plik


MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ Artur Bielawski Joanna Mrwka Wykonywanie badaD i pomiarw obwodw prdu staBego 725[02].O1.01 Poradnik dla ucznia Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy Radom 2006  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego Recenzenci: mgr in|. Anna Grska mgr in|. Beata Mitus Opracowanie redakcyjne: mgr in|. Joanna Mrwka Konsultacja: mgr in|. Andrzej Zych Korekta: Poradnik stanowi obudow dydaktyczn programu jednostki moduBowej 725[02].O1.01  Wykonywanie badaD i pomiarw obwodw prdu staBego zawartego w moduBowym programie nauczania dla zawodu monter sieci i urzdzeD telekomunikacyjnych. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji  PaDstwowy Instytut Badawczy, Radom 2006  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 1 SPIS TREZCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstpne 5 3. Cele ksztaBcenia 6 4. MateriaB nauczania 7 4.1. Podstawowe wielko[ci i jednostki elektryczne 7 4.1.1. MateriaB nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzajce 11 4.1.3. wiczenia 11 4.1.4. Sprawdzian postpw 12 4.2. yrdBa prdu i napicia staBego 13 4.2.1. MateriaB nauczania 13 4.2.2. Pytania sprawdzajce 16 4.2.3. wiczenia 16 4.2.4. Sprawdzian postpw 18 4.3. Pomiary podstawowych wielko[ci elektrycznych w obwodach prdu staBego 19 4.3.1. MateriaB nauczania 19 4.3.2. Pytania sprawdzajce 22 4.3.3. wiczenia 22 4.3.4. Sprawdzian postpw 23 4.4. UkBady regulacji napicia i prdu 24 4.4.1. MateriaB nauczania 24 4.4.2. Pytania sprawdzajce 29 4.4.3. wiczenia 29 4.4.4. Sprawdzian postpw 31 4.5. Bilans moc w obwodach prdu staBego 32 4.5.1. MateriaB nauczania 32 4.5.2. Pytania sprawdzajce 35 4.5.3. wiczenia 35 4.5.4. Sprawdzian postpw 37 4.6. OddziaBywanie prdu na organizm ludzki 38 4.6.1. MateriaB nauczania 38 4.6.2. Pytania sprawdzajce 46 4.6.3. wiczenia 46 4.6.4. Sprawdzian postpw 47 5. Sprawdzian osigni 48 6. Literatura 53  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 2 1. WPROWADZENIE Poradnik ten pomo|e Ci w przyswajaniu wiedzy o obwodach prdu staBego, ich wBa[ciwo[ciach oraz w ksztaBtowaniu umiejtno[ci rozpoznawaniu materiaBw elektrycznych. Poradnik zawiera: - wykaz literatury, z jakiej mo|esz korzysta podczas nauki, - wykaz umiejtno[ci, jakie powiniene[ mie przed przystpieniem do nauki w wybranym przez Ciebie zawodzie, - wykaz umiejtno[ci, jakie uksztaBtujesz podczas pracy z tym poradnikiem, - materiaB nauczania- czyli wiadomo[ci dotyczce obwodw prdu staBego, - zestawy pytaD, ktre pomog Ci sprawdzi, czy opanowaBe[ podane tre[ci o obwodach prdu staBego, - wiczenia, ktre umo|liwi Ci nabycie umiejtno[ci praktycznych, - sprawdzian postpw - sprawdzian osigni. W materiale nauczania zostaBy omwione zagadnienia dotyczce podstawowych wielko[ci i jednostek elektrycznych, zrdBa prdu i napicia, regulacji napicia i prdu staBego, bilansu mocy i oddziaBywania prdu na organizm ludzki. Z rozdziaBem  Pytania sprawdzajce mo|esz zapozna si: - przed przystpieniem do rozdziaBu  MateriaB nauczania (poznasz przy okazji wymagania wynikajce z potrzeb zawodu), a po przyswojeniu wskazanych tre[ci, odpowiadajc na te pytania sprawdzisz stan swojej gotowo[ci do wykonania wiczenia, - po zapoznaniu si z rozdziaBem  MateriaB nauczania , aby sprawdzi stan swojej wiedzy, ktra bdzie Ci potrzebna do wykonania wiczenia. Kolejnym etapem poznawania obwodw prdu staBego bdzie wykonanie wiczeD, ktrych celem jest uzupeBnienie i utrwalenie informacji o poznanych zagadnieniach. Wykonujc wiczenia przedstawione w poradniku lub zaproponowane przez nauczyciela, poznasz podstawowe prawa elektrotechniki, materiaBy elektryczne, Bczenia elementw. Po wykonaniu wiczeD, sprawdz poziom swoich postpw rozwizujc test  Sprawdzian postpw , zamieszczony po wiczeniach. W tym celu: - przeczytaj uwa|nie pytania, - podaj odpowiedz wstawiajc X w odpowiednie miejsce ( w miejscu TAK je|eli Twoja odpowiedz jest pozytywna, w miejscu NIE je|eli odpowiedz na pytanie jest negatywna). Odpowiedzi NIE wskazuj na luki w Twojej wiedzy, informuj Ci rwnie|, jakiego materiaBu dobrze nie poznaBe[. Oznacza to powrt do tre[ci, ktre nie s dostatecznie opanowane. Poznanie przez Ciebie wszystkich lub okre[lonej cz[ci wiadomo[ci bdzie stanowiBo dla nauczyciela podstaw przeprowadzenia sprawdzianu poziomu przyswojonych wiadomo[ci i uksztaBtowanych umiejtno[ci. W tym celu nauczyciel posBu|y si  Zestawem zadaD testowych z r|nego rodzaju zadaniami.  Zestaw zadaD testowych zamieszczony jest w rozdziale 5, obejmujcym tak|e: - instrukcj, w ktrej omwiono tok postpowania podczas przeprowadzania sprawdzianu, - przykBadow kart odpowiedzi, w ktrej, w przeznaczonych miejscach wpisz odpowiedzi na pytania; bdzie to stanowi dla Ciebie trening przed sprawdzianem zaplanowanym przez nauczyciela.  