Όργανα και υλικά-τεχνικές λεπτομέρειες Θετικός πόλος αρνητικός πόλος

Παρουσίαση με θέμα: "Όργανα και υλικά-τεχνικές λεπτομέρειες Θετικός πόλος αρνητικός πόλος"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 Τα καλώδια σύνδεσης είναι εύκαμπτα από χαλκό και στις άκρες έχουν βύσμα (μπανάνα στη τεχνική γλώσσα)
Όργανα και υλικά-τεχνικές λεπτομέρειες Θετικός πόλος αρνητικός πόλος Το τροφοδοτικό είναι μια κατασκευή με ηλεκτρονικά και μπορεί να θεωρηθεί σαν μια μπαταρία με μεταβλητή τάση στους πόλους Απλά χρησιμοποιεί την ηλεκτρική ενέργεια του δικτύου ηλεκτροφωτισμού και στους ακροδέκτες παρέχει μια χαμηλή τάση .Η μπόρνα (βύσμα για τη σύνδεση καλωδίου) με το κόκκινο χρώμα έχει υψηλότερο δυναμικό από την μπόρνα με μαύρο Ετσι η μπόρνα με κόκκινο χρώμα είναι ο θετικός πόλος

2 Το βολτόμετρο και το αμπερόμετρο
Με το αμπερόμετρο μετράμε την μέσα από ένα αγωγό ενός κλάδου του κυκλώματος οπότε παρεμβάλουμε το κόβοντας τον αγωγό. Είδη Αναλογικά Είναι εκείνα που έχουν μια βελόνα, συνήθως η ένδειξη είναι τέτοια ώστε η σχηματιζόμενη γωνία να είναι ανάλογη της έντασης του ρεύματος! φ

3 Ψηφιακά αμπερόμετρα

4 Βολτόμετρο συνεχούς ρεύματος
Χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της διαφοράς δυναμικού (τάσης) στα άκρα ενός διπόλου Συνδέεται με δύο αγωγούς στα άκρα του διπόλου

5 Ψηφιακά βολτόμετρα Ο κόκκινος ακροδέκτης πρέπει να συνδεθεί στο άκρο του διπόλου που έχει μεγαλύτερο δυναμικο σε σχέση με το άλλο άκρο. Αν δεν γίνει σωστή σύνδεση στην οθόνη του οργάνου εμφανίζεται το σύμβολο -

6 Νόμος Ωμ Η ηλεκτρική συμπεριφορά ενός αγώγιμου διπόλου Α V Συναρμολογούμε το κύκλωμα Μεταλλικός αγωγός τροφοδοτικό βολτόμετρο Αλλάζουμε τη τάση στα άκρα του διπόλου ,περιστρέφοντας το κουμπί του τροφοδοτικού και καταγράφουμε τις ενδείξεις των οργάνων αμπερόμετρο V(Volt) 2 3 4 6 8 12 I(mA) 21 30 39 61 81 118

7 συμπέρασμα Η τάση στα άκρα του αγωγού είναι ανάλογη είναι ανάλογη με την ένταση του ρεύματος που διαρρέει το δίπολο. Τα ποσά τάση στα άκρα διπόλου και ένταση ρεύματος για το δίπολο αυτό έχουν σταθερό πηλίκο αφού είναι ανάλογα ποσά Το πηλίκο: τάση στο δίπολο προς την ένταση το ονομάζουμε αντίσταση του διπόλου. Στο συγκεκριμένο δίπολο η αντίσταση του είναι σταθερά και προφανώς ανεξάρτητη από την τάση που τροφοδοτείται και την ένταση που το διαρρέει Η αναλογία τάσης σε αγώγιμο δίπολο και έντασης ανακαλύφθηκε από τον Ohm και αναφέρεται ως νομος Ωμ

