Osnovni delovni list o električni energiji

Jazdenka BMW rad 1 E87 - TopSpeed.sk (November 2018).

Anonim

Osnovni delovni list o električni energiji

Osnovna električna energija


Vprašanje 1

Kakšen je namen stikala, prikazanega v tem shematičnem diagramu // // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00013x01.png ">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ta naprava je znana kot stikalo, njegov namen pa je vzpostaviti ali prekiniti električno kontinuiteto vezja, da bi lahko kontrolirali žarnico.

Opombe:

Začetni učenci pogosto najdejo terminologijo za stikala, saj so besede odprta in zaprta podobna terminologiji, ki se uporablja za vrata, vendar ne pomeni povsem iste stvari, kadar se uporablja za stikalo! Da bi se izognili zmedi, prosite študente, kako lahko te izraze razmišljajo na način, ki je skladen z njihovim pomenom v okviru električnega stikala.

Ena analogija, ki jo uporabljamo za funkcijo stikala, ki je smiselna s shematično, je poteza: ko je most (navzdol) zaprt, lahko avtomobili prečkajo; Ko je most odprt (odprt), avtomobili ne morejo.

Vprašanje 2

Kakšna bo razlika, če se stikalo nahaja na kateri koli od teh dveh nadomestnih lokacij v vezju?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Izbira lokacij stikala, prikazana na dveh alternativnih diagramih, sploh ne vpliva. V obeh primerih stikalo izvaja enako kontrolo nad žarnico.

Opombe:

To je težek koncept, ki ga nekateri učenci obvladajo. Poskrbite, da bodo vsi razumeli naravo električnega toka in pomen kontinuitete v celotnem toku. Morda je najboljši način, da študentje obvladajo ta koncept, dejansko zgraditi delovne kable stikalne svetilke za baterije. Opomnite jih, da njihova "raziskava" teh vprašanj v delovnem listu ni omejena na branje knjig. To ni samo veljavno, temveč je bolje, da sami eksperimentirajo, dokler so napetosti dovolj nizke, da ne obstaja nevarnost šoka.

Ena analogija, ki jo uporabljamo za funkcijo stikala, ki je smiselna s shematično, je poteza: ko je most (navzdol) zaprt, lahko avtomobili prečkajo; Ko je most odprt (odprt), avtomobili ne morejo.

Vprašanje 3

Ali ima to stikalo (v zaprtem stanju) nizko upornost ali visoko odpornost med svojimi terminali "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00027x01.png">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Zaprt stikalo naj bi imelo nizko upornost med svojimi terminali.

Opombe:

Vprašajte študente, kaj bi to pomenilo, če bi zaprt stikalo dejansko izmerili z visoko odpornostjo med terminali. Poznavanje meritev katerekoli električne komponente bi moralo biti zelo pomembno za odpravljanje težav.

Vprašanje 4

Kako lahko uporabite merilnik (ali tester prevodnosti / kontinuiteta), da ugotovite, ali je to električno stikalo v odprtem ali zaprtem stanju?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Večina multimetrov ima merilno območje "odpornost" ("Ohmna lestvica"), ki se lahko uporablja za preverjanje kontinuitete. Z merilnikom ali prevodnikom / kontinuirnim merilnikom merite med dvema vijačnima stikaloma tega stikala: če je odpornost nizka (dobra prevodnost), je stikalo zaprto . Če merjeni upor je neskončen (brez prevodnosti), je stikalo odprto .

Opombe:

To je drugo vprašanje, ki se dobro prilagaja eksperimentiranju. Za učence, ki se razvijajo, je bistvenega pomena, kako uporabiti svojo testno opremo za diagnosticiranje stanja posameznih komponent.

Cenovno ugoden vir preprostih (SPST) stikal je strojna oprema: uporabite isti tip stikala, ki se uporablja za nadzor svetlobe v gospodinjstvu. Ta stikala so zelo poceni, robustna in prihajajo s težkimi vijačnimi sponkami za pritrditev žice. Če jih uporabljate pri majhnih projektih s pogonom na baterije, so skoraj neuničljivi!

Vprašanje 5

Ugotovite, ali se bo žarnica odzvala za vsakega od naslednjih prekinitev v vezju. Razmislite samo o enem odmoru naenkrat:

Izberite eno od možnosti za vsako točko:
• A: de-energize / brez učinka
• B: izpraznite energijo / brez učinka
• C: izpraznite energijo / brez učinka
• D: izpraznite energijo / brez učinka
• E: de-energijo / brez učinka
• F: izpraznite energijo / brez učinka
Odkrijte odgovor Skrij odgovor

• A: izpraznite energijo
• B: brez učinka
• C: brez učinka
• D: brez učinka
• E: izpraznite energijo
• F: brez učinka

Opombe:

To vprašanje je pomembno v študentskem procesu učnega odpravljanja težav. Poudariti pomen induktivnega razmišljanja: izpeljati splošna načela iz določenih primerov. Kaj obnašanje tega vezja nam pove o električni kontinuiteti "worksheetpanel panel panel-default" itemscope>

Vprašanje 6

Prikazana je poenostavljena predstavitev atoma : najmanjša delitev snovi, ki se lahko izolira s fizikalnimi ali kemičnimi metodami.

