Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Zespół Szkół Zawodowych im. Gerharda Domagka • ID grupy: 97/47 • Opiekun: mgr Anna Kwaśnicka • Kompetencja: • Matematyczno - fizyczna • Temat projektowy: • Elektryczność w służbie człowieka • Semestr II, rok szkolny: 2010/2011

3. ELEKTRYCZNOŚĆ • W SŁUŻBIE • CZŁOWIEKA

4. Co to jest prąd elektryczny? • Prąd elektryczny jest to uporządkowany (skierowany) ruch ładunków elektrycznych pod wpływem pola elektrycznego.

5. Jaki kierunek ma prąd elektryczny? • Umownym kierunkiem prądu elektrycznego jest kierunek ruchu ładunków dodatnich tak w metalach, jak i w cieczach i w gazach. • Prąd elektryczny: • W metalach polega na ruchu ładunków ujemnych ( elektronów) • W cieczach i gazach polega na ruchu jonów dodatnich i ujemnych

6. SKUTKI PRZEPŁYWU PRĄDU ELEKTRYCZNEGO

7. Efekt świetlny – emisja światła

8. EFEKT CIEPLNY – WZROST TEMPERATURY PRZEWODNIKA

9. EFEKT MAGNETYCZNY – ISTNIENIE POLA MAGNETYCZNEGO WOKÓŁ PRZEWODNIKA Z PRĄDEM

10. EFEKT MECHANICZNY – WYKONYWANIE PRACY MECHANICZNEJ

11. EFEKT CHEMICZNY – WYWOŁUJE REAKCJE CHEMICZNE

13. Przez co płynie prąd? • Przewodniki prądu: • - większość metali ( złoto, srebro, miedź, aluminium) • Półprzewodniki: • grafit; • elektrolity; • gazy zjonizowane. • Izolatory prądu: • szkło; • papier; • porcelana; • Tworzywo sztuczne PCV.

14. Prąd stały i zmienny Prąd zmienny charakteryzuje się tym, że wartość jego natężenia zmienia się w czasie w dowolny sposób • Prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu.

15. Prawa rządzące przebiegiem zjawisk elektrycznych w przyrodzie i technice • - Prawa Kirchhoffa; • Prawo Ohma; • Reguła Lenza.

16. Pierwsze prawo Kirchhoffa Pierwsze prawo Kirchhoffa – prawo 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. Suma natężeń prądów wpływających do węzła jest równa sumie natężeń prądów wypływających z tego węzła. Węzeł z prądami wpływającymi i wypływającymi

17. Drugie prawo Kirchhoffa Drugie prawo Kirchhoffa – zwane również prawem napięciowym, dotyczy bilansu napięć w zamkniętym obwodzie elektrycznym prądu stałego. Prawo to zostało sformułowane przez niemieckiego fizyka Gustava Kirchhoffa. W zamkniętym obwodzie suma spadków napięć na oporach równa jest sumie sił elektromotorycznych występujących w tym obwodzie

19. Prawo Ohma

20. Siła Elektromotoryczna (SEM) • Siła elektromotoryczna (SEM) jest to czynnik powodujący przepływ prądu w obwodzie elektrycznymrówny energii elektrycznej uzyskanej przez jednostkowy ładunek przemieszczany w urządzeniu (źródle) prądu elektrycznego w przeciwnym kierunku do sił pola elektrycznego oddziałującego na ten ładunek. rys: ogniwo Volty

21. Źródła siły elektromotorycznej akumulator baterie fotoogniwa termopara prądnica

22. Siła elektromotoryczna • Siła elektromotoryczna jest najważniejszym parametrem charakteryzującym źródła energii elektrycznej zwane też źródłami siły elektromotorycznej, są nimi prądnice (prądu stałego i przemiennego), baterie, termopary, fotoogniwa.