8 Περιπτώσεις που ισχύει ο Ν Ωμ
Η αναλογία ανάμεσα στην τάση και στην ένταση δεν ισχύει σε πάρα πολλά δίπολα, ισχύει για αγωγούς από τα συνήθη μέταλλα χαλκό, αλουμίνιο εφ όσον δεν υπερθερμαίνονται. Στους παλιούς λαμπτήρες πυράκτωσης το μεταλλικό σύρμα μεσα στο λαμπτήρα υπερθερμαίνεται και έτσι το αγώγιμο δίπολο δεν έχει συμπεριφορά που περιγράφεται από το νόμο Ωμ Στην ηλεκτρονική είναι χρήσιμοι οι αντιστάτες γιαυτό κατασκευάζονται από κράματα μετάλλων σε πάρα πολλές τιμές. Συνήθως έχουν κυλινδρική μορφή και συγκεκριμένα σε μινι κεραμικό κύλινδρο και στην τοποθετείται πάρα πολύ λεπτό μεταλλική επίστρωση η οποία είναι ο αγωγός Σε μεγάλο βαθμό η ηλεκτρονική τεχνολογία οφείλεται στο γεγονός ότι πάρα πολλά δίπολα δεν υπακούουν στο νόμο Ωμ Η τάση που επιτρέπεται σε ΄να αντιστάτη δεν πρέπει να ξεπεράσει κάποια τιμή όπως θα γιατί τότε υπερθερμαίνεται και καταστρέφεται, χώρια από το κίνδυνο πρόκλησης φωτιάς

9 αξιολόγηση Η μαθηματική διατύπωση του νομού του Ωμ περιγράφεται και με μαθηματικά σύμβολα είναι η: α V=IR β.

10 Η διαφορά των όρων αντίσταση και αντιστάτης
Ο αντιστάτης είναι το αγώγιμο εξάρτημα ενώ με τον όρο αντίσταση εννοούμε το φυσικό μέγεθος που χαρακτηρίζει την ηλεκτρική του συμπεριφορά! Αντιστάτες εγκιβωτισμένοι μέσα σε κατάλληλη θήκη

11 αξιολόγηση Μετρήσαμε την τάση και την ένταση ,σε ένα δίπολο, και οι μετρήσεις περιέχονται στον επόμενο πίνακα, να εξετάσετε να το δίπολο αυτό υπακούει στο νόμο Ohm κάνοντας τη σχετική γραφική παράσταση. V(Volt) 12 8 4 6 3 2 I (mA) 118 81 39 61 30 2,1 Η ευθεία δείχνει ότι τα ποσά : τάση και ένταση είναι ανάλογα οπότε το δίπολο υπακούει στο νόμο Ωμ Υπολογίσετε την αντίσταση του επιλέγουμε σημείο της ευθείας και όχι από τα πειραματικά ζευγάρια εκτός και αν κάποιο είναι πάνω στην ευθεία πχ V=10volt οπότε I=100mA

12 Το φυσικό περιεχόμενο της ποσότητας αντίσταση ενός αγώγιμου διπόλου
Αν η αντίσταση αγωγού είναι μεγαλύτερη από σημαίνει ότι με ίδια τάση αν τροφοδοτηθούν θα περνά λιγότερο ρεύμα από τον αγωγό δηλαδή σε κάθε δευτερόλεπτο α από τον αγωγό θα περνάνε λιγότερα ηλεκτρόνια. Το γεγονός αυτό δείχνει ότι η η αντίσταση εκφράζει τη δυσκολία στη μετακίνηση των ηλεκτρονίων μέσα στη μάζα του αγωγού. Μονάδα αντίστασης αγωγού 1Ω είναι η αντίσταση αγωγού στα άκρα του οποίου όταν εφαρμόσουμε τάση 1 διαρρέεται από ρεύμα ου έχει ένταση 1Α