Znotraj vsakega atoma je nekaj manjših bitov snovi, ki se imenujejo delci . Določite tri različne vrste "elementarnih" delcev znotraj atoma, njihove električne lastnosti in njihove lokacije znotraj atoma.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Neutroni živijo v središču ("jedro") atoma, tako kot protoni. Nevtroni so električno nevtralni (brez polnjenja), protoni pa imajo pozitivno električno energijo. Elektroni, ki živijo zunaj jedra, imajo negativne električne napetosti.

Opombe:

Večina, če ne vsi, bodo študentje seznanjeni z modelom "sončnega sistema" atoma, od primarnega in sekundarnega naravoslovnega izobraževanja. V resnici pa ta model atomske strukture ni tako natančen. Kolikor kdo ve, je dejanska fizična postavitev atoma veliko, mnogo bolj plodnejša od tega!

Vprašanje, ki bi se lahko pojavilo v razpravi, je opredelitev "dajatev". Nisem prepričan, ali je mogoče v bistvu opredeliti, kaj je "bremenitev". Seveda lahko v operativnem smislu razpravljamo o "pozitivnih" in "negativnih" obtožbah: da se kot odbitki odbijejo in nasprotne obtožbe privabijo. Vendar to dejansko ne pove, kaj je dejansko zaračunano. Ta filozofska prepira je v znanosti pogosta: biti sposoben opisati, kaj je nekaj v smislu svojega vedenja, ne pa njene identitete ali narave.

Vprašanje 7

Različne vrste atomov se razlikujejo po različnih elementarnih delcih znotraj njih. Določite število elementarnih delcev znotraj vsake od teh vrst atomov:

• ogljik
• vodik
• Helij
• aluminij

Namig: poiščite vsakega od teh elementov v periodični tabeli .

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Vsak atom ogljika je zagotovljen s 6 protoni. Razen če je atom električno napolnjen, bo vseboval tudi 6 elektronov, da bi uravnotežil polnjenje protonov. Večina atomov ogljika vsebuje 6 nevtronov, nekateri pa lahko vsebujejo več ali manj kot 6.

Vsak atom vodika mora zajamčiti 1 proton. Razen če je atom električno napolnjen, bo vseboval tudi en elektron, da bi uravnali napetost enega protona. Večina atomov vodika ne vsebuje nobenih nevtronov, nekateri pa vsebujejo enega ali dva nevtrona.

Vsak atom helija je zajamčen z 2 protona. Razen če je atom električno napolnjen, bo vseboval tudi 2 elektronov, da bi uravnotežil polnjenje protonov. Večina atoma helij vsebuje 2 nevtronov, nekatere pa lahko vsebujejo več kot 2.

Vsak atom aluminija zagotavlja, da vsebuje 13 protonov. Razen če je atom električno napolnjen, bo vseboval tudi 13 elektronov, da bi uravnali napetost protona. Večina aluminijevih atomov vsebuje 14 nevtronov, nekatere pa lahko vsebujejo več kot 14.

Medtem ko raziskovate število delcev znotraj vsake od teh tipov atomov, lahko pride do teh izrazov: atomsko število in atomska masa (včasih imenovana atomska teža ). Bodite pripravljeni razpravljati o tem, kaj ti izrazi pomenita.

Opombe:

Prepričajte se, da vaše študente vprašate, katere definicije so našli za "atomsko število" in "atomsko maso".

Zelo priporočljivo je, da študentje iščejo občasne tabele, ki jim bodo pomagale pri raziskovanju tega vprašanja. Naročanje elementov v periodični tabeli lahko povzroči nekaj dodatnih vprašanj, na primer: "Zakaj so različni elementi, ki so razporejeni tako, kot je ta" delovna plošča-panelna plošča-privzeto "

Vprašanje 8

Od treh vrst "elementarnih delcev", ki sestavljajo atome, določite, katere vrste ali vrste vplivajo na naslednje lastnosti elementa:

• kemijska identiteta atomov (bodisi atom dušika, železa, srebra ali kakega drugega elementa).
• Masa atoma.
• električni naboj atomov.
• ali je radioaktiven (spontani razpad jedra).
Odkrijte odgovor Skrij odgovor

• Kemijska identiteta atomov: protoni .
• Masa atoma: nevtroni in protoni, v precej manjšem obsegu pa tudi elektroni .
• Električni naboj atomov: elektroni in protoni (ne glede na to, ali so številke enake).
• Ali je radioaktiven ali ne, nevtroni, čeprav bi v nekaterih primerih lahko rekli tudi protoni, saj ne obstajajo znani "stabilni" (ne-radioaktivni) izotopi določenih elementov, identiteta elementa pa se strogo določi s številom protone.

Opombe:

Nikoli me več ne preseneti, koliko osnovnih lastnosti elementov določi preprosto celo število črk v jedru vsakega atoma.

