Spletna stran je še v pripravi

FOTOGRAFIJE NEKATERIH UČIL TER OPISI POSKUSOV IZ FIZIKE V  9. RAZREDU OSNOVNE ŠOLE

  Pričujoči opisi poskusov so nastali ob dolgoletnem sodelovanju s pokojnim profesorjem dr. Janezom FERBARJEM pri poučevanju didaktike fizike II v 4. letniku fizike z vezavami. Leta 1976 je začel s temeljito prenovo fizike v takratnem 7. in 8. razredu osnovne šole. Napisal je učbenik, metodično - didaktično gradivo, naloge FIZIFI in podrobna navodila za poskuse iz posameznih poglavij fizike. Kasneje je prevedel tako imenovani Karlsrujski tečaj fizike in vpletel posamezna poglavja tudi v svoja predavanja.V okviru skupnega strukturnega evropskega projekta EDEN S_JEP-09578-95, ki ga je kordiniral in ga je financirala Evropska skupnost v okviru programa Tempus Phare, je dopolnil zbirko učil in učnih pripomočkov in izdal več strokovnih del s področja fizike za osnovne in srednje šole.
  Sedaj sodelujem z docentom dr. Juretom BAJCEM in njegovo asistentko dr. Barbaro ROVŠEK. Oba sta soavtorja pričujočih poskusov. Učne pripomočke, ki so navedeni z VELIKIMI TISKANIMI ČRKAMI najdete v popisu učil pod zaporedno številko, ki je navedena v oklepaju. Lahko si jih tudi sposodite pod določenimi pogoji.
  Fotografijo lahko povečate tako da kliknete nanjo (Hyperlink). Trenutno jih je 80.

®   Spletne strani lahko uporabljate za svoje lastne potrebe.

Nikola Tesla
Tesla_m.jpg (3577 bytes)

Gibanje
Glej N & T za 4 & 5.

StreljanjeOpic_m.jpg (3770 bytes)
RelativGibanj-m.jpg (3931 bytes)
  Sestavljeno gibanje. Najpreprosteje je poriniti npr. gobo po mizi, da pade na tla. Gibanje gobe je sestavljeno iz enakomernega gibanja v vodoravni smeri in enakomerno pospešenega gibanja navpično navzdol. Podoben je poskus pri katerem lovec strelja na opico. S "topom" ustrelimo poševno navzgor v smeri proti kovinski ploščici, ki visi na elektromagnetu. Ko kroglica izleti iz "topa", pretrga tanek trak iz aluminijaste folije preko katerega je sklenjen električni krog. Ker preneha teči električni tok, elektromagnet ne deluje več in ploščica pade enakomerno pospešeno navpično navzdol. Ker tudi krogla hkrati ko leti enakomerno poševno pod kotom izstrelitve pada enakomerno pospešeno navzdol z enakim (težnim) pospeškom kot ploščica, jo zadane.
  Študent je izdelal napravo - tekoči trak, ki ga lahko enakomerno poganjamo. Po njem lahko spuščamo električni voziček, ki se giblje enakomerno v isti ali nasprotni smeri kot tekoči trak, ali pa pravokotno na njega. Pri tem lahko opazujemo gibanje vozička glede na koordinatni sistem na tekočem traku ali pa ob njem. Še bolj zapleteno je gibanje vozička poševno glede na gibanje tekočega traku. Podobno kot če hočemo preplavati reko pravokotno do točke natančno na nasprotnem bregu.

 

pospesenogib_m.jpg (1604 bytes)
prostipad_m.jpg (2630 bytes)
prostipad2_m.jpg (1590 bytes)
  Gibanje začnemo s klado, valjem, stožcem, vretenom in vozičkom na klancu.
  Vreteno - dve kolesi na osi spustimo po širokem klancu, ki preide v ozkega (letev) in z letve na širok položen klanec.
  Enakomerno pospešeno gibanje, prosto padanje.

Grafi gibanj

grafgibanja_m.jpg (1927 bytes)
grafagibanj_m.jpg (2081 bytes)

Kroženje in vrtenje

krozenjez_m.jpg (2172 bytes)
odleti_m.jpg (2262 bytes)
krozenvozicka_m.jpg (3833 bytes)
  Gibanje po krožnici lahko bolj nazorno prikažemo s kroglico z daljšim pisanim "repom", ki opisuje tir gibanja. Če kroglico spustimo, bo odletela v smeri dotikalnice na krožnico in ne od središča kroženja navzven v smeri polmera.

  Da je za kroženju potrebna sila, ki spreminja smer gibanja pokažemo z vozičkom na baterijski pogon, ki ga privežemo na vrvico z dinamometrom, ki kaže silo, ki je potrebna za spremembo smeri gibanja. Če vrvico spustimo, dinamometer ne kaže več sile in voziček se začne gibati enakomerno in premočrtno v smeri tangente na krog. Če izmerimo polmer krožnice, čas enega obhoda in maso vozička, lahko centripetalno silo tudi izračunamo. Meritve pokažejo večjo silo, ker je trenje pri spreminjanju smeri zelo veliko. Na drugi fotografiji je voziček na treh kolesih od katerih se vsaj eden lahko vrti tudi okoli navpične osi in so rezultati boljši.