13 Βάλτε Σ ή Λ μπροστά από κάθε πρόταση
Θεωρείστε ένα αντιστάτη Λ Η αντίσταση του αλλάζει όταν μεγαλώνουμε την ένταση του ρεύματος που τον διαρρέει Σ η γραφική παράσταση των μεγεθών : τάση στον αντιστάτη και ένταση που τον διαρρέει είναι ευθεία που διέρχεται από την αρχή των αξόνων Σ Αν γνωρίζουμε ότι για μια τιμή τάσης V1 η ένταση έχει τιμή Ι1, τότε μπορούμε να προβλέψουμε την ένταση που τον διαρρέει για άλλες τιμές τάσης Σ Η δυσκολία στην κίνηση των ηλεκτρονίων μέσα από τη μάζα του είναι ίδια ανεξάρτητα αν διέρχεται μικρός ή μεγάλος αριθμός ηλεκτρονίων από μια τομή Λ Ο αντιστάτης είναι ένας μετατροπέας της ηλεκτρικής ενέργειας σε φως Σ Δεν μπορούμε να εφαρμόσουμε οποιαδήποτε τάση στα άκρα ενός αντιστάτη αλλά μέχρι μια μέγιστη τιμή που μας δίνεται από τον κατασκευαστή διότι η θερμότητα που αναπτύσσεται δεν προλαβαίνει να μεταφερθεί στο περιβάλλον οπότε καταστρέφεται λόγω υπερθέρμανσης Λ Αν αυξήσουμε την τάση με την οποία τροφοδοτείται κατά 1 volt τότε και η ένταση που τον διαρρέει θα αυξηθεί κατά 1Α

14 Όταν διπλασιάσουμε την ένταση σε είναι αντιστάτη διπλασιάζεται και η ενέργεια ανα μονάδα φορτίου που απορροφά ο αντιστάτης Σ Λ Αν από αντιστάτη 100 Ω περνά ρεύμα 20mA τάση στα άκρα του είναι 20V Σ Ισχύει 1ΜΩ= Ω Σ Όταν μέσα από αντιστάτη με αντίσταση 10ΜΩ περνούν 1 τρισεκατομμύρια ηλεκτρόνια ανα δευτερόλεπτο, στα άκρα του εφαρμόζεται τάση 1,6V Σ Αν σε ένα αντιστάτη ( R=50Ω) αυξήσουμε την τάση από 25 V σε 35V η ένταση θα αυξηθεί κατά 200mA

15 αξιολόγηση Ένας αντιστάτης α έχει αντίσταση R1= 8Ω. και ένας άλλος ,ο β, έχει αντίσταση R2= 10Ω α. από τον αντιστάτη α περνά λιγότερο ρεύμα από ότι περνά από τον β όταν συνδεθούν ο κάθε ένας στην ίδια μπαταρία β. από τον αντιστάτη α η ευκολία, με την οποία περνά το ρεύμα με την οποία είναι μεγαλύτερη γ. αν μέσα από τους αντιστάτες περνά ρεύμα 1Α, στα άκρα του α αντιστάτη η τάση είναι 8Volt

16 Βάλτε λέξεις 1 Ωμ ή 1Ohm ονομάζεται η μονάδα μέτρησης της ………………………. αγωγού στο διεθνές σύστημα για συνεχές ρεύμα. Αντιστάτης, ωμικής αντίστασης 1 Ωμ προκαλεί στα άκρα του πτώση τάσης ……………. όταν διαρρέεται από συνεχές ρεύμα ……………. A.Προφανώς αντιστάτης με αντίσταση 100Ω διαρρέεται από ρεύμα 12mΑ αν συνδεθεί σε διαφορά δυναμικού …….Volt Η μονάδα 1Ωμ πήρε το όνομά της από τον Γερμανό G. Ohm, οι μετρήσεις του οποίου τον οδήγησαν στη διατύπωση του νόμου που έχει το όνομα του, ο οποίος περιγράφει την αναλογία της …………………… συνεχούς ρεύματος μέσα σε δίπολο με τη διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα αυτού του διπόλου. Λίγα αγώγιμα υλικά έχουν συμπεριφορά που υπακούει στο νόμο αυτό δηλ η τάση και η ένταση που τα διαρρέει είναι ποσά …………. Τα περισσότερα υλικά δεν έχουν τέτοια συμπεριφορά και αυτό το γεγονός το εκμεταλλευόμαστε στην ηλεκτρονική τεχνολογία . Στη πράξη χρησιμοποιούμε και άλλες μονάδες για την αντίσταση αγωγού όπως: 1ΚΩ=…….Ω ΜΩ=…….Ω