BezpieczeDstwo i higiena pracy W czasie pobytu w pracowni musisz przestrzega regulaminw, przepisw bhp i higieny pracy oraz instrukcji przeciwpo|arowych, wynikajcych z rodzaju wykonywanych prac. Przepisy te poznasz podczas trwania nauki.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 3 Schemat ukBadu jednostek moduBowych  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 4 2. WYMAGANIA WSTPNE Przystpujc do realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie:  interpretowa podstawowe prawa dotyczce pola elektrycznego,  korzysta z r|nych zrdeB informacji,  efektywnie wspBdziaBa w zespole i pracowa w grupie,  uczestniczy w dyskusji, prezentacji,  stosowa prawa i zale|no[ci matematyczne opisujce wspBzale|no[ci midzy wielko[ciami fizycznymi,  stosowa r|ne metody i [rodki (symbole, rysunki, zdjcia itp.) w porozumiewaniu si na temat zagadnieD technicznych.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 5 3. CELE KSZTAACENIA W wyniku realizacji programu jednostki moduBowej powiniene[ umie:  sklasyfikowa materiaBy ze wzgldu na wBasno[ci elektryczne,  rozr|ni podstawowe wielko[ci elektryczne,  zastosowa podstawowe jednostki wielko[ci elektrycznych w ukBadzie SI,  zinterpretowa przedrostki przed nazwami jednostek,  przeliczy jednostki,  zastosowa podstawowe prawa elektrotechniki,  zinterpretowa podstawowe zjawiska z zakresu elektrotechniki wystpujce w obwodach prdu staBego,  rozr|ni typy opornikw,  rozpozna na podstawie wygldu oraz symbolu r|ne typy opornikw,  okre[li wpByw zmiany parametrw konstrukcyjnych opornika i temperatury na jego rezystancj,  obliczy rezystancj zastpcz opornikw poBczonych rwnolegle, szeregowo i w sposb mieszany,  rozpozna symbole zrdeB napicia i prdu staBego,  obliczy parametry zrdeB napicia poBczonych szeregowo i rwnolegle,  dokona analizy prostych ukBadw prdu staBego,  obliczy i oszacowa podstawowe wielko[ci elektryczne w ukBadach prdu staBego,  oceni wpByw zmian rezystancji na napicie, prd, moc,  okre[li warunki dopasowania odbiornika do zrdBa,  obsBu|y woltomierz, amperomierz prdu staBego oraz omomierz,  obsBu|y miernik uniwersalny,  dobra metod pomiaru,  dobra przyrzdy pomiarowe do pomiarw w ukBadach prdu staBego,  narysowa prosty ukBad pomiarowy,  zaplanowa pomiary w obwodach prdu staBego,  zorganizowa stanowisko pomiarowe,  poBczy ukBady prdu staBego zgodnie ze schematem,  dokona pomiarw podstawowych wielko[ci elektrycznych w ukBadach prdu staBego,  dokona regulacji napicia i prdu,  przeanalizowa i zinterpretowa wyniki pomiarw w ukBadach prdu staBego oraz wyciga wnioski praktyczne,  przedstawi wyniki w formie tabeli i wykresu,  odczyta informacj z tabeli lub wykresu,  oceni dokBadno[ pomiarw,  zademonstrowa efekty wykonywanych pomiarw,  przewidzie zagro|enia dla |ycia i zdrowia w czasie realizacji wiczeD,  udzieli pierwszej pomocy w przypadkach pora|enia prdem elektrycznym,  zastosowa procedur postpowania w sytuacji zagro|enia.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 6 4. MATERIAA NAUCZANIA 4.1. Podstawowe wielko[ci i jednostki elektryczne 4.1.1. MateriaB nauczania Elektrotechnika jest nauk obejmujc obszerny krg zjawisk elektrycznych i elektromagnetycznych wraz z ich zastosowaniem w |yciu codziennym i we wszystkich gaBziach techniki. Elektrotechnika jest we wszystkich dziedzinach |ycia gospodarczego spoBeczeDstw i w |yciu prywatnym czBowieka. W otaczajcym nas [wiecie spotykamy si z ciaBami fizycznymi i obserwujemy r|ne zjawiska fizyczne. Opisujemy je za pomoc wielko[ci fizycznych. Wielko[ci fizyczn nazywamy to wszystko, co mo|emy zmierzy, a wic dowoln cech ciaBa fizycznego lub zjawiska fizycznego. Wielko[ci fizyczne dzielimy na: wielko[ci podstawowe i wielko[ci pochodne. Aby zmierzy jakkolwiek wielko[ fizyczn, musimy zna jednostk miary tej wielko[ci. Ka|d wielko[ opisujemy podajc jej warto[ liczbow i jednostk. Jednostki miar dzielimy na jednostki podstawowe i jednostki pochodne. Metr, kilogram i sekunda s kolejno jednostkami podstawowymi. Jednostka prdko[ci  metr na sekund  jest jednostk pochodn. Dowoln wielko[ opisujemy podajc jej warto[ liczbow i jednostk; mwimy np.: dBugo[ izby szkolnej jest rwna osiem i pB metra. Warto[ liczbowa informuje nas, ile razy mierzona wielko[ jest wiksza od jednostki miary tej wielko[ci. Jednostki miar s zapisane w ukBadzie SI, ktry ma na celu stosowania takich samych jednostek miary na caBym [wiecie. Tabela 1. Jednostki miar ukBadu SI. Wielko[ Jednostka miary Nazwa Oznaczenie Temperatura kelwin K DBugo[ metr m Masa kilogram kg Czas sekunda s Prd amper A elektryczny Jednostki ukBadu SI s dla niektrych celw za du|e lub za maBe. Dlatego u|ywamy jednostek krotnych ( wielokrotnych lub podwielokrotnych) w stosunku do jednostek ukBadu SI. Aby otrzyma jednostk krotn, wprowadzamy do jednostki ukBadu SI mno|nik w postaci liczby 10 w odpowiedniej potdze caBkowitej, dodatniej lub ujemnej. Mno|niki zapasujemy za pomoc przedrostkw literowych przed oznaczeniem jednostek ukBadu SI.