  Centripetalno silo lahko izmerimo tudi tako, da na vrvico pritrjen gumijast zamašek ali radirko vrtimo. Vrvico napeljemo skozi gladko cevko, ki jo držimo v eni roki, v drugi pa dinamometer. Dolžino vrvice lahko pred poskusom izmerimo in označimo s koščkom volne, ki ga privežemo na vrvico. Drugi učenec v paru laho s štoparico izmeri frekvenco oz. obhodni čas kroženja in centripetalno silo.

Astronomija
Glej terenske vaje
Planetarij (glej N&T za 4&5)
Celescope_m.jpg (4829 bytes)

Gravitacija (glej teža v 8.r.)

GravitTeht_m.jpg (2839 bytes)GraviTeht_m.jpg (3958 bytes)
  Med telesi deluje vzajemna gravitacijska sila, ki je dvisna od mase enega in drugega telesa in njune medsebojne razdalje (Fg=k.m1.m2/r2). Gravitacijsko polje telesa z veliko maso, npr. Zemlje, je v njegovi neposredni bližini (na površju) zelo veliko in ga v vsakdanjem življenju imenujemo teža. Med manjšimi telesi pa jo zelo težko zaznamo. Cavendisch je prvi izmeril gravitacijsko konstanto (6,67.10-11 Nm2/kg2) z uravnovešanjem gravitacijske sile med kroglama s torzijsko silo tanke žice. Podoben poskus lahko naredimo z lahko prečko iz stiropora (pribl. 5 x 5 x 50 cm), ki jo z vrvico pritrdimo na tanek laks. Na konca prečke damo manjše uteži (100-200g) ob njiju pa še večji uteži za 1 - 2 kg. S spodnje strani v prečko porinem ploščico, ki bo, potopljena v vodo v posodi pod njo, dušila sučno nihanje. Ker je naprava kljub temu zelo občutljiva, jo ogradimo s kartonom. Tudi elektrostatske sile lahko uplivajo na poskus. Ko se prečka z manjšimi utežmi po kakšni uri umiri, dodamo večji uteži. Gravitacijska sila med utežmi bo počasi zavrtela prečko.
Seveda prodajajo že narejene gravitacijske tehtnice, na kateri prečki je pritrjeno zrcalo, na katerga posvetimo z laserjem in opazujemo gibanje odbitega žarka na steni

Sončne ure
Na zemeljskem površju poldnevnik na vsakih 15° omejuje časovni pas ene ure, ker se Zemlja zavrti za 360° v 24h urah. Znotraj enega pasu je po naši uri povsod hkrati poldan, po sončni uri pa je lahko razlika do ene ure. Le na sredini pasu se naše merjenje časa in sončna ura ujemata. Ljubljana je skoraj 15° (14° 30') vzhodno od Greenwicha, to je + 1 uro (58min). V splošnem določimo časovni pas kot GMT + ali - N, ali UTC +/- N, kjer je N odmik v urah. Če želimo hkrati meriti čas na vsej Zemlji (npr. mornarica), potem uporabljamo Greenwish-ski ali ZULU čas. (glej tudi terenske vaje)
Morska (navtična) milja = 1853 m je dolžina 1 minute zemljepisne dolžine na ekvatorju (1 ura je 15 x 60 = 900 milj). Obseg Zemlje pa je 360 x 60 = 21.600 milj

SONCNA_m.JPG (11881 bytes)SONCNA1_m.JPG (5442 bytes)SONCNA4_m.JPG (6049 bytes)SoncnaUraSpina_m.jpg (6084 bytes)SoncnaUra_m.jpg (11786 bytes)SonUra_m.jpg (3117 bytes)SoncUraTreb_m.jpg (5429 bytes)SonUraZaSlep_m.jpg (6266 bytes)SonUraZaSl_m.jpg (5446 bytes)CasovniPasov_m.jpg (6828 bytes)

ELEKTRIKA

Preproste poskuse o elektriki glej v naravoslovju za 6. in 7. razred

Varnostni ukrepi
Učitelj je odgovoren za varnost učencev v šoli. Pred poskusi z elektriko, učence opozorimo na nevarnosti električnega toka. Za varnost poskrbimo aktivno in pasivno. Vtičnice naj bodo varovane tako, da lahko vanje vtaknemo le hkrati oba električna priključka. Vse kovinske električne priprave morajo biti priključene na trožilni kabel, ki ima ozemljitveni vod. Tudi vse vtičnice morajo biti ozemljene. Napeljava mora biti splejana preko primernih talilnih ali  elektromagnetnih (avtomatskih) varovalk, ki se bodo ob pre velikem toku (ki lahko steče preko ozemljitvenega voda) izklopile. Talilnih varovalk nikoli ne popravljamo, temveč jih zamenjamo z novimi. Poleg tega mora biti v električni razdelilni omarici FID stikalo, ki se izklopi ob že majhni razliki (0,5 mA) vztopnega in iztopnega toka (ki je lahko manjši za tok, ki steče drugje kot preko ničelnega voda, npr. preko ozemljitvenega voda ali človeka). Poleg tega mora biti na vidnem dostopnem mestu še tipka za trenutni izklop vseh električnih naprav. Električna razdelilna omarica, kjer je poleg varovalk še glavno stikalo, mora biti seveda pod ključem.
V novejšem času so začeli proizvajati vezne žice z bananskimi priključki, ki so izolirani in jih ni mogoče vtakniti v električno vtičnico za 220 V.
elektrvarnost31_m.JPG (2516 bytes)elektrazdelomara_m.jpg (4188 bytes)