17 αξιολόγηση α. η αντίσταση αγωγού, εκφράζει τη δυσκολία στο πέρασμα του ρεύματος β. η αντίσταση αγωγού εκφράζει τη ευκολία στο πέρασμα του ρεύματος γ. η αντίσταση ενός αγώγιμου διπόλου το οποίο έχει τη χαρακτηριστική που δείχνει η εικόνα είναι μηδεν όταν τροφοδοτείται με τάση μικρότερη από 0,6Volt

18

19 Ενας αγωγός (το νήμα λαμπτήρα) δεν υπακούει στο νόμο Ωμ
τροφοδοτικό λαμπάκι I V Τα ποσά: τάση στο λαμπτήρα και ένταση ρεύματος δεν είναι ανάλογα!!!!! Ο λαμπτήρας δεν υπακούει στο νόμο Ωμ

20 Ενας αγωγός (το νήμα λαμπτήρα) δεν υπακούει στο νόμο Ωμ
τροφοδοτικό λαμπάκι Α V Υπολογίστε την αντίσταση του λαμπτήρα για τάση 2,5 και για τάση 8Volt

21 αξιολόγηση Σ Σε ένα λαμπτήρα με νήμα η αντίσταση του εξαρτάται από την τάση που τροφοδοτείται. Σ Σ ενα λαμπτήρα που τροφοδοτείται με τάση 3V η ένταση που τον διαρρέει είναι 250mΑ. Αν διπλασιάσουμε την τάση τότε η ένταση που τον διαρρέει είναι μικρότερη από 500Α Σ Το πηλίκο της τάσης προς την ένταση σε ένα λαμπτήρα μεγαλώνει όσο μεγαλώνει και η ένταση του ρεύματος που τον διαρρέει. Σ Σ ενα λαμπτήρα που αν διπλασιάσουμε την τάση δεν διπλασιάζεται και ο αριθμός των ηλεκτρονίων που περνάνε από μα τομή αγωγού στη μονάδα χρόνου Σ Ο λαμπτήρας έχει χαρακτηριστική όπως δείχνει

22 βάλτε Σ ή Λ μπροστά από κάθε πρόταση
θεωρείστε ένα αντιστάτη α. η τάση στα άκρα του και η ένταση που τον διαρρέει είναι ποσά αντιστρόφως ανάλογα β. το πηλίκο τάσης στα άκρα του, προς την ένταση ρεύματος που τον διαρρέει, είναι σταθερό ανεξάρτητο από την τάση που τροφοδοτείται γ. η αντίσταση του δεν μεταβάλλεται όταν αλλάζουμε τη τάση με την οποία τον τροφοδοτούμε δ. αν η ένταση που τον διαρρέει είναι 100mA και η τάση στα άκρα του 50Volt τότε η αντίσταση του είναι 50Ω Ένας αντιστάτης διαρρέεται από ρεύμα 100mΑ όταν εφαρμόσουμε τάση 12 Volt. Πόσο ρεύμα θα τον διαρρέει αν η τάση που εφαρμόζεται στα άκρα του είναι 18 Volt

