Dane INFORMACYJNE:

2. Dane INFORMACYJNE: • Nazwa szkoły: Zespół Szkoły Podstawowej i Gimnazjum w Krobi • ID grupy: 98 / 77 _ MF _ G1 • Opiekun: Mariusz Juskowiak • Kompetencja: matematyczno - fizyczna • Temat: Skąd bierze się prąd elektryczny • Semestr V • Rok szkolny 2011 / 2012

3. Skąd bierze się prąd elektryczny?

4. MENU • Znane osoby w dziedzinie badań nad prądem elektrycznym • Co to jest prąd elektryczny? • Odbiorniki prądu elektrycznego • Obwód elektryczny • Energia elektryczna w Twoim domu • Prawo Ohma • Prawa Kirchhoffa • Łączenie oporników • Sposoby wytwarzania energii elektrycznej • Budowa elektrowni i ich funkcjonowanie • Katastrofy jądrowe • Zakończenie

5. Alessandro Volta

6. Alessandro Volta to włoski fizyk i fizjolog, który zbudował kondensator płytkowy. W 1800 roku zbudował pierwsze ogniwo galwaniczne, a następnie połączył szeregowo wiele takich ogniw, budując tzw. stos Volta.  Na jego cześć jednostkę napięcia elektrycznego nazwano wolt.

7. Michael Faraday

8. Faraday stworzył podstawy elektrochemii. Odkrył również zjawisko samoindukcji, zbudował pierwszy model silnika elektrycznego . Wprowadził pojęcie linii sił pola i wysunął twierdzenie, że ładunki elektryczne działają na siebie za pomocą takiego pola.  Od jego nazwiska jednostka pojemności elektrycznej nazywana jest faradem.

9. Ernst Werner von Siemens

10.  Wynalazł samowzbudną prądnicę prądu stałego, zbudował pierwszy model lokomotywy elektrycznej, a także elektryczną windę i tramwaj elektryczny. W 1882 zaprezentował pierwszy na świecie model trolejbusu o nazwie Elektromote. Od jego nazwiska pochodzi nazwa jednostki przewodności elektrycznej właściwej w układzie SI - simens.

11. Otto von Guericke

12. Skonstruował pierwszą pompę próżniową, ulepszając przy okazji pompę tłokową do sprężania powietrza. Wykonał słynne doświadczenie z półkulami magdeburskimi. Skonstruował barometr wodny i za jego pomocą zbadał zależność ciśnienia od wysokości n.p.m. i stanu pogody. Skonstruował maszynę elektrostatyczną.

13. Andre-Marie Ampere

14. Prowadził badania w dziedzinie chemii (odkrył fluor, opracował klasyfikację pierwiastków). Pracował nad teorią światła, opublikował pracę o refrakcji. Odkrył że przepływowi prądu towarzyszy powstanie pola magnetycznego. Zbudował pierwszy elektromagnes. Przedstawił pierwszy ilościowy opis matematyczny dla zjawisk elektryczności i magnetyzmu. Sformułował prawo, które zostało nazwane od jego nazwiska prawem Ampere'a, a które głosiło, że gęstość strumienia magnetycznego, jaki powstaje wokół przewodu w którym płynie prąd elektryczny, jest wprost proporcjonalna do wartości tego prądu.

15. Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych (dodatnich lub ujemnych). Nośnikami tych ładunków mogą być elektrony lub jony. W obwodach elektrycznych, w których nośnikami ładunków są elektrony, przyjmuje się umowny kierunek przepływu prądu, który z przyczyn historycznych jest przeciwny do kierunku rzeczywistego.

16. Prąd elektryczny jest w istocie ruchem cząstek obdarzonych ładunkiem, zwanych nośnikami ładunku. Umownie przyjęło się wyznaczać kierunek przepływu prądu poprzez opisanie ruchu ładunków dodatnich.

17. Warunkiem uporządkowanego ruchu ładunków elektrycznych jest istnienie pola elektrycznego. Takie pole występuje między biegunami źródła napięcia.

