„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI

NARODOWEJ

Beata Organ

Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego

725[01].O1.03

Poradnik dla nauczyciela

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy
Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

1

Recenzenci:
dr inż. Jan Diaczuk
dr inż. Zbigniew Kobierski



Opracowanie redakcyjne:
mgr inż. Beata Organ



Konsultacja:
mgr inż. Danuta Pawełczyk









Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 725[01].O1.03
„Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego”, zawartego w modułowym programie
nauczania dla zawodu monter elektronik.

Wydawca

Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

2

SPIS TREŚCI

1. Wprowadzenie

3

2. Wymagania wstępne

5

3. Cele kształcenia

6

4. Przykładowe scenariusze zajęć

7

5. Ćwiczenia

11

5.1. Pole elektryczne i kondensator

11

5.1.1. Ćwiczenia

11

5.2. Pole magnetyczne i elektromagnetyczne

13

5.2.1. Ćwiczenia

13

5.3. Właściwości i parametry charakterystyczne dla prądu przemiennego

jednofazowego i trójfazowego

16

5.3.1. Ćwiczenia

16

5.4. Filtry częstotliwościowe

20

5.4.1. Ćwiczenia

20

5.5. Transformator

22

5.5.1. Ćwiczenia

22

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia

24

7. Literatura

40

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

3

1. WPROWADZENIE

Przekazuję Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie monter elektronik 725[01].

W poradniku zamieszczono:

−

wymagania wstępne,

−

wykaz umiejętności, jakie uczeń opanuje podczas zajęć,

−

przykładowe scenariusze zajęć,

−

propozycje ćwiczeń, które mają na celu ukształtowanie u uczniów umiejętności
praktycznych,

−

ewaluację osiągnięć ucznia,

−

wykaz literatury, z jakiej można korzystać podczas zajęć,
Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze

szczególnym uwzględnieniem:

−

pokazu z objaśnieniem,

−

tekstu przewodniego,

−

metody projektów,

−

ćwiczeń praktycznych.

Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od

samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.

W celu przeprowadzenia sprawdzianu wiadomości i umiejętności ucznia, nauczyciel

może posłużyć się zamieszczonym w rozdziale 6 zestawem zadań testowych, zawierającym
różnego rodzaju zadania.

W tym rozdziale podano również:

−

plan testu w formie tabelarycznej,

−

punktacje zadań,

−

propozycje norm wymagań,

−

instrukcję dla nauczyciela,

−

instrukcję dla ucznia,

−

kartę odpowiedzi,

−

zestaw zadań testowych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

4

725[01].O1

Pomiary parametrów elementów

i układów elektronicznych

725[01].O1.06

Analizowanie działania maszyn i urządzeń

elektrycznych

725[01].O1.04

Badanie i pomiary elektronicznych

układów analogowych

725[01].O1.01

Przygotowanie do bezpiecznej pracy

725[01].O1.03

Badanie i pomiary obwodów prądu

przemiennego

725[01].O1.05

Badanie i pomiary elektronicznych

układów cyfrowych

725[01].O1.02

Badanie i pomiary obwodów prądu stałego

Schemat układu jednostek modułowych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć:

−

klasyfikować materiały ze wzglądu na właściwości elektryczne,

−

rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne,

−

rozróżniać podstawowe materiały stosowane w elektrotechnice,

−

porównywać właściwości materiałów stosowanych w konstrukcjach maszyn i urządzeń
elektrycznych,

−

stosować i przeliczać podstawowe jednostki wielkości elektrycznych w układzie SI,

−

stosować podstawowe prawa elektrotechniki,

−

posługiwać się symbolami graficznymi elementów elektrycznych,

−

rozróżniać połączenia szeregowe, równoległe i mieszane elementów obwodu
elektrycznego,

−

rozróżniać elementy struktury obwodu elektrycznego,

−

obliczać parametry zastępcze źródeł napięcia połączonych szeregowo i równolegle,

−

określać stany pracy źródła energii elektrycznej,

−

określać warunki dopasowania odbiornika do źródła,

−

obsługiwać woltomierz, amperomierz, omomierz i miernik uniwersalny,

−

stosować metody pomiaru podstawowych wielkości elektrycznych,

−

planować pomiary w obwodzie elektrycznym,

−

organizować stanowisko pomiarowe,

−

stosować różne sposoby połączeń elektrycznych,

−

łączyć obwód elektryczny zgodnie ze schematem,

−

przedstawiać wyniki pomiarów w formie tabel i wykresów,

−

odczytywać informację z tabeli i wykresu,

−

oceniać dokładność pomiarów,

−

współpracować w grupie,

−

korzystać z różnych źródeł informacji,

−

stosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej i ochrony
stanowiska pracy.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinie umieć:

–

rozróżnić parametry charakteryzujące przebieg prądu przemiennego,

–

rozróżnić różne typy kondensatorów i cewek,

–

narysować wykresy wektorowe dla zadanego elementu R, L, C,

–

przeanalizować proste układy prądu przemiennego,

–

obliczyć i oszacować podstawowe wielkości elektryczne w układach prądu przemiennego,

–

zinterpretować podstawowe zjawiska z zakresu elektrotechniki,

–

określić warunki rezonansu napięć i prądów,

–

sklasyfikować i scharakteryzować filtry,

–

sklasyfikować i scharakteryzować transformatory,

–

rozróżnić stany pracy transformatora,

–

obsłużyć oscyloskop,

–

dobrać przyrządy pomiarowe do pomiaru wielkości elektrycznych w obwodach prądu
przemiennego i połączyć układ do pomiaru podstawowych wielkości w układach prądu
przemiennego,

–

dokonać pomiarów podstawowych wielkości elektrycznych w układach prądu
przemiennego,

–

zlokalizować zwarcia i przerwy w prostych układach,

–

przedstawić wyniki w formie tabeli i wykresu,

–

przeanalizować i zinterpretować wyniki pomiarów oraz sformułować wnioski praktyczne,

–

zademonstrować poprawność wykonywania pomiarów,

–

przewidzieć zagrożenia dla życia i zdrowia w czasie realizacji ćwiczeń z prądem
przemiennym,

–

dokonać pomiarów w układach prądu przemiennego w sposób bezpieczny,

–

zastosować procedurę postępowania w sytuacji zagrożenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ

Scenariusz zajęć 1

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Pomiary

parametrów

elementów

i

układów

elektronicznych 725[01].O1

Jednostka modułowa:

Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego
725[01].O1.03

Temat: Lokalizacja uszkodzenia w transformatorze jednofazowym.

Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności lokalizacji uszkodzeń występujących w transformatorze.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:
–

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z zasadami BEZPIECZEŃSTWA I HIGIENY
PRACY,

–

omówić budowę i zasadę działania transformatora,

–

zmierzyć napięcie strony pierwotnej i wtórnej,

–

zmierzyć i ocenić rezystancję uzwojenia pierwotnego i wtórnego wykrywając zwarcie,

–

określić przyczynę niskiego napięcia strony wtórnej,

–

zasilić transformator właściwym napięciem,

–

zaprezentować zrealizowane zadanie,

–

sformułować wnioski.

Metody nauczania–uczenia się:
–

ćwiczenia praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów:

−

2–3 osobowe zespoły.

Czas: 2 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne:
–

stanowisko zasilające (pomiarowo–kontrolne),

–

transformator,

–

woltomierz, omomierz (mostek)

–

literatura (podręcznik, katalogi),

–

materiały i przybory do pisania.

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

Przebieg zajęć:

Zadanie dla ucznia
Przedmiotem zadania jest zlokalizowanie uszkodzenia transformatora jednofazowego.
Badany transformator ma zbyt niskie napięcie po stronie wtórnej. Zlokalizuj przyczynę
niskiego napięcia w uzwojeniu wtórnym.

Dokonaj pomiarów napięcia uzwojenia strony pierwotnej i wtórnej transformatora.

Zmierz rezystancję uzwojeń transformatora i porównaj wynik pomiaru z katalogiem. Zmierz
pobór mocy i prądu w stanie jałowym transformatora.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

8

Określ przyczynę zbyt niskich napięć uzwojenia wtórnego.

Instrukcja do wykonania zadania:
1. Przeanalizuj dokładnie treść zadania.
2. Opracuj kolejność czynności przy

lokalizacji uszkodzeń w transformatorze

jednofazowym.

3. Podłącz transformator do sieci, dokonaj pomiaru napięć (U), prądów (I) i mocy (S).
4. Zmierz rezystancję uzwojeń transformatora.
5. Oceń przyczynę zbyt niskiego napięcia uzwojenia wtórnego.
6. Przedstaw sprawozdanie w formie pisemnej zawierające:

−

harmonogram badań transformatora,

−

wyniki pomiarów,

−

przyczynę niskich napięć uzwojenia wtórnego,

−

sformułowanie poprawnych wniosków,

−

sposób (propozycja) usunięcia uszkodzeń.

Zakończenie zajęć

Praca domowa
Jakie są inne przyczyny uszkodzeń transformatorów?

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć i opanowanych
umiejętności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

9

Scenariusz zajęć 2

Osoba prowadząca

……………………………………………….

Modułowy program nauczania:

Monter elektronik 725[01]

Moduł:

Pomiary

parametrów

elementów

i

układów

elektronicznych 725[01].O1

Jednostka modułowa:

Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego
725[01].O1.03

Temat: Badanie obwodu zawierającego R i L.

Cel ogólny:

Poznanie właściwości obwodu zawierającego elementy R i L.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć:

−

zorganizować stanowisko pracy zgodnie z zasadami bezpieczeństwa i higieny pracy
zmontować układ do badania obwodu zawierającego elementy R i L,

−

zmierzyć opór czynny cewki metodą techniczną przy zasilaniu prądem stałym,

−

wykonać pomiar oporu pozornego cewki metodą techniczną,

−

wykonać pomiar parametrów cewki bez rdzenia

−

wyznaczyć charakterystyki prądowo–napięciowe cewki,

−

sformułować wnioski.

W czasie zajęć będą kształtowane następujące umiejętności ponadzawodowe:

−

organizowania i planowania pracy,

−

pracy w zespole,

−

oceny pracy zespołu.

Metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Formy organizacyjne pracy uczniów

−

2 – 3 osobowe zespoły.

Czas: 3 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

2 amperomierze magnetoelektryczne,

−

2 woltomierze magnetoelektryczne,

−

częstościomierz,

−

przełącznik biegunowy,

−

rezystor suwakowy,

−

źródło prądu przemiennego i stałego,

−

cewka z wymiennym rdzeniem,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

Uczestnicy:

−

uczniowie zasadniczej szkoły zawodowej kształcącej w zawodzie monter elektronik.

Przebieg zajęć:
1. Sprawy organizacyjne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

10

2. Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć i sposobu wykonania ćwiczenia

z uwzględnieniem przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy.

3. Zorganizowanie stanowiska pracy do wykonania ćwiczenia.
4. Realizacja tematu:

−

zespół otrzymuje rysunek ze schematem badanego układu wraz z listą zadań do
wykonania (analiza wstępna treści zadania – 20 min.),

−

zespół zapoznaje się z dostępnymi urządzeniami i przyrządami,

−

zespół po uszczegółowieniu wymagań zadania uzgadnia sposób realizacji badania
(w razie trudności korzysta z pomocy nauczyciela),

−

zespół montuje układ zgodnie z podanym schematem,

−

przez cały czas trwania ćwiczenia uczniowie zgodnie z instrukcja wykonują pomiary,

−

nauczyciel nadzoruje pracę uczniów i pomaga w montowaniu układu pomiarowego.
Zwraca szczególną uwagę, czy zespół przestrzega przepisy bezpieczeństwa i higieny
pracy.

5. Po wykonaniu pomiarów zespół wykonuje dokumentację ćwiczenia.
6. Nauczyciel analizuje pracę zespołu podczas przygotowywanej prezentacji.
7. Zespół prezentuje efekty swoich badań.
8. Uczniowie wspólnie z nauczycielem dokonują oceny prac.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach:

−

anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć i opanowanych
umiejętności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

11

5. ĆWICZENIA

5.1. Pole elektryczne i kondensator

5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Trzy kondensatory o pojemności C

1

= 6 μF, C

2

= 18 μF, C

3

= 9 μF włączono w szereg na

napięcie U = 6000 V. Oblicz ładunek Q i napięcie na poszczególnych kondensatorach.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują samodzielnie. Trzech uczniów, którzy najszybciej wykonają zadanie,

oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za rozwiązane zadanie. Czas
wykonania zadania 15 minut.