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 7 Tabela 2. Przedrostki i odpowiadajce im mno|niki Nazwa Oznaczenie Mno|nik przedrostka tera T 1012 = 1 000 000 000 000 giga G 109 = 1 000 000 000 mega M 106 = 1 000 000 kilo k 103 = 1 000 hekto h 102 = 100 deka da 101 = 10 decy d 10-1 = 0.1 centy c 10-2 = 0.01 mili m 10-3 = 0.001 mikro  10-6 = 0.000 001 nano n 10-9 = 0.000 000 001 piko p 10-12= 0.000 000 000 001 Budowa materii CiaBa, z ktrych zbudowane s midzy innymi wszelkie otaczajce nas przedmioty stanowi tzw. materi. Materia wystpuje najcz[ciej w postaci atomw lub czsteczek. Czsteczka jest to najmniejsza cz[ danej substancji, zdolna do samodzielnego istnienia i zachowujca cechy danej substancji. Czsteczki skBadaj si, co najmniej z dwch atomw. Ka|dy atom zbudowany jest czstek elementarnych: elektronw, protonw i neutronw. Elektrony i protony odznaczaj si wBasno[ciami elektrycznymi, maj one Badunki elektryczne. Wszystkie elektrony maj jednakowy Badunek elektryczny, rwnie| wszystkie protony maj jednakowy Badunek elektryczny. Aadunek elektryczny protonu i Badunek elektryczny elektronu wzajemnie si zobojtniaj. Aadunki elektronu maj znak minus (-) za[ Badunek protonu znak plus (+). W atomie warto[ dodatnich Badunkw i warto[ci ujemnych Badunkw wszystkich otaczajcych je elektronw s sobie rwne i dlatego atom w stanie normalnym jest elektrycznie obojtny. Je|eli atom pozbawimy, jednego elektronu, to nie bdzie on ju| elektrycznie obojtny, gdy| przewa|a w nim dodatki Badunek jdra. Je|eli natomiast w obrbie atomu znajdzie si przynajmniej jeden nadliczbowy elektron, to bdzie w nim przewa|aB Badunek ujemny. Taki atom nazywamy jonem. Jonem jest atom lub czsteczka przejawiajca Badunek elektryczny, a wic majca nadmiar lub niedobr elektronw [3]. WBasno[ci elektryczne materii MateriaBy elektryczne dzielimy na: przewodniki, nieprzewodniki, czyli dielektryki i pBprzewodniki. Przewodniki s to ciaBa przewodzce prd elektryczny, w ktrych odbywa si swobodny ruch czstek naBadowanych elektrycznie (elektronw lub jonw). Dielektryki s to ciaBa nie zawierajce elektronw swobodnych (elektrony swobodne  elektrony oderwane od atomu) a wic nie mogce przewodzi prdu elektrycznego. Dielektryki zwykle s pochodzenia mineralnego, np.: mika, szkBo, porcelana lub organicznego, np.: |ywica, wBkno. Dielektrykami s rwnie| ciaBa pBynne nie zwierajce jonw, np.: olej transformatorowy oraz gazy, np.: powietrze, wodr, dwutlenek wgla. PBprzewodniki s to materiaBy nie posiadajce elektronw swobodnych, cho w pewnych warunkach w materiale pBprzewodnikowym Badunek elektryczny mo|e by przenoszony. WBasno[ci materiaBw pBprzewodnikowych jest du|a zale|no[ ich wBasno[ci  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 8 elektrycznych od r|nych czynnikw, jak np.: temperatury, obecno[ci domieszek chemicznych, rodzaju obrbki cieplnej, o[wietlenia. Prawo Coulomba Aadunki elektryczne oddziaBuj na siebie, przejawia si to we wzajemnym przyciganiu lub odpychaniu Badunkw z pewn siB F, ktra jest wielko[ci wektorow, a wic ma odpowiedni warto[, kierunek i zwrot. Jednostk Badunku elektrycznego jest kulomb[C]. Kulomb jest Badunkiem elektrycznym przenoszonym w cigu jednej sekundy przez prd o warto[ci jednego ampera. Rys. 1. Kierunki i zwroty dziaBania siB midzy Badunkami elektrycznymi. W koDcu XVIII wieku uczony francuski K. A. Coulomb wykonaB szereg do[wiadczeD nad wzajemnym oddziaBywaniem na siebie Badunkw elektrycznych. Tym samym odkryB prawo fizyczne, zwane powszechnie prawem Coulomba. Dwa naelektryzowane ciaBa o wymiarach tak maBych, |e ich Badunki mo|na uwa|a za punktowe, dziaBaj na siebie siBa proporcjonaln do iloczynu Badunkw, a odwrotnie proporcjonaln do kwadratu odlegBo[ci midzy nimi. q1 " q2 F = k , r2 gdzie: F  siBa[N], q1,q2  Badunki elektryczne[C], r  odlegBo[ midzy Badunkami[m], 1 k = - wspBczynnik proporcjonalno[ci. 4 0 r SiBa F zale|y od wBa[ciwo[ci otaczajcego [rodowiska zwanej bezwzgldn przenikalno[ci dielektryczn, jest to iloczyn przenikalno[ci dielektrycznej pr|ni i przenikalno[ci wzgldnej, wyra|any wzorem: = , 0 r gdzie:  przenikalno[ dielektryczna pr|ni, 0  przenikalno[ dielektryczna wzgldna danego [rodowiska, zale|y od r wBa[ciwo[ci izolacyjnych [rodowiska.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 9 Biorc pod uwag przenikalno[ prawo Coulomba wyra|amy wzorem: q1 " q2 F = . 