Izviri električnega toka
Električni tok seveda ne izvira, temveč ga izvir le poganja. Najpreprostejši so izviri iz galvanskih členov. Običajno jih je več zaporedno vezanih po 1,5 V bodi si v baterijo ali v baterijskem koritu. Kot najugodnejša (najcenejša) so se izkazala lesena korita s štirimi členi med katere vtaknemo kovinsko ploščico (1,5; 3; 4,5 in 6 V).
Prednost baterijskih korit je predvsem v tem, da nam ni potrebno napeljevati elktričnih žic iz vtičnic, da so varne in da lahko poženemo dokaj velik tok.
Pomanjkljivosti baterij sta predvsem tri: hitro se izrabijo, ker niso varovane proti kratkostičnemu toku, ne moremo zvezno spreminjati napetosti in ta je lahko le enosmerna.
Boljši so že akumulatorski členi, vendar je pri njih potrebno skrbeti za polnjenje.
Za nekatere poskuse npr. za prikaz učinkov električnega toka npr. magnetnih, je dobro imeti 12 V avtomobilski akumulator, ki pa mora biti hermetično zaprt in ga lahko uporablja le učitelj.
Oznake Galvanskih členov (običajno 1,5 V):

ime EU USA velikost v mm
  cink/ogljik alkalne    
Lady UM-5 AM 5 N 12 x 30
1,5 V Mini E96 LR 61 AAAA 8,3 x 42,5
1,5 V Mikro R03 (UM-4) LR 03 (AM-4) AAA 11 x 45
1,5 V Mignon R6 (UM-3) LR 6 (AM-3) AA 15 x 51
1,5 V Baby (Polamerikanke) R14 (UM-2) LR 14 (AM-2) C 26 x 60
1,5 V Mono (Amerikanka) R20 (UM-1) LR 20 (AM-1) D 33 x 62
9 V blok F22 E-blok (AM-6)   48,5 x 26,2 x 17
4,5 V ploščata 1203 LR 12   67 x 62 x 22
12 V okrogla, mala   A23    10 x 28

bateri8_m.jpg (3134 bytes)BaterVir_m.jpg (4868 bytes)Akumul_m.jpg (3207 bytes)

Na zadnji fotografiji je na sredini neizrabljen galvanski člen, levo pa izrabljen, kar se vidi po učinkih kemijskih reakcij. Na desni so trije zaporedno vezeni galvanski členi po 1,5 V v 4,5 V baterijo.

Naslednji izviri električnega toka so različni ceneni "pretvorniki" toka, predvsem za igrače in druge manjše električne porabnike pri katerih pa prav tako ne moremo zvezno spreminjati napetosti, ki je prav tako običajno enosmerna.
ElektrPretvor_m.jpg (5123 bytes)

Za izvajanje vseh poskusov z elektriko v osnovni šoli pa nujno potrebujemo šolski malonapetostni izvir (ŠMI) do 24 V. Nizkonapetostni izvir je do 220 V in srednjenapetostni nad 220 V in visokonapetostni nekaj 1000 V. Pomembno je, da sta transformatorski tuljavi fizično povsem ločeni in ne more priti do kakega stika z napetostjo 220 V. Žal je nakup 10 ŠMIjev, kolikor bi jih morala imeti vsaka šola, dokaj drag.
SMI-01_m.JPG (3857 bytes)NI-01,VI-01_m.jpg (3819 bytes)

Električni merilniki
Najpreprostejši galvanometer je mali merilnik na vrtljivo tuljavico za 0,13 V in 0,1 mA.
Za enostavno merjenje električnega toka potrebujemo univerzalni električni merilnik z dvema priključkoma in z ničliščem v sredini skale na keterem z enim samim preklopnikom lahko izbiramo vsa merilna območja od 0,06 do 60 V in od 0,06 do 6 A z enopolno vtičnico 4 mm za vse meritve. Ima dve talilni varovalki. Eno zaporedno vezano za 6,3 A (F6,3/250 E, F-hitrotaljiva) in 0,25 A (M 0,25/250 C, za varovanje voltmetra). Notranji upor za enosmerno napetost je 10 kw /V in za izmenično 4 kw /V Obstaja seveda še cela vrsta električnih merilnikov, v zadnjem času predvsem digitalnih.
ElektrMeril_m.jpg (4387 bytes)