V odgovoru uvodim besedo izotop . Dovolite študentom, kaj to pomeni izraz. Ne povej jim preprosto!

Vprašanje 9

Grška beseda za jantar (fosilizirana smola) je elektron . Pojasnite, kako je to postalo beseda, ki opisuje določeno vrsto subatomskih delcev (elektronov).

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ko kos kite oranžete s krpo, na obeh predmetih nastane statična elektrika. Zgodnji eksperimentanti so domnevali obstoj nevidne tekočine, ki je bila prenesena med jantar in tkanino. Kasneje je bilo ugotovljeno, da so drobni pod atomski delci predstavljali to "tekočino" in imeli so jim ime elektroni .

Opombe:

To vprašanje je dobra priložnost za razpravljanje o zgodovini elektrike in kako je njegovo razumevanje in obvladovanje dramatično spremenilo življenje ljudi. Bodite prepričani, da postavljate vprašanja o Benjaminu Franklinu in modeliranju električne energije kot tekočine . Znanstveno odkritje pogosto pomagajo modeli, lahko pa jih tudi ovirajo. Franklinov model elektrike kot tekočine je naredil obe (konvencionalni in elektronski tok pretoka)!

Vprašanje 10

Kaj pomeni, da ima objekt električni naboj ? Navedite primer objekta, ki prejme električni naboj, in opisati, kako bi se lahko obremenil predmet.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Za predmet, ki ga je treba električno napolniti, mora imeti bodisi presežek bodisi primanjkljaj elektronov med svojimi atomi.

Skupen primer električnih polnilnih predmetov je, da brizgnejo lateks balone proti volnenim oblačilom ali ščetke lase s plastičnim glavkom. Posledice teh električnih nabojev je zelo enostavno zaznati!

Opombe:

To vprašanje seveda pripelje do razprave o atomski teoriji. Spodbujajte svoje učence, naj razpravljajo in preučijo preproste modele atoma in kako služijo pojasnjevanju električne energije v smislu elektronske postavitve in gibanja.

Vprašanje 11

Koliko elektronov je vsebovano v enem kulonu polnjenja?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

V enem kulonu polnjenja je 6, 25 × 10 18 elektronov. Kaj bi se to zgodilo brez uporabe znanstvenega zapisa? Zapišite to isto sliko z uporabo najprimernejše metrične predpono.

Opombe:

Majhni matematični pregled tukaj: z uporabo znanstvenih zapisov za označevanje zelo velikih (ali zelo majhnih) številk.

Vprašanje 12

Kaj se dogaja, ko sta dva predmeta zdrobljena in sta statična elektrika?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ko so določene kombinacije materialov podrgnjene skupaj, deformacijsko dejanje prenese elektrone od atomov enega materiala do atomov drugega. To neravnovesje elektronov zapusti prejšnji material s pozitivnim nabojom, slednje pa negativno .

Opombe:

Izrazi "pozitivni" in "negativni" se zdijo nazaj glede na sodobni koncept elektronov kot nosilci polnjenja. Prepričajte se, da razpravljate o zgodovinskem vidiku te terminologije (domneva Benjamina Franklina) in naknadno določitev posamezne elektrone kot "negativne".

Vprašanje 13

Lažje je električno "napolniti" atom, kot da bi spremenil svojo kemično identiteto (recimo, od svinca v zlato). Kaj kaže to dejstvo o relativni mobilnosti elementarnih delcev znotraj atoma?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Elektronov je veliko lažje odstraniti ali dodati atomu kot protoni. Razlog za to je tudi rešitev paradoksa, zakaj se protoni tesno vežejo v jedro atoma kljub enakim električnim nabojem.

Opombe:

Pogovorite se s svojimi učenci o pomenu tega dejstva: da se lahko elektroni zlahka dodajajo ali vzamejo iz atoma, vendar so protoni (in nevtroni za to) zelo tesno "vezani" znotraj atoma. Kako se lahko atomi obnašajo, če njihovi protoni niso tako tesno povezani, kot so?

Vemo, kaj se zgodi z elektroni nekaterih atomov, ko so snovi podrgnjene skupaj. Kaj se lahko zgodi s temi snovmi, če protoni niso tako tesno povezani, kot so?

Vprašanje 14

Pojasnite, kaj pomenijo električni izrazi napetost, tok in odpornost, z uporabo lastnih besed.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Napetost: električni "tlak" med dvema različnima točkama ali lokacijama.

Tok: tok elektronov.

Odpornost: opozicija ali "trenje" do toka elektronov.

Napetost, tok in odpornost so povezani z Ohmovim zakonom.

Opombe:

Čeprav je študentje dovolj preprosto, da po teh številnih besedah ​​poiščejo definicije teh besed, je pomembno, da jih lahko oddajo v svoje besede. Spominjanje definicije ni enako kot res razumevanje, in če študent ne more opisati pomena izraza z lastnimi besedami, potem to zagotovo ne razume! Prav tako je koristno spodbuditi študente, da v realnih primerih navedejo te izraze.