4 r2 SiBa F dziaBa wzdBu| prostej Bczcej oba Badunki w kierunku: - odpychania, gdy Badunki s jednoimienne, - przycigania, gdy Badunki s r|noimienne. Pole elektryczne. Nat|enie pola Ka|dy Badunek wytwarza w otaczajcej go przestrzeni pole elektryczne. Polem elektrycznym nazywamy przestrzeD, w ktrej dziaBaj siBy elektryczne. Pole elektryczne przedstawiamy graficznie za pomoc linii siB pola elektrycznego. Rys. 2. Kierunek linii siB pl elektrycznych, a- ciaBa naBadowanego Badunkiem dodatnim, b- ciaBa naBadowanego Badunkiem ujemnym, c- dwch ciaB naBadowanych jednoimienne, d- dwch ciaB naBadowanych r|noimiennie. SiB, z jak pole elektryczne dziaBa w danym punkcie na jednostk dodatniego Badunku elektrycznego, nazywamy nat|eniem pola elektrycznego, ktre jest rwne stosunkowi siBy dziaBajcej na maBy, prbny dodatki Badunek elektryczny, umieszczony w danym punkcie pola, do tego Badunku. Nat|enie pola elektrycznego oznaczamy liter E, za jednostk mo|na by uwa|a niuton na metr, w praktyce u|ywamy wolt na metr [V/m]. F E = , q gdzie: F - siBa dziaBajca na Badunek elektryczny[N], q - Badunek elektryczny[C]. Kierunek nat|enia pola elektrycznego jest zgodny z kierunkiem siBy dziaBajcej na Badunek dodatki q, na Badunek ujemny dziaBaj siBy skierowane przeciwnie. PotencjaB, napicie i prd elektryczny Jednostk potencjaBu i napicia elektrycznego jest wolt. Wolt jest r|nic potencjaBw midzy dwoma punktami przewodu liniowego, w ktrym pBynie nie zmieniajcy si w czasie prd o warto[ci jednego ampera, gdy moc pobrana midzy tymi punktami jest rwna jednemu watowi. PotencjaB elektryczny jest to wielko[ fizyczna okre[lajca stopieD naelektryzowania ciaBa. Oznaczamy liter V i mierzymy w woltach [V]. Napicie elektryczne midzy dwoma dowolnymi punktami A i B w polu elektrycznym jest r|nic potencjaBw tych punktw.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 10 UA-B = VA -VB , gdzie: VA,VB - potencjaB elektryczny [V], UA-B - napicie midzy dwoma punktami [V]. Jednostk prdu elektrycznego jest amper [A]. Amper jest warto[ci prdu elektrycznego nie zmieniajcego si, ktry pBync w dwch rwnolegBych prostoliniowych, nieskoDczenie dBugich przewodach, o przekroju okrgBym znikomo maBym, umieszczonych w pr|ni w odlegBo[ci 1 metra jeden od drugiego- wywoBaBby midzy tymi przewodami siB 2"10-7 N na ka|dy metr dBugo[ci. Prdem elektrycznym nazywamy ruch elektronw z ciaBa o potencjale ujemnym do ciaBa o potencjale dodatnim. Oznaczamy liter I [3]. 4.1.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczenia. 1. WymieD przykBadowo kilka wielko[ci elektrycznych. 2. Jaki ukBad jednostek miar obowizuje w Polsce i jakie s jego zalety? 3. Jakie s jednostki podstawowe ukBadu SI? 4. Jakie s stosowane wielokrotno[ci i podwielokrotno[ci wielko[ci fizycznych i odpowiadajce im przedrostki (wymieD cztery)? 5. Jakie s Badunki elementarne i jakie znaki przypisano tym Badunkom? 6. Co to s przewodniki? 7. Co to s dielektryki? 8. Co to s pBprzewodniki? 9. Jakiego rodzaju Badunki odpychaj si, a jakiego przycigaj si? 10. Czy siBa oddziaBywania Badunkw zale|y od [rodowiska? 11. Co nazywamy napiciem elektrycznym, jakie jest jego oznaczenie i jednostka miary? 12. Co nazywamy potencjaBem elektrycznym? 13. Jak oznaczamy prd elektryczny i w jakich jednostkach miary podajemy warto[ prdu elektrycznego? 4.1.3. wiczenia wiczenie 1 DziaBania na jednostkach fizycznych. Zastosuj wielokrotno[ci i podwielokrotno[ci wielko[ci fizycznych do obliczenia podanych przykBadw: a)10 mA=& & ..A, b) 20 k=& & , c) 0,005 V=& & mV, d) 0,0000023 A=& & A, e) 325000 k=& & M. Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) wykona zadanie w formie pisemnej, korzystajc z poznanych wiadomo[ci, 2) wykona wiczenie indywidualnie, 3) zastosowa odpowiednie warto[ci liczbowe przypisane danemu przedrostkowi, 4) zaprezentowa sposb wykonania przykBadw. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - przybory do pisania, - zeszyt.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 11 wiczenie 2 Oblicz siB wzajemnego oddziaBywania na siebie dwch Badunkw punktowych Q1 = Q2 = 1C , znajdujcych si w odlegBo[ci 5 km od siebie. Aadunki te znajduj si N w pr|ni, gdzie = 8.85"10-12[ ] . 0 m Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) wykona zadanie w formie pisemnej, korzystajc z poznanych wiadomo[ci, 2) wykona wiczenie indywidualnie, 3) zastosowa odpowiedni wzr do tre[ci zadania, Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - przybory do pisania, - zeszyt. 4.1.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) poda definicj wielko[ci fizycznej? 2) poda okre[lenie jednostki? 3) wymieni cho cztery stosowane przedrostki? 4) poda warto[ liczbow wybranych przedrostkw? 5) poda jakie Badunki si odpychaj a jakie przycigaj? 6) wymieni materiaBy dielektryczne? 7) poda co nazywamy napiciem elektrycznym? 8) poda co nazywamy potencjaBem elektrycznym i jak go oznaczamy? 9) poda jednostk prdu elektrycznego?