Uwaga: Jeśli proponowane przez ucznia rozwiązanie jest błędne, nie otrzymuje on oceny

negatywnej. Po upływie wyznaczonego czasu na wykonanie ćwiczenia pozostali uczniowie
przedstawiają rozwiązanie zadania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć pojemność zastępczą,
2) obliczyć ładunek Q,
3) następnie obliczyć napięcie na poszczególnych kondensatorach.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia.

Środki dydaktyczne:

−

zeszyt, przybory do pisania,

−

kalkulator,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Reaktancja pojemnościowa kondensatora o pojemności 4,7 μF, przy określonej

częstotliwości doprowadzonego napięcia, wynosi 10 Ω. Oblicz wartość tej częstotliwości.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują indywidualnie. Trzech uczniów, którzy najszybciej wykonają zadanie,

oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za poprawne rozwiązane
zadanie. Czas wykonania zadania 15 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) skorzystać ze wzoru X

C

=

C

f

2π

1

⋅

⋅

,

2) obliczyć częstotliwość.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

12

Środki dydaktyczne:

−

zeszyt, przybory do pisania,

−

kalkulator,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiar pojemności metodą techniczną elementów zaproponowanych przez

nauczyciela.

Rysunek do ćwiczenia 3. Układ do pomiaru pojemności metodą techniczną

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

Lp. U[V]

I [mA]

X

c

[

Ω

] f

x

[Hz] C [nF lub

µ

F]

100

100

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Czas wykonania ćwiczenia 90 min

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę i elementy,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go sygnałem sinusoidalnie zmiennym

o U = 5 V i f = 100 Hz,

4) wykonać pomiary wartości skutecznych prądu oraz napięcia,
5) obliczyć wartości pojemności na podstawie wzorów:

I

U

X

=

c

,

Xc

f

π

2

1

C

⋅

⋅

⋅

=

,

6) porównać obliczone wartości pojemności z oznaczeniami na wybranych elementach,
7) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Środki dydaktyczne:

−

częstościomierz,

−

generator funkcyjny,

−

multimetr cyfrowy i analogowy,

−

kondensatory: C = 10 nF, C = 0,22

µ

F, C = 0,47

µ

F, C = 22 nF, C = 0,1

µ

F,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

13

5.2. Pole magnetyczne i elektromagnetyczne

5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz natężenie pola magnetycznego w odległości a = 15 cm od przewodu

prostoliniowego o prądzie I = 30 A.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują samodzielnie. Podczas pracy ucznia nauczyciel zwraca uwagę na

zastosowanie odpowiednich wzorów do treści zadania. Czas wykonania ćwiczenia 15 min.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) skorzystać z wzoru, H=

a

I

π

2

,

2) obliczyć natężenie pola magnetycznego.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia przedmiotowe.

Środki dydaktyczne:

–

poradnik dla ucznia,

–

kalkulator,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Wykonaj pomiar rezystancji cewek cyfrowym multimetrem.

Rysunek do ćwiczenia 2. Układ do pomiaru rezystancji cewek multimetrem cyfrowym

Tabela wyników pomiarów

L

1

= 10 mH

L

2

= 33 mH

L

3

= 100 mH

L

4

= 220 mH

R [

Ω

]

Wskazówki do realizacji

Uczniowie pracują w grupach dwuosobowych. Czas wykonania ćwiczenia ustala

nauczyciel: 15 min. Podczas pracy zespołów nauczyciel zwraca uwagę na: prawidłowe
wykonanie połączeń w układzie pomiarowym, zapis pomiarów oraz trafność sformułowanych
wniosków po wykonaniu ćwiczenia.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

14

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę i elementy,
3) połączyć obwód elektryczny,
4) wykonać pomiar rezystancji cewek omomierzem,
5) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

cyfrowy multimetr,

−

cewki: L = 10 mH, L = 33 mH, L =100 mH, L =200 mH,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiar indukcyjności metodą rezonansową, elementów zaproponowanych

przez nauczyciela.

Rysunek do ćwiczenia 3. Układ do pomiaru indukcyjności metodą rezonansową

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

Lp. f

r

[Hz]

L [mH]

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w grupach dwuosobowych. Czas wykonania ćwiczenia 90 min.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę i elementy,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go sygnałem sinusoidalnie zmienny o U = 1V,
4) zmieniając częstotliwość od 100 Hz do 100 kHz,
5) określić częstotliwość rezonansową f

r,

przy której wskazanie woltomierza jest

największe,

6) obliczyć wartość indukcyjności każdej z badanych cewek na podstawie wzoru:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

15

C

f

4

1

L

2

2

⋅

⋅

⋅

=

r

π

7) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator funkcyjny,

−

częstościomierz,

−

multimetr analogowy,

−

kondensator C = 22 nF,

−

cewki L = 10 mH, L = 33 mH, L = 100 mH, L = 220 mH,

−

rezystor R = 100

Ω

/2 W,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

16

5.3. Właściwości i parametry charakterystyczne dla prądu

przemiennego jednofazowego i trójfazowego

5.3.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz częstotliwość rezonansową obwodu, w którym wystąpił rezonans równoległy, jeśli

dane są następujące wielkości: C = 1 μF, L = 10 H.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują samodzielnie. Podczas pracy ucznia nauczyciel zwraca uwagę na

zastosowanie prawidłowych wzorów. Czas wykonania zadania 15 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) skorzystać z wzoru f

r

=

C

L

2π

1

⋅

⋅

,

2) obliczyć częstotliwość rezonansową f

r

.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie.

Wyposażenie stanowiska pracy

–

poradnik dla ucznia,

–

kalkulator,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Cewkę o indukcyjności L = 0,127 H i rezystancji R

1

= 5 Ω włączono w szereg

z rezystorem o rezystancji R

2

= 25 Ω na napięcie sinusoidalne o wartości skutecznej

U = 230 V i częstotliwości f = 50 Hz. Obliczyć prąd pobierany z sieci moce: czynną i pozorną
oraz współczynnik mocy danego układu szeregowego.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują samodzielnie. Trzech uczniów, którzy najszybciej wykonają zadanie,

oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za rozwiązane zadanie. Czas
wykonania zadania 15 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć rezystancję całkowitą,
2) obliczyć reaktancję indukcyjną,
3) obliczyć impedancję układu szeregowego,
4) obliczyć wartość skuteczną prądu,

5) obliczyć współczynnik mocy cosφ =

Z

R

,

6) obliczyć moc: czynną, bierną i pozorną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

17

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

poradnik dla ucznia,

−

kalkulator,

−

zeszyt,

−

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 3

Wykonaj pomiar częstotliwości oraz okresu napięcia sinusoidalnie zmiennego za pomocą

oscyloskopu i częstościomierza.