Vprašanje 15

Opišite, kaj je "električna energija" s svojimi besedami.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Če imate težave pri oblikovanju definicije za "električno energijo", bo dovolj preprosta opredelitev "električnega toka". Kaj iščem tukaj je opis, kako lahko električni tok obstaja v trdnem materialu, kot je kovinska žica.

Opombe:

To vprašanje ni tako enostavno, ker se lahko najprej prikaže. Seveda je električni tok opredeljen kot "tok" elektronov, ampak kako elektroni "prehajajo" skozi trdni material, kot je baker? Kako se s trdim materialom teče kaj karkoli ?

Mnoge znanstvene discipline izzivajo naše "razumne" ideje o resničnosti, vključno z navidezno trdnostjo nekaterih snovi. Eden od osvobajajočih se znanstvenih raziskav je, da nas osvobodi omejitev neposrednega občutenja. S strukturiranim eksperimentiranjem in strogim razmišljanjem lahko "vidimo" stvari, ki jih sicer ne bi bilo mogoče videti. S svojimi očmi zagotovo ne vidimo elektronov, vendar lahko svojo prisotnost odkrijemo s posebno opremo, izmerimo njihovo gibanje s sklepanjem iz drugih učinkov in empirično dokazujemo, da dejansko obstajajo.

V zvezi s tem je znanstvena metoda orodje za širjenje človeških sposobnosti. Vaši študenti bodo začeli izkušnje vznemirjenje "delo z nevidnim", ko raziskujejo električna in električna vezja. Vaša naloga kot inštruktorja je spodbuditi in spodbuditi ta občutek čudenja pri delu učencev.

Vprašanje 16

Kakšna je razlika med materiali, ki so razvrščeni kot prevodniki v primerjavi s tistimi, ki so razvrščeni kot izolatorji, v električnem smislu teh besed?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Električni "vodniki" ponujajo enostaven prehod električnega toka skozi njih, medtem ko električni "izolatorji" ne. Temeljna razlika med električnim "prevodnikom" in električnim "izolatorjem" je, kako se lahko zlahka elektroni oddaljujejo od njihovih atomov.

Za ilustracijo mobilnosti elektronov v kovinski snovi raziskajte pojme elektronski plin in "Elektronsko morje" v kemijski referenčni knjigi.

Opombe:

Pomembno je ugotoviti, da električni "vodniki" in "izolatorji" niso enaki kot termični "vodniki" in "izolatorji". Materiali, ki so izolatorji v električnem smislu, so lahko pošteni prevodniki toplote (nekateri silikonski geli, tekoče tekočine za prenos toplote, na primer). Materiali, ki so vodniki v električnem smislu, so lahko toplotni izolatorji (npr. Prevodna plastika).

Vprašanje 17

Ugotovite več snovi, ki so dobri vodniki električne energije, in več snovi, ki so dobri izolatorji električne energije.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Zelo enostavno je raziskovati (in preizkusiti!), Ali so različne snovi vodniki ali izolatorji električne energije ali ne. To nalogo pustim v svojih zelo sposobnih rokah.

Opombe:

Če imajo učenci dostop do preprostih multimetrov, lahko z njimi opravljajo preskuse prevodnosti različnih snovi. To je zabavna in zanimiva učilnica!

Vprašanje 18

V najpreprostejših pogojih si lahko pomislite, določite, kaj je električno vezje .

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Električno vezje je vsaka neprekinjena pot za odvajanje elektrona od vira električnega potenciala (napetosti) in nazaj.

Opombe:

Čeprav so definicije dovolj enostavne za raziskovanje in ponovitev, je pomembno, da se študentje naučijo, da te koncepte postavijo v svoje besede. Zahtevati, da študentje dajo praktične primere "vezij" in "ne-vezij", je eden od načinov, da zagotovijo globlje raziskovanje konceptov od preprostega pomnilnika.

Beseda "vezje" pri ljudskih uporabah se pogosto nanaša na vse, kar je električno. Seveda to v tehničnem pomenu tega izraza ni res. Študenti bodo spoznali, da se mnogi izrazi, ki se jih naučijo in uporabljajo v elektroenergetskem ali elektronskem tečaju, dejansko ne uporabljajo v skupnem govoru. Beseda "kratka" je še en primer: tehnično se nanaša na določeno vrsto motenj vezja. Čeprav ljudje to pogosto uporabljajo za sklicevanje na kakršne koli težave z električno energijo.

Vprašanje 19

Kakšna je razlika med enosmerno in izmenično električno energijo? Določite nekaj skupnih virov vsake vrste električne energije.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

DC je akronim, ki pomeni neposredni tok : to pomeni, električni tok, ki se premika samo v eni smeri. AC je akronim, ki pomeni Izmenični tok : to je električni tok, ki občasno spreminja smer ("izmenjuje").

Elektrokemijske baterije generirajo DC, kot tudi sončne celice. Mikrofoni ustvarjajo AC pri zaznavanju zvočnih valov (vibracije molekul zraka). Obstaja veliko, veliko drugih virov DC in AC električne energije, kot sem omenil tukaj!