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 12 4.2. yrdBa prdu i napicia staBego 4.2.1. MateriaB nauczania Wprowadzenie Energia mo|e istnie w wielu postaciach, np. mechanicznej, chemicznej, cieplnej [wietlnej, jdrowej oraz elektrycznej. Ponadto energia mo|e by zamieniana z jednej postaci na drug posta, w oparciu o odpowiednie zjawiska fizyczne. yrdBami napicia staBego nazywa bdziemy ukBad urzdzeD, ktre daj nam energi elektryczn w postaci napicia staBego. W zale|no[ci od tego, z jakiej postaci energii otrzymano energi elektryczn, zrdBa napicia staBego dzielimy na: - zrdBa elektromechaniczne, - zrdBa chemiczne, - zrdBa cieplne, - zrdBa [wietlne, - zrdBa piezoelektryczne. W ka|dym z powy|szych zrdeB zachodzi zamiana odpowiedniej postaci energii na energi elektryczn, objawiajc si napiciem. Teraz krtko omwiony zostanie ka|dy z powy|szych typw. yrdBa elektromechaniczne. Energia mechaniczna zostaje zamieniona na energi elektryczn w wyniku zjawiska indukcji elektromagnetycznej. Urzdzenie, ktre wytwarza w ten sposb energi nazywamy prdnic elektryczn lub generatorem. yrdBa chemiczne. Energia chemiczna odpowiedniego roztworu, zwanego elektrolitem, zostaje zamieniona na energi elektryczn w wyniku reakcji chemicznej. W wyniku tej reakcji na dwch elektrodach zanurzonych w elektrolicie pojawia si napicie staBe. Urzdzenia, ktre w ten sposb wytwarzaj energi elektryczn to: baterie, akumulatory. W bateriach przemiana energii zachodzi nieodwracalnie, tzn. baterie si rozBadowuj i nie mo|na ich naBadowa. Natomiast w akumulatorach przemiana energii jest procesem odwracalnym, czyli po rozBadowaniu mo|na akumulator naBadowa. Specjalnym rodzajem zrdBa napicia staBego, ktre zalicza si te| do chemicznych, jest ogniwo paliwowe. Jest to urzdzenie, w ktrym energia pochodzi ze spalania paliwa, ktre mo|e by w postaci staBej, ciekBej i gazowej. R|ni si tym od akumulatora i baterii, |e substancje chemiczne wykorzystywane do reakcji chemicznej s dostarczane z zewntrz i mo|na je dostarcza, je|eli si wyczerpi (np. ze zbiornika gazowego). yrdBa cieplne Energi elektryczn otrzymujemy z przemiany energii cieplnej na elektryczn. Wykorzystuje si tu zjawiska: termoelektryczne, magnetogazodynamiczne (MGD) oraz magnetohydrodynamiczne (MHD). Zjawisko termoelektryczne wystpuje na styku dwch metali lub pBprzewodnikw. Je|eli miejsce styku ma temperatur znacznie r|nic si od pozostaBych cz[ci zespolonych materiaBw, to na koDcach pojawia si napicie. Zjawiska MGD i MHD nie znalazBy praktycznego zastosowania, dlatego nie bd opisane.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 13 yrdBa [wietlne. Energia promieniowania [wietlnego zamieniana jest na energi elektryczn. Urzdzenie, w ktrym to zachodzi nazywamy ogniwem fotoelektrycznym. yrdBa piezoelektryczne. Do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje si zjawisko piezoelektryczne. Zjawisko polegajce na pojawianiu si napicia na zewntrznych powierzchniach krysztaBw poddanych dziaBaniu siB [ciskajcych. yrdBa idealne i rzeczywiste napicia staBego Idealnym zrdBem napicia staBego nazywamy takie zrdBo, ktre utrzymuje na swoich zaciskach staBe napicie mimo podBczania r|nych odbiornikw. Na schematach oznaczmy je symbolami pokazanymi na rys. 3. DBu|sza kreska, grot lub znak plusa strzaBki oznacza biegun dodatni. Rys. 3. Spotykane symbole zrdeB napicia staBego. Uwaga! wszystkie symbole zamieszczone w poradniku s zgodne z norm IEC 617-4:1983. W rzeczywisto[ci nie ma idealnych zrdeB napicia, a te, co wystpuj, pod wpBywem zmian obci|enia zmieniaj warto[ swojego napicia. WytBumaczy to mo|na na przykBadzie obci|enia w postaci rezystora i zrdBa w postaci baterii typu  paluszek . Je|eli obci|enie.jest du|e (maBa warto[ rezystancji) napicie na zrdle spada poni|ej znamionowego, czyli 1,5V. Natomiast, gdy obci|enia jest maBe (du|a rezystancja), napicie bdzie rwne znamionowemu. O takim efekcie decyduje to, |e rzeczywiste zrdBa napicia maj pewien opr elektryczny, nazywany rezystancj wewntrzn Rw, przedstawia to rys. 4. Rys. 4. Rzeczywiste zrdBo napicia. yrdBa idealne i rzeczywiste prdu staBego W ukBadach elektrycznych spotyka si tak|e zrdBa prdowe. S to urzdzenia skomplikowane, zBo|one np. z transformatora, prostownika, filtrw i odpowiedniego ukBadu elektronicznego. W odr|nieniu od zrdeB napiciowych, wystpuj tylko jako urzdzenia wieloblokowe i nazywane s czsto stabilizatorami prdowymi lub zasilaczami prdu staBego. Natomiast zrdBo napiciowe mo|e mie budow prost np. bateria, jak i rwnie| blokow- nazywane wtedy s stabilizatorami napiciowym lub zasilaczami napicia staBego (rys. 5). Rys. 5. Schemat blokowy stabilizatora napicia lub prdu.