Rysunek do ćwiczenia 3. Układ do pomiaru częstotliwości i okresu napięcia sinusoidalnie zmiennego

oscyloskopem i częstościomierzem

Tabela wyników pomiarów i obliczeń.

Lp. L

x

[działki] C

x

[ms/działki] T

x

[ms] f

x

[Hz] Wskazanie częstościomierza [Hz]

L

x

wartość okresu z oscylogramu; C

x

współczynnik odchylania poziomego oscyloskopu.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Czas wykonania ćwiczenia ustala

nauczyciel: 20 min. Podczas pracy zespołów nauczyciel zwraca uwagę na: prawidłowe
wykonanie połączeń w układzie pomiarowym, odczyt wartości oscyloskopu, zapisy wyników
pomiarów, obliczenia wartości okresu i częstotliwości oraz trafności sformułowanych
wniosków po wykonaniu ćwiczenia. Istotny jest właściwy dobór mierników i zakresów
pomiarowych oraz prawidłowy odczyt ich wskazań. Szczególną uwagę należy zwrócić na
przestrzeganie przepisów BHP podczas pracy. Połączony układ pomiarowy musi sprawdzić
nauczyciel, zanim zostanie włączone zasilanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go napięciem sinusoidalnie zmiennym,
4) wykonać pomiary częstotliwości napięcia sinusoidalnie zmiennego, częstościomierzem,
5) przerysować zaobserwowane oscylogramy, a wyniki pomiarów zapisać w tabeli,
6) obliczyć wartości T

x

, f

x

na podstawie wzorów:

x

x

x

C

L

T

=

x

x

T

1

f

=

7) porównać obliczone wartości częstotliwości U ze wskazaniami częstościomierza,
8) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

18

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

generator funkcyjny,

−

częstościomierz,

−

oscyloskop,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

Ćwiczenie 4

Zbadaj obwód szeregowy RLC.

Rysunek do ćwiczenia 4. Układ do badania obwodu szeregowego RLC

Tabela wyników pomiarów i obliczeń

f[kHz]

0,1

0,5

1

3

5

7

9

I [mA]

U

R

[V]

U

C

[V]

U

L

[V]

X

L

[

Ω

]

X

C

[

Ω

]

Z[

Ω

]

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w zespołach dwuosobowych. Czas wykonania ćwiczenie 135 min.

Podczas pracy zespołów nauczyciel zwraca uwagę na: prawidłowe wykonanie połączeń
w układzie pomiarowym, zapisy wyników pomiarów, obliczenia wartości częstotliwości
rezonansowej fr, reaktancji pojemnościowej X

C

, indukcyjnej X

L

i impedancji Z oraz trafność

sformułowanych wniosków po wykonaniu ćwiczenia. Kluczowe w ćwiczeniu jest
wyznaczenie charakterystyk impedancji Z, reaktancji pojemnościowej X

C

i indukcyjnej X

L

oraz napięcia U

R

na rezystorze, napięcia U

C

na kondensatorze i napięcia U

L

na cewce

w funkcji częstotliwości.

Istotny jest właściwy dobór mierników i zakresów pomiarowych oraz prawidłowy odczyt

ich wskazań. Szczególną uwagę, należy zwrócić na przestrzeganie przepisów bezpieczeństwa
i higieny pracy podczas pracy oraz zaangażowanie w wykonywanie ćwiczenia wszystkich
członków zespołu. Połączony układ pomiarowy musi sprawdzić nauczyciel, zanim zostanie
włączone napięcie zasilania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

19

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go,
4) wykonać pomiary prądu I, napięcia U

R

na rezystorze, U

C

na kondensatorze i U

L

na

cewce,

5) obliczyć wartości reaktancji pojemnościowej X

C

, reaktancji: indukcyjnej X

L

i impedancji

z obwodu z zależności:

C

f

2

1

X

⋅

⋅

⋅

=

π

C

,

L

f

2

X

⋅

⋅

⋅

=

π

L

,

2

2

)

X

(X

R

Z

C

L

−

+

=

.

6) wyznaczyć charakterystyki impedancji Z, reaktancji pojemnościowej X

C

, indukcyjnej X

L

,

oraz napięć U

R

na rezystorze, U

C

na kondensatorze i U

L

na cewce w funkcji

częstotliwości,

7) odczytać z otrzymanych wykresów wartość częstotliwości rezonansowej fr,
8) obliczyć wartość częstotliwości rezonansowej f

r

na podstawie zależności:

LC

2

1

f

⋅

⋅

=

π

r

9) porównać wartości f

r

otrzymane z wykresów i obliczeń,

10) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenie praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy:

−

generator funkcyjny,

−

częstościomierz,

−

2 multimetry cyfrowe i multimetr analogowy,

−

rezystor R = 470

Ω

/2 W,

−

cewka L = 33 mH ,

−

kondensator C = 47 nF/250 V,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

20

5.4. Filtry częstotliwościowe

5.4.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Filtr dolnoprzepustowy RL o rezystancji równej 2,2 kΩ ma częstotliwość graniczną

f

g

= 500 Hz. Oblicz wartość indukcyjności cewki filtra.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują indywidualnie. Trzech pierwszych uczniów, którzy najszybciej

wykonają zadanie, oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za
rozwiązane zadanie. Czas wykonania zadania 15 minut.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) skorzystać z wzoru L =

g

f

2π

R

⋅

,

2) obliczyć indukcyjność cewki.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

–

poradnik dla ucznia,

–

kalkulator,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Zbadaj filtr dolnoprzepustowy RC.