23. Reguła lenza • Reguła Lenza, to zasada pozwalająca określić kierunek siły elektromotorycznej (SEM) powstającej w procesach indukcji elektromagnetycznej.Zgodnie z regułą Lenza każdy proces indukcji wywołuje zmiany przeciwdziałające swej przyczynie, np. zmiana strumienia magnetycznego przenikającego obwód elektryczny wywoła w tym obwodzie powstanie takiej SEM, która spowoduje w nim przepływ prądu wytwarzający nowy strumień magnetyczny, częściowo kompensujący zmiany pierwotnego strumienia. Reguła Lenza wynika z zasady zachowania energii.

24. Prezentacja reguły Lenzaprąd indukowany podczas zbliżania magnesu do pętli wytwarza pole przeciwne do pola magnesu.

25. Wnioskowania z reguły Lenza: • Jeśli zamknięta zwojnica porusza się względem magnesu to, wokół zwojnicy powstaje takie pole magnetyczne, które przeciwdziała temu ruchowi; • deformacja pola magnetycznego Ziemi przez wiatr słoneczny; • jeżeli cząstka obdarzona ładunkiem porusza się wzdłuż zakrzywionej linii pola magnetycznego, to „prostuje’ tę linię

26. Obwód elektryczny • Obwód elektryczny jest to układ źródeł prądu i napięcia, przewodów elektrycznych, przez które prąd może bez przerwy płynąć, oraz rozmaitych elementów obwodów elektrycznych elementów aktywnych lub pasywnych obwodu jak rezystory, kondensatory, cewki (zwojnice), diody, transformatory, itp.

27. Łączenia obwodów elektrycznych • Podstawowe sposoby, w jakie łączy się części obwodu to połączenie szeregowe, oraz połączenia równoległe. Bardziej złożone obwody powstają na skutek połączeń zarówno szeregowych jak i równoległych - są to obwody szeregowo- równoległe.

28. Obwody połączone szeregowo i równolegle

29. Obwody elektryczne • Najprostszym obwodem prądu stałego jest układ złożony z:- baterii (źródła siły elektromotorycznej SEM), - przewodów i- odbiornika.

30. Obwód składa się ze źródła napięcia (źródła siły elektromotorycznej SEM) z oporem wewnętrznym r, przewodów (bez oporu), odbiornika o oporności R. • Znając opór wewnętrzny baterii, opór odbiornika i natężenie uzyskanego w tym obwodzie prądu możemy obliczyć siłę elektromotoryczną. • ε = Ir + IR • U = I * R • U = ε – Ir • Dane są: I, r, R Obliczyć: ε

31. Obliczamy siłę elektromotoryczną • ε = Ir + IR • U = I * R • U = ε – Ir • Obliczyć: r • Po przekształceniu otrzymamy: • r = (ε – I * R )\ I = ε\I – R • Obliczyć: I • I = ε \ ( R + r ) • Obliczyć: R R = (ε – I * r) \ I = ε \ I - r

32. MASZYNY ELEKTRYCZNE

33. PRĄDNICA • Prądnica, będąc szczególnym przypadkiem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego jest urządzeniem przekształcającym energię mechaniczną w energię elektryczną. • Wytwarzanie energii elektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. • Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego.

34. BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA PRĄDNICY • Głównymi częściami prądnicy jest STOJAN(nieruchoma część związana z obudową) oraz WIRNIK(rotor, część wirująca wewnątrz stojana). Uzwojenie cewki umieszczonej w wirniku prądnicy przecina linie pola magnetycznego wytwarzanego przez uzwojenie wzbudzające i dzięki temu indukuje się w nim zmienna siła elektromotoryczna.

35. Schemat ideowy prądnicy prądu stałego z komutatorem

36. Budowa prądnicy samochodowej

37. Rodzaje prądnic • Rodzajami prądnic są: • alternator • turbogenerator • dynamo • dysk Faradaya Michael Faraday – twórca pierwszej prądnicy

38. transformator • Transformator (z łac. transformare – przekształcać) jest to urządzenie elektryczne służące do przenoszenia energii elektrycznej prądu przemiennego drogą indukcji z jednego obwodu elektrycznego do drugiego, z zachowaniem pierwotnej częstotliwości. Zwykle zmieniane jest równocześnie napięcie elektryczne.