Opombe:

Razpravljajte o zgodovini AC v primerjavi z DC v zgodnjih močnostnih sistemih. V zgodnjih dneh električne energije v Združenih državah Amerike je prišlo do vroče debate med uporabo DC in AC. Thomas Edison je zagovarjal DC, medtem ko sta George Westinghouse in Nikola Tesla zagovarjala AC.

Morda bi bilo treba omeniti, da se skoraj vsa električna energija na svetu ustvari in distribuira kot AC (alternativni tok), in ne kot DC (z drugimi besedami, Thomas Edison je izgubil AC / DC bitko!). Glede na raven razreda, ki ga poučujete, je to lahko ali pa ne bo pravi čas, da razložite, zakaj večina elektroenergetskih sistemov uporablja AC. Kakorkoli, vaši učenci bodo verjetno spraševali, zakaj, zato bi morali biti pripravljeni obravnavati to vprašanje na nek način (ali pa jih poročati o svojih ugotovitvah!).

Vprašanje 20

Recimo, da gradite kabino daleč stran od električne energije, vendar želite, da je na voljo električna energija za prižiganje žarnic, radia, računalnika in drugih uporabnih naprav. Določite vsaj tri različne načine, kako lahko ustvarite električno energijo za oskrbo električnih moči v tej kabini.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Obstaja več različnih naprav, ki lahko proizvajajo električno energijo za to vašo kabino:

• Motor, ki ga poganja motor
• Sončna celica
• termopil
• Vetrnica

Za vsako od teh naprav je kakšno načelo delovanja in kje dobi svojo energijo?

Opombe:

Za vsakega od teh virov "električne energije" je bolj osnovni vir energije. Ljudje pogosto pomotoma razmišljajo o generatorskih napravah kot čarobnih virih energije, kjer so resnično nič več kot pretvorniki energije: pretvarjanje energije iz ene oblike v drugo.

Vprašanje 21

Kje prihaja električna energija od tega pooblastila vašega doma ali vaše šole ali uličnih svetilk po cestah ali številnih poslovnih obratih v vašem mestu? Ugotovili boste, da obstaja veliko različnih virov in vrst virov električne energije. V vsakem primeru poskusite ugotoviti, kje je glavni vir te energije.

Na primer v hidroelektrarni jezu se električna energija ustvari, ko pada voda vrti turbino, ki obrača elektromehanski generator. Toda, kaj nenehno vozi vodo do svoje "navkreberne" lokacije, tako da je proces neprekinjen? Kaj je končni vir energije, ki ga izkorišča jeza?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Nekateri viri električne energije:

• Hidroelektrični jezovi
• Jedrske elektrarne
• elektrarne na premog in nafto
• elektrarne na zemeljski plin
• elektrarne na lesu
• Geotermalne elektrarne
• Sončne elektrarne
• elektrarne za plimovanje / valovanje
• Vetrnice

Opombe:

Dobra točka pogovorov je, da imajo skoraj vsi "viri" energije skupni izvor. Različni "viri" so zgolj različni izrazi istega resničnega vira (z izjemo, seveda!).

Vprašanje 22

Glede na baterijo in žarnico pokažite, kako bi ti dve napravi povezali skupaj z žico, da bi lahko napolnili žarnico:

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

To je najpreprostejša možnost, vendar ne edina.

Opombe:

To vprašanje daje študentom dobro priložnost, da razpravljajo o osnovnem konceptu vezja. Zelo enostavno je graditi, varno in ga mora sestaviti vsak posamezen študent posebej v razredu. Prav tako poudarite, kako se lahko preprosta vezja, kot je ta, sestavijo doma kot del "raziskovalnega dela" delovnega lista. Če želite raziskati odgovore na vprašanja v zvezi z delovnim listom, nujno ne pomeni, da morajo informacije priti iz knjige! Spodbujajte eksperimentiranje, če so znani pogoji, ki so varni.

Prizadevajte študentje, da zberejo vse pomembne koncepte, pridobljene pri izdelavi tega preprostega vezja. Katera splošna načela se lahko izpeljejo iz te posebne vaje "worksheetpanel panel panel-default" itemscope>

Vprašanje 23

Nariši električni shematski diagram kroga, kjer baterija zagotavlja električno energijo žarnici.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Ta shematični diagram ni edini veljaven način prikaza baterije, ki napaja žarnico:

Dovoljene so druge orientacije komponent znotraj diagrama. Vendar je pomembno, da obstaja ena, neprekinjena pot za električni tok od akumulatorja, do žarnice in nazaj do drugega priključka akumulatorja.

Opombe:

Poudarjati učencem, kako pomembno je, da se učijo "komunicirati" v jeziku shematskih diagramov. Znani simboli in konvencije so mednarodni in niso omejeni na uporabo v Združenih državah.

Vprašanje 24

Večina električnih žic je prekrita z gumo ali plastično prevleko, imenovano izolacija . Kakšen je namen, da ta "izolacija" pokriva kovinsko žico "# 24"> Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Namen izolacije, ki pokriva kovinski del električnega žice, je preprečiti nenameren stik z drugimi vodniki električne energije, kar lahko povzroči nenameren električni tok skozi te druge prevodnike.