Rysunek do ćwiczenia 2. Układ do badania filtra dolnoprzepustowego RC

Tabela wyników pomiarów i obliczeń

f[Hz]

40

80

100

200

400

800

1 k

2 k

4 k

8 k

10 k 20 k

U

we

[V]

U

wy

[V]

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w grupach po 2-3 osobowych. Czas wykonania ćwiczenia 90 min.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

21

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) skompletować potrzebną aparaturę i elementy,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go sygnałem napięcie sinusoidalnie zmiennym

o U = 1 V i częstotliwościach zmienianych w zakresie od 40 Hz do 20 kHz,

4) wykonać pomiarów napięcia U

we

na wejściu układu i U

wy

na jego wyjściu,

5) wyznaczyć charakterystykę częstotliwościową badanego filtra,
6) określić wartość częstotliwości granicznej f

0

oraz pasmo przepustowe filtra.

7) obliczyć stałą czasową

τ badanego obwodu z zależności:

C

R

⋅

=

τ

i na jej podstawie

ponownie określają częstotliwość graniczną f

g

τ

π

2

1

⋅

⋅

=

,

8) porównać obie wartości częstotliwości granicznej f

g

9) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

generator funkcyjny,

−

dwa multimetry cyfrowe,

−

częstościomierz,

−

dwa rezystory R = 470 Ω/2 W,

−

kondensator C = 0,22μF/400 V,

−

materiały i przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

22

5.5. Transformator

5.5.1. Materiał nauczania

Ćwiczenie 1

Moc znamionowa transformatora na napięcie 5000/400 V wynosi 4 kVA.Współczynniki

mocy mają wartość: cosφ

1

= 0,85 i cosφ

2

=0,81. Sprawność transformatora wynosi 93 %.

Oblicz moc czynną po stronie wtórnej transformatora oraz straty mocy.

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują samodzielnie. Trzech uczniów, którzy najszybciej wykonają zadanie,

oddaje zeszyty do sprawdzenia nauczycielowi. Otrzymują oceny za poprawne rozwiązane
zadanie. Czas wykonania zadania 15 minut.

Uwaga: Jeśli proponowane przez ucznia rozwiązanie jest błędne, nie otrzymuje on oceny

negatywnej. Po upływie wyznaczonego czasu na wykonanie ćwiczenia pozostali uczniowie
przedstawiają rozwiązanie zadania.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć moc czynną po stronie wtórnej P

2

,

2) obliczyć straty mocy ΔP.

Zalecane metody nauczania-uczenia się:

−

ćwiczenia.

Wyposażenie stanowiska pracy

–

poradnik dla ucznia,

–

kalkulator,

–

zeszyt, przybory do pisania,

–

literatura wskazana przez nauczyciela.

Ćwiczenie 2

Wykonaj badania transformatora jednofazowego.

Rysunek do ćwiczenia 2. Układ do badania transformatora jednofazowego

Tabele wyników pomiarów i obliczeń

U

1SS

[V]

U

2SS

[V]

I

1

[mA]

I

2

[mA]

N

1

N

2

R

0

[k

Ω

]

P

1

[mW]

P

2

[mW]

η

%

υ

1700 1700

∞

1700 1700

0,1

1700 1700

1

1700 1700

4,7

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

23

1700

850

1

850

1700

1

Wskazówki do realizacji
Uczniowie pracują w dwuosobowych zespołach. Czas wykonania ćwiczenia ustala

nauczyciel: 60 min. Podczas pracy zespołów nauczyciel zwraca uwagę na: prawidłowe
wykonanie połączeń w układzie pomiarowym, obliczenia mocy pobranej przez uzwojenie
pierwotne transformatora P

1,

oddanej przez uzwojenie wtórne P

2

, sprawność transformatora,

przekładni zwojowej oraz trafności sformułowanych wniosków po wykonaniu ćwiczenia.
Istotny jest właściwy dobór mierników i zakresów pomiarowych oraz prawidłowy odczyt ich
wskazań. Szczególną uwagę należy zwrócić na przestrzeganie przepisów BHP podczas pracy.
Połączony układ pomiarowy musi sprawdzić nauczyciel, zanim zostanie włączone zasilanie.

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zanalizować schemat pomiarowy,
2) dobrać (skompletować) potrzebną aparaturę i elementy,
3) połączyć obwód elektryczny i zasilić go sygnałem sinusoidalnie zmiennym wartości

międzyszczytowej U

ss

= 6 V i f = 1 kHz,

4) wykonać pomiary napięcia i prądu po stronie pierwotnej układu i po stronie wtórnej

zmieniając liczbę uzwojeń N

1

i N

2

oraz wartość rezystancji obciążenia R

0

powtórzyć

pomiary po włożeniu między rdzeń transformatora izolatora (kawałka papieru),

5) obliczyć moc pobraną przez uzwojenie pierwotne transformatora P

1

, moc oddana przez

uzwojenie wtórne P

2

, sprawność transformatora

η

%

i przekładnię zwojową

υ

według

zależności:

1

1

1

U

I

P

⋅

=

;

2

2

2

U

I

P

⋅

=

;

η

%

%

100

P

P

1

2

⋅

=

;

υ

1

2

N

N

=

.

6) oszacować dokładność pomiarów i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

−

ćwiczenia praktyczne.

Wyposażenie stanowiska pracy

−

multimetr analogowy i cyfrowy,

−

generator funkcyjny,

−

oscyloskop dwukanałowy,

−

cewki z rdzeniem ferromagnetycznym L = 70 mH o liczbie zwojów N

1

= 850,

L = 140 mH o liczbie zwojów N

2

= 1700,

−

rezystor R = 100 Ω/2 W, R = 4,7 kΩ/1 W, R = 1 kΩ/1 W,

−

literatura wskazana przez nauczyciela,

−

materiały i przybory do pisania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

24

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego

Test 1
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Badanie i pomiary obwodów
prądu przemiennego”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania 1–16 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 17–20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomy podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 11 zadań z poziomy podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu
ponadpodstawowego,

Klucz odpowiedzi: 1. c, 2. b, 3. a, 4. c, 5. c, 6. c, 7. c, 8. a, 9. b, 10. b, 11. b,
12. c, 13. c, 14. d, 15. c, 16. b, 17. c, 18. d, 19. b, 20. b.