Električna vezavna plošča
Najpreprostejše so vezalne plošče iz plute, na kateri z risalnim žebljičkom vežemo priključke žic.
Na večini osnovnih šol so ob prenovi pouka fizike, ki se je pričela leta 1974, nabavili električno vezalno ploščo. Ta je v tistih časih bila najcenejša rešitev. Največji problem predstavljajo namvreč stiki v električnem krogu. Na EVP so vezni elementi vzmeti, ki jih lahko pritrdimo na različnih mestih EVP. Vse ostale električne vezalne plošče imajo namvreč tudi do 100 krat dražje izvedbe stikov, kot predlagana rešitev z vzmetnimi sponkami. Včasih so se dobile prevodne kovinske plošče, na katere se je z magneti pritrjevalo posamezne elemente. Taka EVP deluje podobno kot električno vezje v avomobilu, ki ima le eno dovodno žico, ohišje avtomobila pa je drugi vod. Obstajajo seveda tudi posamezni električni elementi, ki jih povežemo z žicami z dvema bananskima priključkoma (posebej za galvanski člen, žarnico z navojem, stikalom itd.)
EVPizPlut_m.jpg (3858 bytes)EVP_m.JPG (4220 bytes)VazavnaPlosca2_m.jpg (4533 bytes)VezavanPlosca1_m.jpg (5559 bytes)VezavnaPlosca3_m.jpg (5246 bytes)

Električni tok
Poseben problem predstavlja narediti električni tok viden. To se da prikazati le z ioni, ki pa potujejo zelo počasi. Vato namočimo v sok rdečega zelja, ki ga dobimo z njegovim kuhanjem(, in vanj dodamo kalijev hidroksid (KOH)). Nato na pozitivno elektrodo kanemo žvepleno kislino (H2SO4), ki bo raztopino obarvala rdeče, na negativno pa natrijev hidroksid (NaOH), ki bo raztopino obarval zeleno-rumeno in priključimo na približno 20 V enosmerne napetosti, ki bo pognala tok približno 0,1 A. Čez nekaj minut bomo opazili potovanje rdečih pozitivnih ionov H3O+ (anionov) k negativni elektrodi (katodi) in negativnih ionov OH- (kationov) k pozitivni elektrodi (anodi). Podoben poskus lahko naredimo s filtrirnim papirjem namočenim s slanico (raztopino NaCl) in med obe elektrodi kanemo zrnca hipermangana Kalijev manganat (KMnO2). Spet bomo čez nekaj časa opazili gibanje violičnih ionov proti negativni elektrodi in rjavih proti pozitivni. Hitrost gibanja ionov je le nekaj mm na uro.
Gibanje ionov lahko ponazorimo z dolgo platično cevjo, ki jo napolnimo z vodo v katero damo nekaj žaganja in napeljemo po vsem razredu od pipe nazaj v odtok. Ko pipo malo odpremo bo voda skoraj istočasno začela iztekati iz drugega konca cevi, delci žaganja pa bodo po cevi potovali počasi.
Gibanje elektronov po žici lahko ponazorimo z gibanjem kroglic po klancu navzdol. Kroglice bi se morale gibati enakomerno pospešeno, a jih zadržuje množica žebljev tako, da se gibljejo enakomerno, podobno kot elektroni po žici.
Tok ionov lahko opazujemo v cevi z elektrodama na kateri priključimo visoko napetost nekaj 1000 V in izsesavamo zrak. Pri nižjem tlaku, bo v cevi zažarela plazma; najprej rdeče-vijolično, z nadaljnim zmanjševanjem tlaka pa vedno bolj belo z značilnimi "rebri". Razdalja med njimi, naj bi bila prosta pot naelektrenih delcev plina. Da so to gibajoči se naelektreni delci, lahko dokažemo z magnetom, ki jih odkloni.
Podoben poskus lahko naredimo v katodni cevi iz npr. Teltronove zbirke.
ioni_m.jpg (4037 bytes)potovanje_ionov_m.jpg (3038 bytes)obarvanionivcevi_m.jpg (5786 bytes)ioni1_m.jpg (4662 bytes)obarvanioninatraku2_m.jpg (4717 bytes)nalepimodridonavi_m.jpg (3587 bytes)