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 14 Idealne zrdBo prdowe ma za zadanie utrzymywa staBy prd w obwodzie mimo zmian obci|enia. Symbol graficzny idealnego zrdBa prdu staBego pokazuje rys. 6. Grot strzaBki lub znak plusa wskazuje biegun dodani, z tego bieguna prd wypBywa. Rys. 6. Symbole graficzne idealnych zrdeB prdu. W rzeczywisto[ci ka|de zrdBo prdowe ma pewn przewodno[ (kondunktancj) G[S], ktra powoduje, |e prd ten ulega zmianie pod wpBywem zmian obci|enia. Mwimy wtedy o zrdle rzeczywistym prdu staBego, pokazuje to rys. 7. Rys. 7. Rzeczywiste zrdBo prdu staBego. Aczenie zrdeB napi Je|eli mamy kilka zrdeB napiciowych poBczonych szeregowo, to mo|na je zastpi jednym, tzw. zrdBem zastpczym o rezystancji wewntrznej RWZ oraz napiciu zrdBowym Ez (rys. 8.). Rys. 8. PoBczenie szeregowe zrdeB napicia oraz ich zrdBo zastpcze. Warto[ napicia zrdBowego zrdBa zastpczego Ez jest rwna sumie algebraicznej napi zrdBowych E1 , E2 , E3 . Algebraiczna oznacza to, |e nale|y obra jeden kierunek  strzaBka na rys. 8  i te napicia zrdBowe, ktre s zgodne z obranym kierunkiem maj znak plus, natomiast te, ktre s przeciwne znak minus Ez = E1 - E2 + E3 . Rezystancja wewntrzna RWZ jest rwna sumie rezystancji wewntrznych poszczeglnych zrdeB. RWZ = RW 1 + RW 2 + RW 3 . Podobnie jest w przypadku zrdeB prdowych, je|eli mamy ich kilka, mo|na je zastpi jednym tzw. zrdBem zastpczym o prdzie zrdBowym IZ i przewodno[ci GWZ (rys. 9). Rys. 9. PoBczenie rwnolegBe zrdeB prd oraz ich zrdBo zastpcze.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 15 Prd zrdBowy zrdBa zastpczego IZ jest rwny sumie algebraicznej prdw zrdBowych poszczeglnych zrdeB I1, I2 , I3 . Podobnie jak przy napiciowym, obieramy jeden kierunek  strzaBka na rys. 9  i te prdy zrdBowe, ktre s zgodne obranym kierunkiem maj znak plus, natomiast te, ktre s przeciwne znak minus. IZ = I1 - I2 + I3 . Przewodno[ GWZ jest rwna sumie przewodno[ci poszczeglnych zrdeB. GWZ = GW1 + GW 2 + GW 3 . Mo|na tak|e Bczy zrdBa napiciowe rwnolegBe oraz prdowe szeregowo oraz zastpowa te poBczenia zrdBami zastpczymi. Jednak|e w zakresie tego poradnika nie bdzie to omwione. 4.2.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jaki jest podziaB zrdeB napicia? 2. Jakie s rodzaje zrdeB napicia? 3. Czym si r|ni zrdBo napiciowe od prdowego? 4. Czym si r|ni zrdBa idealne od rzeczywistych? 5. Jakie s symbole graficzne, jakie si spotyka dla zrdBa napiciowego oraz prdowego? 6. W jaki sposb zastpuje si szeregowe poBczenie zrdeB napiciowych? 7. W jaki sposb zastpuje si rwnolegBe poBczenie zrdeB prdowych? 4.2.3. wiczenia wiczenie 1 Wyznacz rezystancj wewntrzn baterii i akumulatorw. Do dyspozycji bd baterie i akumulatory wydane przez nauczyciela. Przed pomiarami nale|y sprawdzi ich parametry w katalogu. Wyniki pomiarw i obliczeD nale|y zestawi w odpowiedniej tabeli. Z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe i materiaBy: badane baterie i akumulatory, amperomierz , woltomierz, rezystor nastawny  dekada, przewody laboratoryjne, katalog 2) z katalogu wynotowa parametry dla ka|dej baterii i akumulatora, 3) ka|dej baterii i akumulatorowi zmierzy napicie w stanie jaBowym (bez obci|enia) w ukBadzie pokazanym na rys. 10a , wyniki pomiarw zapisa w tabeli 3 w odpowiedniej kolumnie, 4) ka|dej baterii i akumulatorowi zmierzy napicie i prd w stanie obci|enia  obci|eniem jest rezystor 10&!  w ukBadzie pokazanym na rys. 10b, wyniki pomiarw zapisa w tabeli 3 w odpowiedniej kolumnie,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 16 Rys. 10. Schemat ukBadu pomiaru mocy za pomoc watomierza, a) stan jaBowy, b) stan obci|enia. 5) po podBczeniu ukBad pokaza nauczycielowi w celu sprawdzenia, 6) na podstawie pomiarw obliczy RW , korzystajc z wzoru: Ub -Uobc RW = I wyniki obliczeD zapisa w tabeli 3 w odpowiedniej kolumnie, Tabela 3. Tabela wynikw pomiarw i obliczeD  wiczenie 1. Pomiary Obliczenia Stan jaBowy Stan obci|enia V V A Lp. Ub[V] Uobc[V ] I[A] RW[&!] 1 2 3 . 7) na podstawie wynikw pomiarw i obliczeD zestawionych w tabeli 3, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania, kalkulator, - katalog baterii i akumulatorw, - baterie i akumulatory na napicie do 9V, powinno by ich po 5szt r|nych typw (wybory dokonuje nauczyciel prowadzcy zajcia), zasilacz napicia stabilizowany, regulowany 0-30V, - rezystor 10&!, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - mierniki: woltomierz, amperomierz. wiczenie 2 Wykonaj poBczenie szeregowe wybranych akumulatorw lub baterii (Bcznie ma by pi elementw). Pomierz napicie caBkowite na stworzonym poBczeniu oraz porwnaj je z obliczeniami dla zrdBa zastpczego dla takiego poBczenia. Z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe i materiaBy: woltomierz, amperomierz, przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan ,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 17 2) poBczy 5, wybranych w sposb dowolny, ogniw (baterii, akumulatorw) na dwa sposoby: - zachowujc zasad, |e plus Bczy si z minusem, - nie zachowujc tej zasady. 