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1

Rozpoznać charakterystykę
częstotliwościową filtra zaporowego

A

P

c

2

Rozpoznać rodzaj układu trójfazowego,
sposób połączenia

A

P

b

3

Rozróżnić poszczególne stany pracy
w transformatorze

B

P

a

4

Wyjaśnić oznaczenia transformatora

A

P

c

5

Rozróżnić symbol transformatora
stosowanego w schemacie jednoliniowym

B

P

c

6

Zinterpretować przebiegi obserwowane na
oscyloskopie i obliczyć częstotliwość
przebiegu sinusoidalnie zmiennego

C

P

a

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

25

7

Rozpoznać schemat filtra zaporowego

A

P

a

8

Znać oznaczenie ε

r

A

P

a

9

Określić wpływ obecności rdzenia w cewce
na jej indukcyjność

C

P

b

10

Rozpoznać wykres zależności wartości
natężenia prądu i częstotliwości
w obwodzie równoległym RLC

B

P

b

11

Obliczyć ładunek zgromadzony na
kondensatorach

B

P

b

12

Oszacować wartość reaktancji indukcyjnej

A

P

c

13

Rozróżnić urządzenia elektryczne

B

P

c

14

Objaśnić zależności w stanie rezonansu
obwodu zawierającego elementy
R, L i C

B

P

d

15

Określić wzór mocy czynnej

A

P

c

16

Określić maksymalny błąd względny
pomiaru

B

P

b

17

Określić ile wynosi indukcyjność cewki

C

PP

c

18

Określić jaką moc czynną pobiera ten układ

C

PP

d

19

Wyznaczyć jaka jest amplituda napięcia
zasilającego ten obwód

C

PP

b

20

Określić jakie jest wskazanie woltomierza
V

2

C

PP

b

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

26

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu, z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

2. Omów z uczniami cel stosowania pomiaru dydaktycznego.
3. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.
4. Przeprowadź z uczniami próbę udzielania odpowiedzi na typy zadań testowych, jakie

będą w teście.

5. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
6. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
7. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, określ czas przeznaczony

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
11. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
12. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskich wyników przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 17–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

27

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Rysunek przedstawia charakterystykę częstotliwościową filtra

a) górnoprzepustowego.
b) zaporowego.
c) pasmowego.
d) dolnoprzepustowego.

2. Rysunek przedstawia układ połączeń

a) w gwiazdę.
b) w trójkąt.
c) w zygzak.
d) w trójkąt–gwiazdę.

3. Schemat przedstawia

a) transformator w stanie jałowym.
b) transformator w stanie zwarcia.
c) transformator w stanie obciążenia.
d) schemat zastępczy transformatora.

4. Uzwojenie strony wtórnej oznaczamy

a) U

2.

b) I

2.

c) N

2.

d) P

2.

5. Symbol przedstawiający transformator na schemacie jednoliniowym to

a)

b)

c)

d)

6. Z ekranu oscyloskopu odczytano wartość odpowiadającą okresowi przebiegu

sinusoidalnie zmiennego, która wynosi 4 działek. Współczynnik odchylania poziomego
C

x

wynosi 200 ms/działkę, częstotliwość f badanego przebiegu wynosi

a) 125 Hz.
b) 250 Hz.
c) 1250 Hz.
d) 2500 Hz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

28

7. Rysunek przedstawia schemat filtra

a) górnoprzepustowego.
b) pasmowego LC.
c) aktywnego.
d) dolnoprzepustowego

.

8. ε

r

oznacza

a) przenikalność elektryczna względna środowiska.
b) przenikalność elektryczna próżni.
c) przenikalność elektryczna.
d) ładunek elektryczny.

9. Obecność rdzenia ferromagnetycznego wewnątrz cewki powoduje:

a) spadek wartości indukcyjności cewki.
b) wzrost wartości indukcyjności cewki.
c) wzrost wartości natężenia prądu w obwodzie.
d) spadek wartości natężenia prądu w obwodzie.

10. Wykres który przedstawia zależność wartości natężenia prądu od częstotliwości

w obwodzie szeregowym RLC to

a)

b)

c)

d)

11. Układ szeregowy kondensatorów o pojemnościach C

1

=1,5 μF i C

2

= 4,7 μF jest ładowany

w czasie t = 1,2s prądem o natężeniu 3 mA. Ładunek zgromadzony na kondensatorach
wynosi
a) 2,6 mAs.
b) 3,6 mAs.
c) 3,9 mAs.
d) 4,6 mAs.

12. Reaktancja indukcyjna wraz ze wzrostem częstotliwości

a) maleje.
b) oscyluje.
c) rośnie.
d) nie zmienia się.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

29

13. Urządzenie, które zamienia energię elektryczną na elektryczną to

a) prądnica.
b) silnik.
c) transformator.
d) generator.

14. W stanie rezonansu obwodu zawierającego elementy R, L i C zachodzi następująca

zależność
a) obwód ma charakter indukcyjny i pojemnościowy.
b) napięcia na wszystkich elementach są jednakowe.
c) prądy płynące przez wszystkie elementy są jednakowe.
d) odwód ma charakter czysto rezystancyjny.

15. Moc czynną prądu jednofazowego określa wzór

a) Q = U

ϕ

sin

I

⋅

⋅

b) P = 3 U

ϕ

cos

I

⋅

c) P =

ϕ

cos

I

U

⋅

⋅

d) Q = 3 U

ϕ

sin

I

⋅

⋅

16. Woltomierz o zakresie pomiarowym 100 V i kasie dokładności 1 wskazuje 50 V.

Maksymalny błąd względny pomiaru wynikający z klasy miernika wynosi
a) 5%.
b) 2%.
c) 1,0%.
d) 0,5%.

Rysunek do zadania od 17 do 20.
Oblicz obwód i na jego podstawie rozwiąż zadania:

17. Indukcyjność cewki zastosowanej w podanym obwodzie wynosi

a) 5 H.
b) 15 H.
c) 200 mH.
d) 500 mH.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

30

18. Układ pobiera moc czynną

a) 150 W.
b) 199 W.
c) 250 W.
d) 281 W.

19. Amplituda napięcia zasilającego obwód wynosi

a) 150,1 V.
b) 311,1 V.
c) 156,5 V.
d) 355,4 V.

20. Wskazanie woltomierza V

2

wynosi

a) 17,7 V.
b) 53 V.
c) 38,5 V.
d) 60 V.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

31

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1

a

b

c

d

2

a

b

c

d

3

a

b

c

d

4

a

b

c

d

5

a

b

c

d

6

a

b

c

d

7

a

b

c

d

8

a

b

c

d

9

a

b

c

d

10

a

b

c

d

11

a

b

c

d

12

a

b

c

d

13

a

b

c

d

14

a

b

c

d

15

a

b

c

d

16

a

b

c

d

17

a

b

c

d

18

a

b

c

d

19

a

b

c

d

20

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

32

Test 2
Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Badanie i pomiary obwodów
prądu przemiennego”

Test składa się z 20 zadań, z których:

−

zadania 1–16 są z poziomu podstawowego,

−

zadania 17–20 są z poziomu ponadpodstawowego.