Naslednji način posrednega opazovanja električnega toka je preko njegovih učinkov. Najpreprostejši so toplotni učinki. Demonstracijski poskus izvedemo z nekaj dm dolgo nikkromovo, konstantanovo (zlitina bakra in niklja), ki ima približno dvakrat manjši upor, cekasovo ali železno žico, ki jo priključimo na 10 do 20 V napetosti dokler ne začne žareti. Žica bo enako žarela tudi če zamenjamo priključka ali pa če jo priključimo na izmenično napetost. Z izmenično napetostjo lahko pokažemo, da žica niha med poloma magneta. Če naredimo nekaj vozlov stoječega valovanja žice, bo v njih žarela, v hrbtih pa ne saj se zaradi nihanja hladi. To je že hkrati poskus z magnetnimi učinki električnega toka, ki ga lahko pokažemo tudi z magnetno iglo ob žici, ki jo postavimo v smeri sever-jug. Ko po žici steče električni tok, se bo igla odklonila. Če zamenjamo smer toka, se bo odklonila v drugo smer. Magnetne učinke lahko pokažemo tudi z dvema vzporednima daljšima žicama približno 2 cm narazen, ki ju kratkostično priključimo na po dve vzporedno-zaporedno vezani baterijski koriti s skupno napetostjo 12 V. Še boljši je akumulator. Če po žicah teče tok v nasprotnih smereh se bosta privlačili, ča pa v isti smeri se bosta odbijali. Če žici visita vodoravno nad grafoskopom, bo premik bolj opazen, v učilnici z višjim stropom, pa jih obesimo navpično. In še kemijski učinki elktričnega toka, ki jih najlaže pokažemo z raztopino modre galice (CuSO4) z dvema elektrodama, ki ju priključimo na približno 6 do 10 V enosmerne napetosti in se bo na negativni elektrodi (katodi) začel nabirati baker (galvanizacija). Če bo gostota toka na površino elektrode pre velika se na npr. aluminijastih elektrodah ne bo nabiral baker, ker bo v kosmih odpadal. Pokažimo še elktrolizo vode v katero kanemo nekaj kapljic kisline ali zrnc soli. Na pozitivni elektrodi (anodi) se bo izločal kisik na negativni katodi pa dvakrat več vodika (2 H2O = 2H2 + O2). Če bomo elektrolit osolili (z NaCl) se bo izločal tudi klor na kar moramo biti pozorni! Na ta način klorirajo vodo v bazenih z morsko vodo, pa tudi v nekaterih bazenih s "sladko" vodo jo klorirajo z elektrolizo osoljene vode.
toplotni_in_magnetni_m.jpg (3975 bytes)2zici_m.jpg (3478 bytes)H2S04_m.jpg (3869 bytes)elektroliza3_m.jpg (3819 bytes)

Električni tok je po vsem električnem krogu enak

Električni tok (ni potrebno reči jakost električnega toka) izmerimo tako, da prekinemo električni krog in vanj zaporedno vežemo ampermeter. Če ga prestavimo na drugo stran, bo pokazal enako vrednost.

Skozi vse zaporedno vezane porabnike teče enak, celo isti tok.

To lahko pokažemo s tremi zaporedno vezanimi Ampermetri, ki vsi kažejo po 150 mA. Če nimamo treh ampermetrov bomo enega zaporedno vezali na različna mesta električnega kroga. Pokažimo, da je to res tudi pri različnih zaporedno vezanih žarnicah na zadnji fotografiji, kjer vsi trije ampermetri kažejo 90 mA.

   

Sklenjen električni krog preko ozemljitve: baterija, žarnica, en konec žice priključen na plinsko napeljavo, drug na radiator, lahko seveda tudi na katrokoli drugo napeljavo, ki je ozemljena npr. vodovod.


Merjenje upora zemljišča v stekleni posodi s podtalnico.

Razcepljen, razvejan električni krog

Pri vzporedni vezavi se tok cepi v več vej in je tok, ki ga poganja izvir enak vsoti tokov v posameznih vzporedno vezanih porabnikih.

Pri dveh enakih vzporedno vezanih žarnicah teče skozi vsako 240 mA, skupni tok pa je 480 mA. Pri dveh različnih vzporedno vezanih žarnicah teče skozi prvo tok 150 mA, skozi drugo 50 mA, skozi obe skupaj pa 200 mA. Če nimamo treh enakih ampermetrov ponovno enega prestavljamo.

 

 

Električna napetost
Glej tokove v naravoslovju za 6. & 7. razred
Snovni tok poganja razlika tlakov. Podobnost med sklenjenim vodnim in sklenjenim električnim tokom lahko pokažemo z vodnim krogom s črpalko in vodnimi stolpci kot manometri - merilniki tlaka. Na prvi fotografiji ni razlik v tlakih med posameznimi manometri in zato se voda ne pretaka. Na drugi fotografiji črpalka poganja vodo, a manj kot na tretji fotografiji kjer je pretok večji. Med prvim in drugim manometrom je cev skoraj brez upora in zato tudi skoraj ni razlike v tlakih med njima. Med drugim in tretjim manometrom je cev napolnjena s kroglicami v mreži, ki se upirajo pretoku vode, zato je tudi razlika v tlakih med njima velika (na drugi fotografiji manjša in na tretji večja), med tretjim in četrtim manometrom spet ni razlike v tlakih. Podobno je pri sklenjenim električnim tokom. Na prvem voltmetru ni napetosti, ker na žici ni skoraj nobenega upora. Na žarnici je napetost 3 V in na desnem voltmetru spet ni nobene napetosti.
Na naslednji fotografiji so zaporeno vezani štirje galvanski členi v koritu in dve različni žarnici. Električni krog je na levi strani sklenjen preko ozemljitve kjer je električni potencial nič. V galvanskem členu potencial naraste od 0 za 4,5 V na 4,5 V, nato se do žarnice ne spreminja. Na prvi žarnici pade za 3 V na 1,5 V, na drugi pa se potencial zmanjša še za 1,5 V na 0 V. Običajno pravimo, da je napetost na galvanskih členih 4,5 V, napetost na prvi žarnici je 3 V in med priključkoma druge žarnice je napetost 1,5 V. Napačno je, če rečemo, da je razlika napetosti 1,5 V. Na zadnji fotografiji je še en primer.
Razliko med električnima potencialoma imenujemo napetost.