Opombe:

Ne samo, da je to vprašanje praktično z vidika razumevanja vezja, temveč tudi z vidika električne varnosti. Zakaj je pomembno, da so žice izolirane? Ali so električni daljnovodi izolirani, kot so žice, uporabljene v projektih v razredu? Zakaj ali zakaj ne? Kako so bile električne žice izolirane pred prihodom sodobne tehnologije plastike?

Vprašanje 25

V prvih dneh električnih napeljav so bile žice izolirane z bombažem . To ni več sprejeta praksa. Razloži zakaj.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Bombaž, tako kot mnoga naravna vlakna, je električni izolator. . . dokler ne postane mokro!

Opombe:

To vprašanje daje priložnost razpravljati o električni varnosti v zvezi z oblačili (pogosto iz bombaža). Ali suha oblačila ponujajo izolacijo z električno energijo, kot sta stara izolacija bombažne žice? Ali lahko bombažno obleko zaupate, da vas varno izolira pred nevarnimi napetostmi?

Vprašanje 26

Kako bi lahko kot tester prevodnosti uporabljali baterijo, žarnico in nekatere dolžine kovinske žice, da bi testirali sposobnost različnih predmetov za vodenje električne energije?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Naslednje vezje bi delovalo kot preprost tester kontinuitete. Preprosto postavite odprte žične konce v stik s predmetom, ki ga želite preskusiti, in žarnica bo pokazala, ali objekt izvaja električno energijo v precejšnji meri:

Opombe:

Ne samo, da je to vprašanje priložnost za rešitev problema, vendar se dobro poskuša preprosto in varno eksperimentirati. Spodbudite študente, naj zgradijo lastne preizkuševalce prevodnosti in z njimi testirajo različne snovi.

Vprašanje 27

Predpostavimo, da smo imeli dolgo dolžino električnega kabla (gibke cevi, ki vsebuje več žic), za katere smo domnevali, da imajo v njej nekaj zlomljenih žic. Načrtujte preprosto preskusno vezje, ki bi ga lahko uporabili za preverjanje vsakega kabla kabla posebej.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Opombe:

Pomemben del težav z električnim / elektronskim vezjem povzroča nič bolj zapletena kot zlomljena žična povezava ali napake vzdolž dolžine žic. Preskušanje kablov za žične prekinitve je zelo praktična vaja.

Ista tehnika se lahko uporablja za "preslikavo" žic z enega konca kabla na drugega, če žice niso barvne ali kako drugače določene.

Vprašanje 28

Kako dolgo bo potrebno, da žarnica dobi električno energijo, ko je baterija priključena na preostali del vezja "// www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00116x01.png" >

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Približno 11 milisekund (0, 0107 sekunde).

Opombe:

Električna energija je hitra: učinki gibanja elektronov potujejo pri približno hitrosti svetlobe (186.000 kilometrov na sekundo). Dejanska povprečna hitrost elektronov na drugi strani je zelo, zelo počasna. Primerna analogija, ki sem jo uporabil za ponazoritev, kako se lahko elektroni premikajo počasi, vendar imajo hiter učinek kot hidravlični sistem z zaprto zanko. Ko je ventil odprt, je gibanje tekočine v celotnem sistemu takoj (dejansko se gibanje giblje s hitrostjo zvoka skozi tekočino - zelo hitro!), Vendar je dejanska hitrost gibanja tekočine veliko počasnejša.

Mimogrede, simboli z dvema simboma označujeta par električnih konektorjev (vtič in vtičnica, moški in ženski).

Vprašanje 29

Kovinska žica za 22 metrov, dolga 3 čevlje, vsebuje približno 28, 96 × 10 21 "prostih" elektronov v svoji prostornini. Predpostavimo, da se ta žica nahaja v električnem vezju, ki vodi tok, enak 6, 25 × 10 18 elektronov na sekundo. To pomeni, da ste lahko izbrali mesto po dolžini te žice in ste lahko šteli elektroni, ko so se premaknili s to točko, vi bi znašali 6.250.000.000.000.000.000.000 elektronov, ki bi potekali za vsako sekundo. (To je razumna hitrost za električni tok v žici te velikosti.)

Izračunajte povprečno hitrost elektronov skozi to žico.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Povprečna hitrost elektronov = 0.000647 čevljev na sekundo ali 6.47 × 10 -4 ft / s. To je zelo počasno: samo 0, 00777 palcev na sekundo, ali 0, 197 milimetrov na sekundo!

Opombe:

Kljub hitremu napredovanju učinkov gibanja elektronov skozi celotno vezje (tj. Približno hitrosti svetlobe) je dejanska hitrost elektronov zaradi primerjave izjemno počasna.

Osnovne številke, uporabljene v tem izračunu, so:

• Število prostih elektronov na kubični meter kovin (primer vzet iz 15. izdaje, 1983, volumen 6, stran 551) = 10 29 elektronov na m 3 . Kovinski tip ni bil določen.
• 22 žica ima premer 0, 025 palcev.