Punktacja zadań 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak

uczeń otrzymuje 0 punktów.

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące
oceny szkolne:

−

dopuszczający – za rozwiązanie co najmniej 9 zadań z poziomu podstawowego,

−

dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 11 zadań z poziomu podstawowego,

−

dobry – za rozwiązanie 16 zadań, w tym co najmniej 2 z poziomu ponadpodstawowego,

−

bardzo dobry – za rozwiązanie 18 zadań, w tym co najmniej 3 z poziomu
ponadpodstawowego,

Klucz odpowiedzi: 1. b, 2. c, 3. a, 4. a, 5. c, 6. d,7. c, 8. a, 9. d, 10. d, 11. c,
12. b, 13. c, 14. a, 15. b, 16. b, 17. a, 18. c 19. d, 20. a

Plan testu

Nr

zad.

Cel operacyjny
(mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria

celu

Poziom

wymagań

Poprawna

odpowiedź

1

Zinterpretować przebiegi obserwowane na
oscyloskopie i obliczyć wartość skuteczną
napięcia

C

P

b

2

Rozróżnić poszczególne stany pracy
w transformatorze

B

P

c

3

Określić wzór mocy biernej

B

P

a

4

Rozpoznać rodzaj układu trójfazowego,
sposób połączenia

C

P

a

5

Rozróżnić metody uzyskania stanu
rezonansu w obwodzie

C

P

c

6

Rozpoznać charakterystykę
częstotliwościową filtra zaporowego

A

P

d

7

Obliczyć pojemność zastępczą
kondensatorów

C

P

c

8

Rozpoznać schemat filtra
górnoprzepustowego

A

P

a

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

33

9

Rozpoznać rodzaj urządzenia

B

P

d

10

Dobrać przyrząd pomiarowy do pomiaru
rezystancji cewek

B

P

d

11

Rozpoznać wykres zależności wartości
natężenia prądu i częstotliwości w obwodzie
równoległym RLC

C

P

c

12

Wyjaśnić oznaczenia literowe transformatora

A

P

b

13

Rozpoznać (schemat) układu do pomiaru
indukcyjności wzajemnej cewek
sprzężonych magnetycznie

B

P

c

14

Scharakteryzować jednostkę natężenia pola
elektrycznego

A

P

a

15

Obliczyć natężenie prądu

B

P

b

16

Określić wskazania mierników w układzie
do pomiaru pojemności metodą rezonansową

B

P

b

17

Określić wskazanie amperomierza

C

PP

a

18

Obliczyć ile wynosi moc czynna pobierana
przez układ

C

PP

c

19

Obliczyć pojemność kondensatora

C

PP

d

20

Określić przy jakiej częstotliwości napięcia
w gałęzi wystąpi rezonans

C

PP

a

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

34

Przebieg testowania

Instrukcja dla nauczyciela

1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu, z co najmniej jednotygodniowym

wyprzedzeniem.

2. Omów z uczniami cel stosowania pomiaru dydaktycznego.
3. Zapoznaj uczniów z rodzajem zadań podanych w zestawie oraz z zasadami punktowania.
4. Przeprowadź z uczniami próbę udzielania odpowiedzi na takie typy zadań testowych,

jakie będą w teście.

5. Omów z uczniami sposób udzielania odpowiedzi (karta odpowiedzi).
6. Zapewnij uczniom możliwość samodzielnej pracy.
7. Rozdaj uczniom zestawy zadań testowych i karty odpowiedzi, podaj czas przeznaczony

na udzielanie odpowiedzi.

8. Postaraj się stworzyć odpowiednią atmosferę podczas przeprowadzania pomiaru

dydaktycznego (rozładuj niepokój, zachęć do sprawdzenia swoich możliwości).

9. Kilka minut przed zakończeniem sprawdzianu przypomnij uczniom o zbliżającym się

czasie zakończenia udzielania odpowiedzi.

10. Zbierz karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych.
11. Sprawdź wyniki i wpisz do arkusza zbiorczego.
12. Przeprowadź analizę uzyskanych wyników sprawdzianu i wybierz te zadania, które

sprawiły uczniom największe trudności.

13. Ustal przyczyny trudności uczniów w opanowaniu wiadomości i umiejętności.
14. Opracuj wnioski do dalszego postępowania, mającego na celu uniknięcie niepowodzeń

dydaktycznych – niskie wyniki przeprowadzonego sprawdzianu.

Instrukcja dla ucznia

1. Przeczytaj uważnie instrukcję.
2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi.
3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych.
4. Test zawiera 20 zadań o różnym stopniu trudności. Wszystkie zadania są zadaniami

wielokrotnego wyboru i tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa.

5. Udzielaj odpowiedzi tylko na załączonej karcie odpowiedzi – zaznacz prawidłową

odpowiedź znakiem X (w przypadku pomyłki należy błędną odpowiedź zaznaczyć
kółkiem, a następnie ponownie zakreślić odpowiedź prawidłową).

6. Pracuj samodzielnie, bo tylko wtedy będziesz miał satysfakcję z wykonanego zadania.
7. Kiedy udzielenie odpowiedzi będzie Ci sprawiało trudność, wtedy odłóż jego

rozwiązanie na później i wróć do niego, gdy zostanie Ci czas wolny. Trudności mogą
przysporzyć Ci zadania: 17–20, gdyż są one na poziomie trudniejszym niż pozostałe.
Przeznacz na ich rozwiązanie więcej czasu.

8. Na rozwiązanie testu masz 90 minut.

Powodzenia

Materiały dla ucznia:

−

instrukcja,

−

zestaw zadań testowych,

−

karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

35

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH

1. Z ekranu oscyloskopu odczytano wartość odpowiadającą napięciu maksymalnemu,

przebiegu sinusoidalnie zmiennego, która wynosi 3 działki. Współczynnik odchylania
pionowego C

y

wynosi 0,5 V/działkę, napięcie skuteczne U badanego przebiegu wynosi

a)

2

3

2

⋅

[V].

b)

2

2

3

⋅

[V].

c)

2

3

⋅

[V].

d)

2

6

⋅

[V].