18. Linie sił pola elektrycznego wytworzonego przez dwa ładunki różnych znaków.

19. Rzeczywisty ruch ładunków elektrycznych • w metalach • w elektrolitach • w półprzewodnikach • w gazach MENU

20. W metalach nośnikami prądu są elektrony, a więc kierunek ich dryfu (decydujący o przepływie prądu) jest dokładnie przeciwny do umownego kierunku prądu.

21. W elektrolitach, zarówno ciekłych, jak i stałych nośnikami ładunku są ruchliwe jony – ujemne aniony i dodatnie kationy. W niektórych elektrolitach występują ruchliwe jony obu znaków, w innych tylko jednego.

22. W półprzewodnikach w temperaturze zera bezwzględnego nie ma elektronów w paśmie przewodnictwa. Przewodzenie prądu wymaga przeniesienia elektronów z pasma walencyjnego do przewodnictwa (poprzez dostarczenie im energii, na przykład termicznej lub w postaci promieniowania).

23. W gazach nośnikami prądu są jony, zarówno dodatnie jak i ujemne. W próżni i rozrzedzonych gazach można wytworzyć wolne elektrony, których ruch jest prądem elektrycznym.

24. Odbiorniki prądu elektrycznego i źródła napięcia • żarówka • grzałka • komputer

25. żarówka Przetwarza energię elektryczną na świetlną. Skuteczność świetlna lampy żarowej zależy od kilku czynników: materiału z którego wykonane jest włókno żarowe, sposobu wykonania włókna, zawartości bańki, napięcia zasilającego oraz mocy. Włókno żarowe wykonane jest z wolframu jako podwójna skrętka, bańka wypełniona jest gazem obojętnym a napięcie zasilające w Polsce to 230 V. Zmienia się jedynie moc lampy. Im większa jest moc żarówki, tym mniejsze straty energii i większa sprawność.

27. grzałka Przetwarzają energię elektryczną na energię cieplną. Grzałki są jednymi z najbardziej sprawnych urządzeń elektrycznych – niemal 100% pobieranej energii elektrycznej jest zamienianej na energię termiczną. Grzałki elektryczne są szeroko używane w gospodarstwie domowym (czajnik elektryczny, pralka, suszarka do włosów) oraz w przemyśle do podgrzewania gazów, cieczy oraz ciał stałych.

29. komputer Zamienia energię elektryczną na dźwięk. To maszyna elektroniczna przeznaczona do przetwarzania informacji, które da się zapisać w formie ciągu cyfr albo sygnału ciągłego.Składa się z trzech podstawowych elementów: • procesora • pamięci RAM  • urządzeń wejścia/wyjścia 

30. ŹRÓDŁA NAPIĘCIA

31. Źródłami napięcia są akumulatory, ogniwa galwaniczne, prądnice.

32. W prądnicach energia mechaniczna, a w ogniwach i akumulatorach energia chemiczna zmieniają się w energię elektryczną. Między anodą i katodą wytwarza się różnica potencjałów, czyli napięcie.

33. Obwód elektryczny Aby w obwodzie płynął prąd muszą być spełnione warunki: • źródło energii • odbiornik • przewody łączące źródło z odbiornikiem • obwód zamknięty

35. ENERGIA ELEKTRYCZNA W TWOIM DOMU –DOMOWE RACHUNKI ZADANIE 1 ZADANIE 2 ZADANIE 3 ZADANIE 4

36. Oblicz koszt energii elektrycznej zużytej w ciągu miesiąca (30dni) przez telewizor, który jest włączony do sieci przeciętnie 8 godzin dziennie. Moc odbiornika telewizyjnego wynosi P=60 W. Aktualna cena 1 kWh energii elektrycznej wynosi 0.24zł. ROZWIĄZANIE W= P*tt=30*8h=240hP=60V W=60V*240h=14400Wh=14,4kWh14,4*0,24=3,456≈3,46zł