 

Napetost izmerimo tako, da ne prekinemo električnega kroga, temveč vzporedno vežemo voltmeter. Električne merilnike pred merjenjem nastavimo na najvišje možno območje in jih nato preklapljamo na nižje, dokler ne presežemo polovice merilne skale. Na prvi fotografiji merilnik ne pokaže napetosti, ker je nastavljen na 0 in bomo gumb zavrteli v levo na območje enosmerne napetosti preko 300 V (beremo spodnjo skalo), 100 V (zgornja skala), 30 V (spodnja skala), do 10 V  kjer na zgornji skali preberemo, da je na obeh žarnicah, čeprav sta različni, in izviru napetost enaka 5 V.

Na vseh vzporedno vezanih električnih napravah je napetost enaka.

Pri dveh enakih zaporedno vezanih žarnicah pa na prvi izmerimo napetost 1,3 V, na drugi tudi 1,3 V, na izviru pa 2,6 V. Še bolje je pokazati poskus z dvema različnima zaporedno vezanima žarnicama, kjer na prvi izmerimo napetost 0,8 V, na drugi 4,8 V in na izviru 5,6 V.

Pri zaporedno vezanih električnih napravah je vsota napetosti na posameznih porabnikih enaka napetosti vira.


Porabniki seveda ne porabljajo električnega toka, ki skozi njih le teče, temveč električno delo.
Najenostavnejši so poskusi z žarnicami. Najprej z enakimi, nato z različnimi. Glede na velikost navoja, žarnice označujemo z E: E10 imajo navoj premera 10 mm (žarnice za baterijske svetilke), E14 d = 14 mm (za nočne svetilke), E27 imajo d = 27 mm (običajne žarnice). Pri pouku običajno uporabljamo žarnce E10 in sicer za žepno svetilko 3,5 V, 0,2 A v grlu s črnim plastičnim ovojem, kolesarsko 6 V, 0,5 A v grlu z belim ovojem iz plastike in signalno 6 V, 0,1 A v (rdečem) kovinskem grlu brez plastičnega ovoja. (glej tudi volti, amperi in vati v "Bistrenju z naravoslovjem")
3zarnice1_m.jpg (6240 bytes)3zarnice_m.jpg (5958 bytes)5zarnic_m.jpg (5407 bytes)novoletnelucke2_m.jpg (4056 bytes)

Za poskuse je pripravna uporovna žica in sicer iz mešanice Niklja in Kroma Isa-Chrom 60, ki ima pri debelini 0,07 mm upor kar 282 ohmov na meter. Napnemo jo na npr. nadometne PVC kanale za električne kable ali PVC shranjevalnike za elektronske elemente. Primerni so dolžine 40 cm na katere napnemo 30 cm žice (približno 84 w), ter 2-krat daljše (60 cm; 168 w) in 2x krajše (15 cm; 42 w). Po napeti žici lahko tudi drsamo z enim bananskim priključkom vezne žice in merimo spremembe toka.
UporZic_m.jpg (3330 bytes)

Palica in žica kot spremenljivi upor
UporPaliceZic_m.jpg (2489 bytes)
Upornik s čepi - dekadni upori
DekadniUp_m.jpg (4584 bytes)
Drsni upornik
DrsniUpornik_m.jpg (4296 bytes)
Vrtljivi drsni uporniki
PotenciomVrtljiv_m.jpg (4838 bytes)
Drsni upornik kot spremenljivi delilnik napetosti - potenciometer
PotenciomDrsniUp_m.jpg (2952 bytes)

Uporniki
OznakeUpor_m.jpg (6759 bytes)upori_m.jpg (6305 bytes)

Spremenljivi polprevodniški upori
TERMISTOR (1310, 2032, 2033) je upornik iz polprevodnika, ki spreminja svojo upornost s temperaturo. NTI je termistor z negativnim temperaturnim koeficientom, ki mu specifični upor pojema z naraščanjem temperature. Običajno ga uporabljamo v uporovnih termometrih. Kasneje izdelani PTC je termistor s pozitivnim temperaturnim koeficientom, ki mu specifični upor z naraščanjem temperature narašča. Običajno ga uporabljamo za zasčito elektromotorjev, saj se pri njegovem nasilnem zaustavljanju tok zelo poveča, zato se termistor segreje, upor mu močno naraste in s tem se tok močno zmanjša.
FOTOUPORNIK (1313, 2028) ali Light Dependent Resistor (LDR) je polprevodniški element, ki se mu upor spreminja (močno zmanjšuje) z osvetljenostjo. Običajno ga uporabljamo za krmiljnje relejev.
CdResist_m.jpg (5914 bytes)

Ohmov zakon
PrevStekl_m.jpg (6039 bytes)

Električna moč

Električna moč je produkt toka in napetosti. Če napetost 2x povečamo se 2x poveča tudi tok in s tem moč 2x2 = 4x.  V prvem primeru pri napetosti 2 V teče tok 0,14 A in je moč 2V x 0,14A = 0,28 VA = 0,28 W. V drugem primeru teče pri dvakrat večji napetosti 4 V tok 0,28 A in je moč 4V x 0,28A = 1,12 VA = 1,12 W ali 4 x več kot 0,28 W v prvem primeru.


