az energiaátadási folyamat tovább tart.

A vezető hőmérséklete azért nem emelkedik tovább, mert a vezetőben felszabadul egy bizonyos hőmennyiség, és a vezető ezt leadja a környezetének.

2. Hogyan számítható ki a vezetőben felszabaduló hőmennyiség?

Az energia megmaradásának törvénye szerint a vezetőben felszabaduló hőmennyiség egyenlő az elektromos áram által elvégzett munkával.

Az elektromos áram munkájánál alkalmazott  képleteket újra felírhatjuk:

Q [J] –  a vezetőben felszabaduló hőmennyiség

U [V] –  elektromos feszültség

I [A] –  elektromos áramerősség

R [Ω] –  elektromos ellenállás

t [s] –  idő

A hőmennyiség  mértékegysége a  joule (J).

James Prescott Joule (1818-1889)

3. Hogyan szól Joule törvénye?

A vezetőben felszabaduló hőmennyiség egyenlő a vezetőben folyó áramerősség négyzetének, a vezető elektromos ellenállásának és annak az időtartamnak a szorzatával ameddig ez az áramerősség fennáll a vezetőben.

4. Hol hasznosítják az elektromos áram hőhatását?

Sok háztartási készülék ( vasaló, hősugárzó,hajszárító, villanybojler…) arra szolgál, hogy az elektromos energiát hőenergiává alakítsa át.

Ezekben a készülékekben melegítők vannak, amelyek nagy fajlagos ellenállású, magas olvadáspontú (1000°C)  huzalokból  (cekász, kantál…) készülnek.

Fizika 8 • 2 • Címkék:

VIII.osztály – 4.13. Az elektromos energia


1. Hogyan számítjuk ki mennyi elektromos energiát fogyaszt el egy elektromos készülék?

Az  elektromos berendezések  fontos  jellemzője  a teljesítmény. Ezért a fogyasztókon fel is tüntetik, hogy 220V feszültségre kapcsolva hány wattosak. A 100 W – os izzólámpa jobban világít mint a 60 W – os, mert  benne nagyobb sebességgel játszódik le  az   energiaátalakulás, tehát gyorsabban fogyasztja az elektromos energiát.

Az elektromos készülékek által elfogyasztott elektromos energia egyenlő az elektromos áram által elvégzett munkával.

Az elektromos energia az elektromos áram munkavégző képessége.

Ha ismert az áramkörbe kapcsolt elektromos berendezés  (pl.izzólámpa,hősugárzó) teljesítménye  és az üzemeltetés időtartama, kiszámíthatjuk  mennyi elektromos energiát fogyaszt el  üzemelés közben:

A [J] – elektromos energia            P [W] – teljesítmény                t [s] – időtartam

2. Melyek az  elektromos energia  mértékegységei?

  • wattmásodperc           1 Ws = 1 W · 1 s = 1 J
  • kilowattóra                 1 kWh = 1 kW · 1 h = 1 kWh

                           1 kWh = 1 kW · 1h = 1 000 W · 3 600 s = 3 600 000 J = 3,6 MJ

3. Hogyan mérjük a háztartásokban az elfogyasztott elektromos energiát?

A háztartásokban ez elhasznált elektromos energia mérésére elektromos fogyasztásmérőt, vagyis villanyórát használunk. A rajta elhelyezett számlálószerkezet segítségével leolvashatjuk kWh – ban az elfogyasztott elektromos energiát.

4. Mitől függ a villanyszámla összege?

  • hány  kWh a  fogyasztás
  • mennyibe kerül 1 kWh elektromos energia

5. Példa:

Az 1,5 kW teljesítményű villanymelegítő naponta 2 órán át üzemel.

a) Mennyi elektromos energiát fogyaszt el 1 hónap alatt?

b) Mennyibe kerül a melegítő 1 havi üzemeltetése, ha 1 kWh elektromos energia ára 8  dinár ?

Megoldás:

P = 1,5 kW

t = 2 h · 30 = 60 h

a)      A = ?                        A = P · t = 1,5 kW · 60 h = 90 kWh

b)     Számla = ?             Számla = 90 kwh · 8 din / kwh = 720 dinár

6. Az elektromos energiával takarékoskodni kell, gazdasági szempontból, és környezetvédelmi okok miatt is.

Fizika 8 • 2 • Címkék: ,

VIII.osztály – 4.12. Az elektromos áram munkája és teljesítménye


1.  Mikor  végez munkát az elektromos áram?

Zárt áramkörben az elektromos berendezésekben különféle energiaátalakulások játszódnak le. Az elektromos energia  az izzóban fény-  és hőenergiává, a villanymotorban mechanikai energiává, a hősugárzó fűtőszálában hőenergiává alakul át.