37. 1 KwH energii elektrycznej kosztuje 40 gr. Lodówka o mocy 100 W włącza się średnio na dwie godziny w ciągu doby. Oblicz jaki będzie miesięczny koszt energii elektrycznej zużytej przez tę lodówkę? ROZWIĄZANIE P=100W t=30dni*2h=60h k=0,40zł/kWh K=? ------------------------------------------------------------- W=P*t W=100*60=6000Wh 6000Wh=6kWh K=W*k=6*0,40=2,40zł kWh=zł

38. Oblicz miesięczny koszt energii elektrycznej zużytej przez żelazko, jeżeli 1 kWh kosztuje 0,40 zł, a żelazko w tym czasie zużyło 15 kWh. ROZWIĄZANIE k=0,40zł/kWh W=15kWh K=? K=k*W=0,40zł/kWh*15kWh=6zł

39. W ciągu 30 dni w czjniku o mocy 1600 W podgrzewano wodę średnio przez 15 minut dziennie. Oblicz koszt energii elektrycznej zużytej przez czajnik w ciągu  tych 30 dni. Przyjmij, że cena 1 kWh energii wynosi 32 gr. ROZWIĄZANIE t=30dni*15min=450min=7,5h P=1600W k=0,32zł/kWh K=? W=P*t=1600W*7,5h=12000Wh=12kWh K=k*W=0,32zł/kWh*12kWh=3,84zł

40. Jak zaoszczędzić na rachunkach? Gdy myjesz zęby, golisz się - zakręcaj kran! Gdy wychodzisz z domu, przykręć kaloryfery! Wyłączaj światło w pomieszczeniach, w których nie przebywasz! Segreguj śmieci! Podczas gotowania przykrywaj garnek nakrywką! Używaj żarówek energooszczędnych! Regularnie rozmrażaj lodówkę! Wykorzystaj naładowanie akumulatorów do końca! Zamiast kąpieli w wannie bierz prysznic!

41. PRAWO OHMA

42. Pierwsze prawo Ohma Natężenie prądu stałego I jest proporcjonalne do całkowitej siły elektromotorycznej w obwodzie zamkniętym lub do różnicy potencjałów (napięcia elektrycznego U) między końcami części obwodu nie zawierającej źródeł siły elektromotorycznej.

43. Współczynnik proporcjonalności oznaczamy : Współczynnik proporcjonalności w tej relacji nazywany jest konduktancją, oznaczaną przez G. Prawo Ohma określa opór elektryczny przewodnika:

44. Drugie prawo Ohma Opór odcinka przewodnika o stałym przekroju poprzecznym jest proporcjonalny do długości tego odcinka i odwrotnie proporcjonalny do pola powierzchni przekroju.

45. Prawo to można wyprowadzić z pierwszego prawa Ohma. Niech odcinek przewodnika o długości l ma ustalone pole powierzchni przekroju poprzecznego, wynoszące S. Jeśli do końców tego odcinka przyłożone zostanie napięcie U, to pole elektryczne wewnątrz przewodnika wyniesie: Korzystając z pierwszego prawa Ohma, oraz jeśli oznaczymy opór elektryczny właściwy jako:

46. Natężenie prądu w przewodniku zależy od napięcia elektrycznego. Odwrotność konduktancji nazywa się rezystancją (lub oporem elektrycznym) przewodnika i oznaczana jest wielką literą R:

47. Prawa Kirchhoffa  Prawa dotyczące przepływu prądu w rozgałęzieniach obwodu elektrycznego. Prawo to wynika z zasady zachowania ładunku czyli równania ciągłości. Wraz z drugim prawem Kirchhoffa umożliwia określenie wartości i kierunków prądów w obwodach elektrycznych. I prawo Kirchhoffa II prawo Kichhoffa

48. I prawo Kirchhoffa Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła. WPŁYWAJĄCE WYPŁYWAJĄCE

49. II prawo Kichhoffa W zamkniętym obwodzie suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie. Jeśli napięcie na źródle oznaczymy UE , a napięcia na opornikach odpowiednio U1  i U2 , to prawdziwy będzie związek:

50. ŁĄCZENIE OPORNIKÓW SZEREGOWE RÓWNOLEGŁE ZADANIA