Dobijo se že merilniki za merjenje moči različnih električnih aparatov. Na fotografiji potopni grelnik greje z močjo 1069 W, kavni mlinček pa dela z močjo (natančneje troši električno moč) 65 W.
MerElektrMoc_m.jpg (4365 bytes)

Izmenični električni tok


Dvojna tuljava se na začetku počasi vrti med dvema trajnima magnetoma. Pri tem se inducira napetost in posledično tok, ki spreminja smer glede na spremembe magnetnega polja v tuljavi. Ko se tuljava vrti vedno hitreje, tudi tok spreminja svojo smer vedno hitreje in kazalček na merilniku vedno težje sledi spremembam. Pri 50 obratih na sekundo dobimo običajni izmenični tok in je potrebno merilnik preklopiti iz enosmernega na izmenični.

V drugem primeru sta tuljavi pri miru (stator) vrti pa se magnet (rotor) Ponovno pri nizkih frekvencah kazalec enosmernega merilnika še lahko sledi sledi spremembam, pri večjih pa ne več.

V tem primeru s posebno napravo spreminjamo enosmerni tok iz baterije v izmenični tok. Posebna plošča je priključena na enosmerno napetost, po njej pa krožita dva priključka in z njiju zajemamo izmenični tok. Tudi tu enosmerni merilnik pri nizki frekvenci še sledi spremembam, pri višji pa ga moramo preklopiti na izmenični način merjenja.

Visokofrekvenčni električni tok

Elektronika

Danes so elektronke izrinili tranzistorji, vendar so osnove zanimive. Teltron je razvil sistem zelo uporabnih in preglednih elektronskih cevi.

Katodna televizijska cev
TVkatodCev_m.jpg (6191 bytes)

Fotoefekt, sončna celica

fotoefekt_m.jpg (3578 bytes)AvtomNaSonCel_m.jpg (5553 bytes)

Elektrostatika
Večna dilema je, ali začeti elektriko z elektrostatiko ali s tokom.
Poskusi iz elektrostatike slabše uspejo v deževnem, vlažnem in soparnem vremenu, zelo dobro pa ob mrzlem in suhem vremenu.
Naelektrena balona na lahni vrvici.
Merilec električnega naboja Coulonmeter in elektroskop
Plastične in steklene palice ter volnene, svilene in krznene krpe.
Elektroskopi.
Prenašalec naboja - elektrofor.
Snovi lahko naelektrimo z drgnjenjem, s Piezoelektričn pištolo, z Van De Graffovim generatorjem ali visokonapetostnim izvirom.
Zanimiv je poskus s presipanjem sladkorja iz kovinske v plastično posodo z narezanimi trakovi iz alu folije, ki se odklonijo od posode, ki se naelektri.
Sklenjen električni krog: Van De Graffov generator, konopljena vrvica speljana do enega in do naslednjega zaporedno vezanega elektroskopa ter ozemljitev nazaj na generator.
Ker je pri elektrostatiki že po definiciji vse statično, je dobro pokazati še poskus pri katerem se kaj premika kot posledica privlačnih in odbojnih elektrostatičnih sil. Na vrh VAN DE GRAFOVEGA GENERATORJA (1909) nataknemo na konico kovinsko vetrnico, ki se bo začela vrteti. "ELEKTROSTATIČNI ELEKTROMOTOR" (1388) izdelamo iz treh plastenk. Krajni dve ovijemo v aluminijasto folijo na katero prilepimo dva priključka. Enega priključimo na en pol INFLUENČNEGA GENERATORJA (1910), drugega pa prislonimo na srednjo plastenko, ki jo na dnu preluknjamo in jo s pokrovčkom nataknemo na pletilko, da se bo lahko vrtela. Srednjo plastenko ovijemo v tri enake aluminijaste folije, med katerimi pustimo približno 1 cm presledka.
Poskuse je seveda najlaže izvesti z visokonapetostnim izvirom. Na fotografiji smo z njim naelektrili kondenzator, ki smo ga priključili na KVmeter, ki v našem primeru kaže 4,5 KV.
Iskra med elektrodama - kroglama s premerom 2,5 cm influenčnega generatorja pri 30 kV preskoči največ 1 cm suhega zraka. (10 kV - 1/4 cm, 50 kV - 2 cm in 70 kV - 4 cm)

naelekbalobroki_m.jpg (2093 bytes)naelektrbalona_m.jpg (2237 bytes)ElektrostSladkor_m.jpg (3744 bytes)VrvKotUpor_m.jpg (3602 bytes)elektrostatmotor_m.jpg (4943 bytes)Kondenzat_m.jpg (4407 bytes)DielekVKonden_m.jpg (4235 bytes)KroglMedKond_m.jpg (3039 bytes)PolnjKonden_m.jpg (4679 bytes)PraznjKonden_m1.jpg (4639 bytes)VodniModelKon_m.jpg (3667 bytes)VrtljKond_m.jpg (4505 bytes)