39. Budowa i zasada działania transformatora • Transformator zbudowany jest z dwóch lub więcej cewek (zwanych uzwojeniami), nawiniętych na wspólny rdzeń magnetyczny wykonany zazwyczaj z materiału ferromagnetycznego. • Oba obwody są zazwyczaj odseparowane galwanicznie, co oznacza, że nie ma połączenia elektrycznego pomiędzy uzwojeniami, a energia przekazywana jest przez pole magnetyczne Transformator zasilający małej mocy

40. Budowa i zasada działania transformatora • Jedno z uzwojeń (zwane pierwotnym) podłączone jest do źródła prądu przemiennego. • Powoduje to przepływ w nim prądu przemiennego. Przemienny prąd wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego. • Zmienny strumień pola magnetycznego, przewodzony przez rdzeń transformatora, przepływa przez pozostałe cewki (zwane wtórnymi). Zmiana strumienia pola magnetycznego w cewkach wtórnych wywołuje zjawisko indukcji elektromagnetycznej – powstaje w nich zmienna siła elektromotoryczna (napięcie).

41. uwaga • Jeżeli pominie się opór uzwojeń oraz pojemności między zwojami uzwojeń i przyjmie się, że cały strumień magnetyczny wytworzony w uzwojeniu pierwotnym przenika przez rdzeń do uzwojenia wtórnego (nie ma strat pola magnetycznego na promieniowanie), to taki transformator nazywamy idealnym.

42. Schemat idealnego transformatora

43. kondensator • Kondensator - jest to element elektryczny (elektroniczny), zbudowany z dwóch przewodników (okładek) rozdzielonych dielektrykiem.

44. kondensator • Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego • Po odłączeniu od źródła napięcia, ładunki utrzymują się na okładkach siłami przyciągania elektrostatycznego. • Jeżeli kondensator, jako całość, nie jest naelektryzowany to cały ładunek zgromadzony na obu okładkach jest jednakowy co do wartości, ale przeciwnego znaku. Kondensator charakteryzuje pojemność określająca zdolność kondensatora do gromadzenia ładunku.

45. Kondensatory stałe różnych typów C – pojemność w faradach Q – ładunek zgromadzony na jednej okładce w kulombach U – napięcie elektryczne między okładkami w woltach

46. Kondensator o zmiennej pojemności

47. Zastosowanie kondensatorów

48. Kondensatory w układach zasilających • W zasilaczach i stabilizatorach napięcia kondensatory pozwalają na podtrzymanie wartości chwilowej napięcia w przerwach pomiędzy kolejnymi impulsami prądu dopływającego z prostownika, ograniczają wahania napięcia i pozwalają na chwilowy pobór prądu o natężeniu znacznie przewyższającym wartość skuteczną lub średnią. W klasycznych zasilaczach transformatorowych stosuje się najczęściej kondensatory elektrolityczne o dużej pojemności.

49. Kondensatory przeciwzakłóceniowe • W układach wytwarzających zakłócenia związane z szybkimi skokami pobieranego prądu (takich, jak silniki elektryczne, iskrowniki, tyrystorowe układy sterujące) kondensatory są elementami filtrów ograniczających przedostawanie się zakłóceń do sieci energetycznej oraz powstawanie zakłóceń radiowych.

50. Ponadto istnieją również • KONDENSATORY BLOKUJĄCE • KONDENSATORY SPRZĘGAJĄCE • KONDENSATORY DO FILTRÓW I UKŁADÓW CZASOWYCH • KONDENSATORY DO LAMP I INNYCH UKŁADÓW WYŁADOWCZYCH