2. Rysunek przedstawia schemat zastępczy transformatora

a) w dowolnym stanie pracy.
b) w stanie obciążenia.
c) w stanie zwarcia.

d) w stanie jałowym.

3. Który z poniższych wzorów określa moc bierną prądu trójfazowego

a) Q = 3

ϕ

sin

I

U

⋅

⋅

⋅

.

b) Q = 3U

f

I

f

.

c) P = 3

ϕ

cos

I

U

⋅

⋅

⋅

.

d) S = 3

I

U

⋅

⋅

.

4. Rysunek przedstawia układ połączeń

a) w gwiazdę.
b) w trójkąt.

c) w zygzak.
d) w trójkąt – gwiazdę.

5. Która z podanych metod uzyskania stanu rezonansu w obwodzie jest nieskończona

a) zmiana wartości częstotliwości napięcia zasilającego.
b) zmiana wartości pojemności w obwodzie.
c) zmiana wartości indukcyjności w obwodzie.
d) zmiana wartości rezystancji w obwodzie.

6. Rysunek przedstawia charakterystykę częstotliwościową filtra

a) górnoprzepustowego.

b) zaporowego.

c) pasmowego.
d) dolnoprzepustowego.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

36

7. Trzy kondensatory, każdy o pojemności C = 22 nF, są połączone szeregowo. Ile wynosi

pojemność zastępcza tego układu
a) 9 nF.
b) 8,33 nF.
c) 7,33 nF.
d) 3,5 nF.

8. Rysunek przedstawia schemat filtra

a) górnoprzepustowego.
b) zaporowego.
c) pasmowego.
d) dolnoprzepustowego.

9. Co to za urządzenie?

a) transformator bezpieczeństwa.
b) transformator spawalniczy.
c) transformator sieciowy.
d) transformator energetyczny.

10. Pomiar rezystancji cewek można dokonać za pomocą

a) amperomierz.
b) woltomierz.
c) watomierz.
d) omomierz.

11. Który z wykresów przedstawia zależność wartości natężenia prądu od częstotliwości w

obwodzie równoległym RLC

a)

b)

c)

d)

12. Jak oznaczamy liczbę zwojów w uzwojeniu pierwotnym?

a) I

1.

b) N

1.

c) U

1

.

d) E

1.

13. Schemat z rysunku przedstawia układ do pomiaru

a) rezystancji cewki.
b) indukcyjności metodą techniczną.
c) indukcyjności wzajemnej cewek sprzężonych.
d) indukcyjności metodą rezonansową.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

37

14. Jednostką natężenia pola elektrycznego jest

a)

1

m

V

.

b) 1 A.
c) 1 Ω.
d) 1 V.

15. Jaki jest prąd pierwotny transformatora, jeśli po stronie wtórnej wynosi on 17 A.

Uzwojenie pierwotne N

1

= 1080 zwojów, a uzwojenie wtórne N

2

= 52 zwoje.

a) 0,5 A.
b) 0,82 A.
c) 1 A.
d) 1,25 A.

16. Rysunek przedstawia schemat układu do pomiaru pojemności metodą rezonansową. Przy

rezonansie woltomierz wskaże:
a) wartość minimalną.
b) wartość maksymalną.
c) 0 V.
d) 2,5 V.

Przeanalizuj obwód i na jego podstawie rozwiąż zadania:















17. Jakie jest wskazanie amperomierza A

1

a) 1 A.
b) 0,9 A.
c) 0,7 A.
d) 0,5 A.

18. Ile wynosi moc czynna pobierana przez powyższy układ

a) 300 W.
b) 156 W.
c) 100 W.
d) 56 W.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

38

19. Jaką pojemność musiałby mieć kondensator C

1

, aby moc pozorna układu była równa

mocy czynnej tego układu
a) 1671 μF.
b) 888 μF.
c) 53 μF.
d) 6,4 μF.

20. Przy jakiej częstotliwości napięcia zasilającego w gałęzi z elementami L

2

, C

2

wystąpi

rezonans
a) 60,2 Hz.
b) 100 Hz.
c) 150,8 Hz.
d) 387,2 Hz.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

39

KARTA ODPOWIEDZI

Imię i nazwisko ……………………………………………………..

Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego

Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr

zadania

Odpowiedź

Punkty

1.

a

b

c

d

2.

a

b

c

d

3.

a

b

c

d

4.

a

b

c

d

5.

a

b

c

d

6.

a

b

c

d

7.

a

b

c

d

8.

a

b

c

d

9.

a

b

c

d

10.

a

b

c

d

11.

a

b

c

d

12.

a

b

c

d

13.

a

b

c

d

14.

a

b

c

d

15.

a

b

c

d

16.

a

b

c

d

17.

a

b

c

d

18.

a

b

c

d

19.

a

b

c

d

20.

a

b

c

d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

40

7. LITERATURA

1. Bolkowski S.: Podstawy elektrotechniki. WSiP, Warszawa 1995
2. Goźlińska E.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 1995
3. Kurdziel R.: Elektrotechnika dla ZSZ, cz. I i II. WSiP, Warszawa 1995
4. Kuźniarki A.: Pracownia elektryczna dla ZSZ. PWSZ, Włocławek 1972
5. Morusek A.: Urządzenia elektroniczne dla ZSZ, cz. II. WSiP, Warszawa
6. Nowicki J.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla ZSZ. WSiP, Warszawa 1999
7. Orlik W.: Egzamin kwalifikacyjny elektryka. Wydawnictwo „KABe”, Krosno 1999
8. Praca zbiorowa: Poradnik elektryka. WSiP, Warszawa 1995
9. Stein Z.: Maszyny elektryczne. WSiP, Warszawa 1995
10. www.pl.wikipedia.org


Literatura metodyczna
1. Krogulec-Sobowiec M., Rudziński M.: Poradnik dla autorów pakietów edukacyjnych.

KOWEZiU, Warszawa 2003

2. Niemierko B.: Pomiar wyników kształcenia zawodowego. Biuro Koordynacji Kształcenia

Kadr, Fundusz Współpracy, Warszawa 1997

3. Szlosek F.: Wstęp do dydaktyki przedmiotów zawodowych. Instytut Technologii

Eksploatacji, Radom 1998