3) dla ka|dego poBczenia zmierzy woltomierzem napicie na caBym poBczeniu i zanotowa, 4) dla ka|dego poBczenia zmierzy rezystancj wewntrzn w sposb taki jak w wiczeniu 1, wyniki zanotowa, 5) dla danego poBczenia narysowa schemat ideowy, uwzgldniajc to, |e u|yte baterie lub akumulatory s rzeczywistymi zrdBami napicia i zawieraj rezystancj wewntrzn, 6) stworzony schematu ideowy zastpi zrdBem zastpczym, obliczajc RWZ oraz EZ , do obliczeD RWZ nale|y wykorzysta z wiczenia 1 wyznaczone rezystancje wewntrzne, 7) obliczone w punkcie 6) EZ porwna z pomierzonym w punkcie 3) napiciem, 8) obliczone w punkcie 6) RWZ porwna z pomierzonym w punkcie 4) RW , 9) na podstawie wynikw pomiarw i obliczeD, z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania, kalkulator, - katalog baterii i akumulatorw, - baterie i akumulatory na napicie do 9V, powinno by ich po 5szt r|nych typw (wybory dokonuje nauczyciel prowadzcy zajcia), zasilacz napicia stabilizowany, regulowany 0-30V, - rezystor 10&!, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - mierniki: woltomierz, amperomierz. 4.2.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) poda spotykane symbole zrdeB napiciowych? 2) poda spotykane symbole zrdeB prdowych? 3) wymieni rodzaje zrdeB napiciowych? 4) scharakteryzowa ka|dy z rodzajw zrdeB napiciowych? 5) poda schemat blokowy stabilizowanego zrdBa napiciowego oraz prdowego? 6) poda czym si r|ni zrdBo napiciowe od prdowego? 7) poda czym si r|nie zrdBo idealne od rzeczywistego? 8) zastpi poBczenie szeregowe zrdeB napiciowych zrdBem zastpczym? 9) zastpi poBczenie rwnolegBe zrdeB prdowych zrdBem zastpczym?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 18 4.3. Pomiar podstawowych wielko[ci elektrycznych w obwodach prdu staBego 4.3.1. MateriaB nauczania Do pomiaru prdu, napicia i rezystancji sBu| odpowiednie mierniki (przyrzdy pomiarowe), a wic amperomierz, woltomierz i omomierz. Rys. 11. Miernik uniwersalny-a)cyfrowy, b)wskazwkowy [5]. Miernik uniwersalny jest wielozakresowym miernikiem. Umo|liwia on pomiar prdw i napi staBych oraz przemiennych. Miernik uniwersalny wskazwkowy ma zazwyczaj dwie podziaBki. Jedn z nich, oznaczon symbolem  - , wykorzystujemy przy pomiarach prdw i napi staBych, drug, oznaczon symbolem ~ , przy pomiarach napi i prdw przemiennych sinusoidalnych. Sucha bateria umo|liwia tak|e pomiar rezystancji. Przy pomiarach rezystancji wykorzystuje si odrbn podziaBk wyskalowan w omach [5]. Pomiar napicia Do pomiaru napicia (r|nicy potencjaBw) sBu|y miernik elektryczny zwany woltomierzem. Woltomierz za pomoc przewodw podBczamy do obwodu rwnolegle, czyli midzy zaciski elementu lub grupy elementw, na ktrych mierzymy napicie. Rys. 12. Symbol graficzny woltomierza. Rys.13. PrzykBad schematu obwodu z woltomierzem. Woltomierz V1 mierzy spadek napicia na rezystorze R1, za[ woltomierz V2 spadek napicia na rezystorze R2.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 19 Pomiar nat|enia prdu Pomiar prdu w obwodzie wykonujemy amperomierzem. Pomiar ten mo|emy porwna z pomiarem przepBywajcej wody w rurocigu. Aby zmierzy ilo[ przepBywajcej wody, nale|y przeci rurocig i w miejscu przecicia zainstalowa wodomierz. Podobnie, aby zmierzy prd, nale|y przerwa obwd elektryczny i podBczy koDce przewodw w miejscu przerwy z amperomierzem. W taki sposb zostanie stworzona dla elektronw droga przej[cia przez amperomierz. Rys. 14. Symbol graficzny amperomierz. Rys. 15. PrzykBad podBczenia amperomierza. Nat|enie prdu jest to warto[ Badunku elektrycznego (liczba elektronw) przepBywajcego przez poprzeczny przekrj przewodnika w cigu jednostki czasu. Q I = , t gdzie: I - nat|enie prdu w amperach [A], Q - Badunek elektryczny w kulombach [C], czyli amperosekunda [As], t - czas trwania przepBywu prdu w sekundach [s]. Symbolem nat|enia prdu jest litera I, a jego jednostk amper- oznaczony w skrcie liter A. Nat|enie prdu, ktry pBynie przez przewd, bdzie rwne 1A, je|eli w czasie 1 sekundy przez poprzeczny przekrj przewodu przepBynie Badunek elektryczny rwny 1 kulombowi. Prd elektryczny mo|e zmienia okresowo nie tylko swoje nat|enie, lecz i kierunek. Ze wzgldu na to wyr|niamy: prd staBy, prd przemienny i prd ttnicy (pulsujcy). Prdem staBym nazywamy taki prd, ktrego nat|enie i kierunek maj warto[ staB. Przy prdzie przemiennym zarwno, kierunek jak i nat|enie zmieniaj si okresowo. Prdem ttnicym nazywamy prd, ktrego kierunek jest staBy, a nat|enie zmienia si okresowo. Rys. 16. Rodzaje prdw, a- prd staBy, b- prd przemienny. Pomiar rezystancji Pomiar rezystancji wykonujemy omomierzem. Omomierz za pomoc przewodw podBczamy do obwodu szeregowo lub rwnolegle. Rys. 17. Symbol graficzny omomierza.