23 αξιολόγηση α. Να γράψετε τον ορισμό της ηλεκτρικής αντίστασης ενός ηλεκτρικού διπόλου β. ποια είναι η μονάδα αντίστασης, ενός διπόλου, στο διεθνές σύστημα γ. Να γράψετε το κανόνα για τη μονάδα αντίστασης που γράψατε στο προηγούμενο ερώτημα. δ. Ποια ηλεκτρικά δίπολα λέγονται αντιστάτες; Ονομάζουμε αντίσταση αγωγού το πηλίκο της τάσης που εφαρμόζεται στα άκρα του προς την ένταση του ρεύματος που το διαρρέει 1Ω 1Ω είναι η αντίσταση αγωγού στα άκρα του οποίου όταν εφαρμόσουμε τάση 1 διαρρέεται από ρεύμα ου έχει ένταση 1Α Εκείνα που υπακούουν στο νόμο Ωμ

24 Σε τι οφείλεται η αντίσταση μεταλλικού αγωγού
Η μετακίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων σε ένα μεταλλικό αγωγό δεν είναι εύκολη! Θεωρούμε ένα κομμάτι χαλκού το διαρρέεται από ρεύμα οποία περνάνε από τη τομή Γ και μετά από λίγο από τη τομή Δ. Η κίνηση οφείλεται στο γεγονός ότι μέσα στον αγωγό το ηλεκτροστατικό πεδίο ασκεί δύναμη στα ελεύθερα ηλεκτρόνια οπότε αρχίζει η κίνηση τους , ασκείται βέβαια δύναμη και στα θετικά ιόντα τα οποία όμως δεν μπορούν να κινηθούν Μέσα στη μάζα του αγωγού υπάρχουν τα άτομα του χαλκού και έτσι δεν μπορεί η κίνηση των ελεύθερων ηλεκτρονίων να είναι ευθύγραμμη . ΄Ένα ηλεκτρόνιο πχ το α, όπως φαίνεται στην εικόνα κινείται και η τροχιά του είναι η τεθλασμένη γραμμή ΖΗΘΙ Το ηλεκτρόνιο λοιπόν μέσα σε ένα χρονικό διάστημα έχει μετατοπιστεί κατά Δχ το ίδιο συμβαίνει και ένα πολύ μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων. α Ζ Η Ι Θ Δχ Πραγματική φορά ρεύματος

25 α Στο σημείο που γίνεται αλλαγή της πορείας ελεύθερου ηλεκτρονίου, οφείλεται στο γεγονός ότι γίνεται μια ″σύγκρουση″ σε ατομικό επίπεδο του ελεύθερου ηλεκτρονίου με ιόν και μεταφέρεται όπως θα μάθετε σ άλλη τάξη ένα μικρό μέρος της ενέργειας του ηλεκτρονίου στο άτομο. ΄Ετσι λοιπόν οι συγκρούσεις που γίνονται με τα ιόντα αντιπροσωπεύουν τη δυσκολία στη μετακίνηση, επομένως η αντίσταση του αγωγού οφείλεται σ αυτές τις συγκρούσεις! όσο λιγότερες συγκρούσεις τόσο μεγαλύτερη ευκολία έχουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια να κινηθούν μέσα στον αγωγό. Ένα μηχανικό ανάλογο από την καθημερινή ζωή θα ήταν κάπως διαφωτιστικό, είναι το παράδειγμα των Μαραθωνοδρόμων οι οποίοι τρέχουν με δυσκολία όταν στο δρόμο βρεθούν άνθρωποι

26 αξιολόγηση Μία πρόταση είναι σωστή να την κυκλώσετε α. η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού οφείλεται στην ύπαρξη των ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα σε ένα αγωγό β. η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού οφείλεται στις συγκρούσεις που γίνονται σε ατομικό επίπεδο ,των ελεύθερων ηλεκτρονίων μέσα στη μάζα του αγωγού, με τα ακίνητα ιόντα, που γ. Όταν η αντίσταση ενός μεταλλικού αγωγού α είναι μεγαλύτερη από την αντίσταση ενός άλλου β, τότε η ευκολία μετακίνησης των ελεύθερων ηλεκτρονίων ,στον α αγωγό, είναι μεγαλύτερη από ότι στο β.