Vprašanja, kot je ta, so lahko izziv za učence brez močnega matematičnega ali znanstvenega ozadja. Eno strategijo za reševanje problemov, ki sem jo našel zelo koristno, je poenostaviti pogoje problema, dokler se ne postane očitna rešitev, nato pa uporabite ta poenostavljeni primer, da vzpostavi vzorec (enačba) za pridobitev rešitve glede na začetne parametre. Na primer, kakšna bi bila povprečna hitrost elektronov, če bi bil tok 28, 96 × 10 21 elektronov na sekundo, enaka številka kot število prostih elektronov, ki prebivajo v žici? Očitno bi bila hitrost pretoka ene dolžine žice na sekundo ali 3 čevljev na sekundo. Sedaj spremenite trenutno stopnjo, tako da je nekaj bližje tistemu, ki je podan v problemu (6, 25 × 10 18 ), vendar je še vedno dovolj preprost za duševno izračunavanje. Recimo, pol prve stopnje: 14, 48 × 10 21 elektronov na sekundo. Očitno je, da bo s hitrostjo pretoka polovico toliko hitrost tudi pol: 1, 5 čevljev na sekundo namesto 3 čevljev na sekundo. Nekaj ​​ponovitev te tehnike bi moralo razkriti vzorec za rešitev:

v = 3 jaz


Q

Kje,

v = povprečna hitrost elektronov (stopala na sekundo)

I = električni tok (elektroni na sekundo)

Q = Število elektronov v žici

Prav tako je zelo koristno, da imajo dobro poučeni študenti svoje razredne tehnike pred razredom, tako da se bodo drugi lahko naučili novih metod reševanja problemov.

Vprašanje 30

Kaj se nanašajo na simbole z vprašalnimi oznakami poleg njih? V prikazanem vezju bi bila žarnica pod napetostjo?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

To so simboli tal in lahko se nanašajo na povezave na skupni vodnik (na primer na kovinsko ohišje avtomobila ali v vezje) ali na dejansko zemljo (običajno prek kovinskih palic, ki jih poganja v umazanijo).

Opombe:

Vprašajte študente o relativni prevodnosti kovinske podvozja v primerjavi z umazanijo (zemeljsko tla). Ali je trenutna pot oblikovana z dvema podlagama za kovinsko podvozje, ki je enakovredna tokovni poti, ki jo sestavljata dve zemeljski površini "delovni list panelne plošče-privzete"

Vprašanje 31

Tukaj je prikazana poenostavljena predstavitev elektrarne in hiše, pri čemer je vir električne energije prikazan kot baterija, edina električna "obremenitev" v hiši pa je ena žarnica:

Zakaj bi kdorkoli uporabil dve žici za vodenje električne energije iz elektrarne v hišo, kot je prikazano, ko bi lahko preprosto uporabili eno žico in par ozemljitvenih povezav, kot je to "// www.beautycrew.com.au//sub. allaboutcircuits.com/images/quiz/00075x02.png ">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

To ni praktična rešitev, čeprav bi samo polovico števila žic zahtevalo, da distribucijo električne energije iz elektrarne v vsako hišo! Razlog za to ni praktičen, ker zemlja (umazanija) ni dovolj dober prevodnik električne energije. Žice iz kovin vodijo električno energijo veliko bolj učinkovito, kar povzroči več električne energije, ki se prenaša na končnega uporabnika.

Opombe:

Razpravljajte o dejstvu, da čeprav je zemlja (umazanija) slab vodnik električne energije, bo morda še vedno lahko vodila ravni trenutnega smrtonosnega za človeško telo! Količina toka, ki je potrebna za osvetlitev žarnice, običajno precej presega smrtonosne vrednosti za človeško telo.

Vprašanje 32

Kaj, točno, je kratek stik ? Kaj pomeni, če se krog skrajša ? Kako se to razlikuje od odprtega kroga?

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Kratek stik je vezje, ki ima zelo malo upora, kar omogoča velike količine toka. Če vezje postane kratko, to pomeni, da je pot za trenutni, ki je imela znatno upornost, obdajala pot z zanemarljivo (skoraj nič) odpornostjo.

Nasprotno, odprto vezje je tisto, v katerem je odmik, ki preprečuje, da bi kakšen tok sploh prešel.

Opombe:

Pogovorite se s svojimi učenci o nekaterih možnih nevarnostih kratkih stikov. Potem bo jasno, zakaj je "kratek stik" slaba stvar. Ask students if they can think of any realistic circumstance that could lead to a short-circuit developing.

I have noticed over several years of teaching electronics that the terms “short” or “short-circuit” are often used by new students as generic labels for any type of circuit fault, rather than the specific condition just described. This is a habit that must be corrected, if students are to communicate intelligently with others in the profession. To say that a component “is shorted” means a very definite thing: it is not a generic term for any type of circuit fault.

Question 33

What would have to happen in this circuit for it to become shorted ? In other words, determine how to make a short circuit using the components shown here:

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Opombe:

In real life, of course, short circuits are usually things to be avoided. Discuss with your students why short circuits are generally undesirable, and what role wire insulation plays in preventing them.