Miközben az elektromos energia más energiává alakul át, az elektromos áram munkát végez.

2.  Hogyan számítható ki  az elektromos  áram munkája?

Az elektromos áram által végzett munka  nagysága függ a feszültségtől  (U ) és az átáramlott töltésmennyiségtől (q ):

Ha a vezetőben  t  ideig  I  erősségű áram folyik, és a vezető végein a feszültség U, az áram munkája:

Az elektromos áram munkája egyenlő a feszültség, az áramerősség és az idő szorzatával.

Ohm törvényét alkalmazva a munka képletét felírhatjuk más formában is:

A [J] –  az elektromos  áram munkája

U [V] –  elektromos feszültség

I [A] –  elektromos áramerősség

R [Ω] –  elektromos ellenállás

t [s] –  idő

Az elektromos munka  mértékegysége a  joule (J).

1J = 1V • 1A • 1s = 1 VAs

3. Mit fejez ki a teljesítmény?

Említettük, hogy az elektromos berendezésekben az elektromos energia átalakul más energiává. Az energia  átalakulásának sebességét a teljesítmény fejezi ki.

Az elektromos áram  teljesítménye egyenlő az  egységnyi idő alatt elvégzett elektromos munkával.

4. Hogyan számítjuk ki az elektromos áram teljesítményét?

vagyis

Ohm törvényét alkalmazva a munka képletét felírhatjuk más formában is:

P [W] –  az elektromos  áram teljesítménye

A teljesítmény   mértékegysége a  watt (W).

1W = 1V • 1A = 1 VA

Gyakran alkalmazunk nagyobb mértékegységeket is. Ezek a :

kilowatt :           1 kW = 1 000 W = 103 W

megawatt :       1 MW = 1 000 000 W = 106W

5. Néhány elektromos berendezés szokásos teljesítménye:

Hajszárító                          1 200 W

Vasaló                               1 000 W

Hűtőszekrény                     300 W

Hagyományos izzólámpa      25 W – 200 W

Televízió                              100 W

Számítógép                          70 W



Fizika 8 • 2 • Címkék: ,

VIII.osztály – 4.11. Ellenállások soros és párhuzamos kapcsolása – gyakorló feladatok

Az ellenállások soros és párhuzamos kapcsolására vonatkozó feladatokat találtok  a  Celebrate  Demo Portal – on:

Az ellenállások párhuzamos kapcsolása – Kirchhoff  I. törvényének alkalmazása

Az ellenállások soros kapcsolása – Kirchoff II. törvényének alkalmazása

Fizika 8 • 2 • Címkék:

VIII.osztály – 4.8. Ohm törvénye – gyakorló feladatok

A 8. osztályosok    ellenőrzőjén  a következő tanítási egységekkel kapcsolatos  számítási feladatok lesznek :

  •  elektromos áramerősség
  • a vezető elektromos ellenállása
  • Ohm törvénye

Gyakorlásként oldjátok meg  az alábbi   feladatokat!


Ohm törvénye  gyakorló  feladatok

Fizika 8 • 10 • Címkék:

VIII.osztály – 4.9. Ellenállások kapcsolása

Az összetett áramkörökben több fogyasztó egybekapcsolása is lehetséges. Ezáltal megváltozik az áramkör összellenállása, amely kihat az áramkörben folyó áram erősségére is. A fogyasztókat kapcsolhatjuk sorosan vagy párhuzamosan.

A sorosan vagy párhuzamosan kapcsolt fogyasztók helyettesíthetők egyetlen fogyasztóval. Ennek a helyettesítő fogyasztónak az ellenállását nevezzük eredő ellenállásnak.

Soros kapcsolás

  • valamennyi ellenálláson  ugyanakkora az áramerősség
  • az egyes ellenállásokon mérhető  feszültségek összege egyenlő az áramforráson mérhető feszültséggel
  • az eredő ellenállás az egyes fogyasztók ellenállásainak az összege
  • a sorba kapcsolt fogyasztók csak egyszerre működnek

Párhuzamos kapcsolás

  • a főágban folyó áramerősség egyenlő a mellékágakban folyó áramerősségek összegével
  • az egyes ellenállásokon mérhető  feszültség  egyenlő az áramforráson mérhető feszültséggel
  • az eredő ellenállás reciproka egyenlő az egyes ellenállások reciprokának összegével
  • a púrhuzamosan  kapcsolt fogyasztók külön-külön is  működnek

Az alábbi prezentációban megtalálhatod az ellenállások kapcsolását is:


Elektromos alapjelenségek

Fizika 8 • 2 • Címkék:

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:

1 2 3