Električno polje
Solatna semena v olju v petrijevki. Dva točkasta priključka in dve ploščici - kondenzator, priključeni na visokonapetostni izvir.


merilnelektrpolja_m.jpg (5054 bytes)

Magnetno polje
Gej N&Tv4.&5.r.
Več magnetnih igel na grafoskopu okrog magneta
Več železnih paličic v prozornem ohišju ob magnetu
Železni opilki na prozornem plastičnem pladnju nad enim in nad dvema magnetoma.
Magnetno polje okrog vodnika in v tuljavi prikažemo na grafoskopu z magnetnimi opilki.
Na kovine, ki ne vsebujejo železa, magnet običajno ne deluje, še manj na sadje. Vendar se da neurejene magnetne dipole v npr. aluminiju in vodi vsaj začasno delno urediti in z magnetom uplivati na njih npr. na vodni površini ali obešeni na slamici.
"Na lepi modri Donavi" je poskus s plavajočimi majhnimi delci na modri galici (CuSO4) v katero potopimo dve ogleni elektrodi nad trajnim magnetom. Na gibanje ionov med anodo in katodo bo uplivalo tudi magnetno polje in modra galica se bo pričela počasi gibati, kar bomo opazili po delcih, ki plavajo na njej.

MagnPol_m.jpg (4459 bytes)nalepimodriD1_m.jpg (6442 bytes)nalepimodriD_m.jpg (3905 bytes)

Sile na vodnik v magnetnem polju
Na vodnik, po katerem teče električni tok v magnetnem polju, deluje sila, ki odkloni "gugalnico".
Gibajoče elektrone v elektronski cevi lahko z magnetom odklonimo.
SilaNaVod_m.jpg (4818 bytes)
MagSilNaElektr_m.jpg (5530 bytes)

Elektromotor
Vodnik običajno zvijemo v tuljavo, ki se vrti v magnetnem polju, ko skoznjo teče električni tok.
EnosmElektr_m.jpg (5579 bytes)

Preprosti "elektromotorji"
Magnetna iga, nad njo vrteči se mali magnet na vrvici
Aluminijast lonček na igli v plutovinastem zamašku, nad njim vrteči se magnet na vrvici
Aluminijast lonček na igli  v vrtečem se elektromagnetnem polju dveh tuljav

Obremenjen in neobremenjen elektromotor
NeobrElektr_m.jpg (4469 bytes)ObremElektr_m.jpg (4428 bytes)

Indukcija
Če "obrnemo" prejšnji poskus in vodnik premikamo v magnetnem polju, bo po njem stekel električni tok.
Večji učinek bo če vodnik zvijemo v tuljavo, ki jo vrtimo v magnetnem polju (generator). Običajno steče tok pol obrata v eni in drugo polovico v nasprotni smeri - izmenični tok. Za enosmerni tok moramo narediti posebne izmnjajoče se priključke - komutator.

indukc_m.jpg (4645 bytes)IndIzmNap_m.jpg (5019 bytes)UtezPogElektr_m.jpg (4019 bytes)
ObrocVMagnPol_m.jpg (5883 bytes)ZarnV MagnPloj_m.jpg (6279 bytes)LastnInduk_m.jpg (5438 bytes)KondenzInDusilk_m.jpg (4669 bytes)KondzInIzmTok_m.jpg (5379 bytes)

Razlika med enosmernim in izmeničnim električnim tokom
IzmenInEnosZar_m.jpg (4578 bytes)

Transformator
transformator_m.jpg (4962 bytes)

Daljnovod
daljnovod_m.jpg (4094 bytes)

Radijski valovi

Mikro valovi
  V mikrovalovki lahko naredimo veliko zanimivih poskusov. V pečico damo na različno velike kocke narezan sir. Enkrat opazujemo taljenje sira po površini, ko vključimo le infra rdeči žar in drugič po vsej prostornini, ko vključimo le mikrovalove. Kateri košček se bo bolj stalil v prvem in kateri v drugem primeru? Prižgemo lahko svečo v katero smo ob stenj zataknili košček žice, ki se tako močno segreje, da zažari. Na fotografiji sveti žarnica v kozarcu vode. Pred mikrovalovko je merilnik, ki kaže dokaj veliko sevanje.
  Dožino mikrovalov lahko ugotovimo, če premostimo vrtjivi del na sredini - obrnemo krožnik in na njem grejemo čokolado ali moker papir. Na fotografiji vidimo mesta, kjer se je papir po približno 4 minutah osušil. Razdalja med vozli je približno 13 cm, torej je valovna dolžina mikrovalov približno 26 cm. Na zadnji fotografiji pa je krožno osušen papir na vrteči se plošči.
mikrovalov_m.jpg (6027 bytes)

SPLETNA STRAN JE ŠE V PRIPRAVI