Question 34

When lightning strikes, nearby magnetic compass needles may be seen to jerk in response to the electrical discharge. No compass needle deflection results during the accumulation of electrostatic charge preceding the lightning bolt, but only when the bolt actually strikes. What does this phenomenon indicate about voltage, current, and magnetism"#34">Reveal answer Hide answer

The presence of an electric current will produce a magnetic field, but the mere presence of a voltage will not. For more detail on the historical background of this scientific discovery, research the work of Hans Christian Oersted in the early 1820's.

Opombe:

The discovery of electromagnetism was nothing short of revolutionary in Oersted's time. It paved the way for the development of electric motors, among other useful electrical devices.

Question 35

Just as electricity may be harnessed to produce magnetism, magnetism may also be harnessed to produce electricity. The latter process is known as electromagnetic induction . Design a simple experiment to explore the phenomenon of electromagnetic induction.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Perhaps the easiest way to demonstrate electromagnetic induction is to build a simple circuit formed from a coil of wire and a sensitive electrical meter (a digital meter is preferred for this experiment), then move a magnet past the wire coil. You should notice a direct correlation between the position of the magnet relative to the coil over time, and the amount of voltage or current indicated by the meter.

Opombe:

Many students improperly assume that electromagnetic induction may take place in the presence of static magnetic fields. This is not true. The simple experimental setup described in the “Answer” section for this question is sufficient to dispel that myth, and to illuminate students' understanding of this principle. Incidentally, this activity is a great way to get students started thinking in calculus terms: relating one variable to the rate of change over time of another variable.

Question 36

A large audio speaker may serve to demonstrate both the principles of electromagnetism and of electromagnetic induction . Explain how this may be done.

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

I won't tell you how to set up or do the experiment, but I will show you an illustration of a typical audio speaker:

The “voice coil” is attached to the flexible speaker cone, and is free to move along the long axis of the magnet. The magnet is stationary, being solidly anchored to the metal frame of the speaker, and is centered in the middle of the voice coil.

This experiment is most impressive when a physically large (ie “woofer”) speaker is used.

Nadaljnje vprašanje: opredelite nekaj možnih točk okvare v zvočniku, ki bi preprečili njegovo pravilno delovanje.

Opombe:

Ker nihče nima pripravljenega dostopa do velikega zvočnika za to vrsto preizkusa, lahko pomaga, da imajo v tej razpravi en ali dva "nizka" zvočnika, ki se nahajajo v razredu. Vsakič, ko lahko študente spodbudite k postavitvi eksplozivnih eksperimentov v razredu z namenom raziskovanja temeljnih načel, je to dobra stvar.

Vprašanje 37

Kaj bi se lahko zgodilo, če bi se nekdo nežno dotaknil stožca enega od teh govorcev? // // www.beautycrew.com.au//sub.allaboutcircuits.com/images/quiz/00080x01.png ">

Odkrijte odgovor Skrij odgovor

Poskusite ta preizkus sami, z dolgim ​​parom žic, da ločite oba zvočnika drug od drugega za precejšnjo razdaljo. Poslušajte in počutite zvočnika na svojem koncu, medtem ko nekdo drugi potopi na drugega zvočnika, nato trgovino vloge.

Opombe:

Ta eksperiment ne samo, da ponazarja dvojna načela elektromagnetizma in elektromagnetne indukcije, ampak tudi dokazuje, kako enostavno je vzpostaviti preprost zvočni sistem avdio telefonije.

Zelo priporočljivo je, da se v tem razredu nahajajo enaki par zvočnikov "woofer", ki se nahajajo v razredu, kot tudi dolga dolžina dvojnega žičnega kabla (stari kos žice za podaljšek dobro deluje za ta namen, z aligator- sponke "jumper" žice za povezavo).

Vprašanje 38

Denimo, da nekdo mehansko pari električni motor z električnim generatorjem, nato pa električno poveže obe napravi skupaj, da bi naredil stroj za večni premik:

Zakaj se ta sestava ne bo vrtela večno, ko se bo začelo "# 38"> Odkriti odgovor Skrij odgovor

To ne bo delovalo, ker niti motor niti generator niso 100% učinkoviti.

Opombe:

Lahka odgovor na to vprašanje je "Zakon o varstvu energije (ali drugem zakonu o termodinamiki) to prepoveduje", vendar navajanje takšnega "zakona" res ne pojasnjuje, zakaj so stroji s trajnim gibanjem obsojeni na neuspeh. Za študente je pomembno, da se zavedajo, da resničnost ni vezana na fizične "zakone", ki so jih postavili znanstveniki; namesto, kar imenujemo "zakoni", so pravzaprav le opisi zakonitosti, ki jih opazujemo v naravi. Pomembno je poudariti kritično razmišljanje na takem vprašanju, saj ni več intelektualno zrelo, da bi zanikali možnost dogodka, ki temelji na dogmatičnem spoštovanju zakona, kot da bi naivno verjeli, da je vse mogoče.

  • ← Prejšnji delovni list

  • Delovni listi

  • Naslednji delovni list →