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 20 Je|eli biegniemy szybko ulic, napotykamy opr powietrza hamujcego nasz bieg. Je[li natomiast biegniemy w wodzie, napotykamy jeszcze wikszy opr. Widzimy, wic, |e przy poruszaniu si r|ne [rodowiska stawiaj r|ny opr. Podobnie dzieje si z ruchem elektronw w przewodnikach. T wBasno[ przewodnikw nazywamy oporno[ci (rezystancj) elektryczn. Jednostk oporno[ci (rezystancji) nazywamy omem []. Rezystancj 1 &! [Om] ma przewd, w ktrym przepBywa prd o nat|eniu jednego ampera, pod wpBywem napicia jednego wolta. Rys. 18. Symbol graficzny rezystora (opornika). Opornikiem albo rezystorem nazywamy element obwodu elektrycznego wykonany celowo dla uzyskania potrzebnej rezystancji (oporu). Odwrotno[ci rezystancji jest konduktancja, czyli przewodno[ elektryczna. Jest to wielko[, okre[lajca jak gdyby zdolno[ przewodnikw do przewodzenia prdu. Rezystancj oznaczamy liter R, konduktancj za[ liter G. Jednostk przewodno[ci jest simens, oznaczamy liter S. 1 R = , G 1 G = , R gdzie: R - rezystancja [], G - konduktancja [S]. Jeden simens  jest to przewodno[ obwodu, w ktrym doprowadzone napicie, rwne jednemu woltowi, wywoBuje przepByw prdu o nat|eniu jednego ampera [2]. Prawo Ohma W obwodzie elektrycznym midzy nat|eniem prdu, napiciem i rezystancj wystpuje pewna staBa zale|no[. Zale|no[ midzy tymi trzema wielko[ciami nazywamy prawem Ohma, ktre mo|na wyrazi nastpujco. Nat|enie prdu jest wprost proporcjonalne do napicia i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji: U I = , R gdzie: I - nat|enie prdu [A], U - napicie [V], R - rezystancja []. Mo|emy obliczy warto[ dowolnej wielko[ci wystpujcej we wzorach: U R = , I U = I " R .  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 21 4.3.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jak dokonujemy pomiaru napicia? 2. Jak wyglda symbol graficzny miernika do pomiaru napicia? 3. Jak dokonujemy pomiaru prdu? 4. Jak wyglda symbol graficzny miernika do pomiaru nat|enia prdu? 5. Jak dokonujemy pomiaru rezystancji? 6. Jaki symbol graficzny ma amperomierz, woltomierz i omomierz? 7. Jak zmieni si prd w przewodzie, je|eli zmniejszymy dwukrotnie napicie na jego koDcach? 8. Jak brzmi prawo Ohma? 9. Jak nazywamy odwrotno[ rezystancji? 10. Jak oznaczamy i w jakich jednostkach mierzymy konduktancj? 4.3.3. wiczenia wiczenie 1 Wykonaj poBczenie szeregowe |arwki i zrdBa napicia staBego. Ustaw napicie rwne U=10 V, zmierz prd pByncy przez |arwk oraz rezystancj. Z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe: woltomierz, amperomierz i omomierz, 2) narysowa schemat ideowy i pomiarowy, 3) poBczy elementy podane w tre[ci zadania, 4) na podstawie wynikw pomiarw, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - miernik uniwersalny, - |arwka, - zasilacz napicia stabilizowany regulowany 0-12V, - przybory do pisania, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - zeszyt. wiczenie 2 Wykonaj poBczenie rwnolegBe trzech rezystorw i zrdBa napicia staBego. Ustaw napicie rwne U=12 V, zmierz prd pByncy przez ka|dy rezystor. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe: woltomierz i amperomierz, 2) narysowa schemat ideowy i pomiarowy,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 22 3) poBczy elementy wedBug narysowanego schematu, 4) po podBczeniu pokaza obwd nauczycielowi w celu sprawdzenia, 5) wykona pomiary prdu pByncego przez ka|dy rezystor, 6) narysowa charakterystyk prdowo- napiciow ka|dego rezystora, 7) obliczy korzystajc z prawa Ohma warto[ci rezystorw, 8) na podstawie wynikw pomiarw, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - mierniki: woltomierz i amperomierz, - trzy rezystory(1k&!, 1.2 k&!, 3.3 k&!), - zasilacz napicia stabilizowany regulowany 0-12V, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - przybory do pisania, - zeszyt. 4.3.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) narysowa symbol graficzny woltomierza? 2) narysowa symbol graficzny amperomierz? 3) narysowa symbol graficzny omomierza? 4) omwi sposb podBczania amperomierza do obwodu? 5) poda definicj prawa Ohma? 6) poda oznaczenie i jednostk rezystancji? 7) poda nazw odwrotno[ci rezystancji? 8) poda oznaczenie i jednostk odwrotno[ci rezystancji?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 23 4.4. UkBady regulacji napicia i prdu 4.4.1. MateriaB nauczania W elektrotechnice wyr|niamy dwa rodzaje obwodw elektrycznych: nierozgaBzione i rozgaBzione. W obwodach nierozgaBzionych prd ma jednakow warto[, za[ w obwodach rozgaBzionych istnieje kilka zamknitych drg dla przepBywu prdu. Pierwsze prawo Kirchhoffa Pierwsze prawo Kirchhoffa dotyczy obwodw rozgaBzionych. Miejsce rozgaBzienia obwody nazywamy wzBem. Jedn drog dla przepBywu prdu, Bczc bezpo[rednio dwa wzBy, nazywamy gaBzi. GaBzi mo|e by pojedynczy element obwodu, np.: rezystor, zrdBo napicia, albo szeregowy ukBad kilku elementw. W dowolnym wzle obwodu elektrycznego elektrony dopBywajce do wzBa musz z niego odpByn. Nie mo|e powsta w wzle nadwy|ka Badunku jednego znaku, bo to spowodowaBoby olbrzymi przyrost potencjaBu elektrostatycznego. Prdy dopBywajce do wzBa musz si rwnowa|y z prdami odpBywajcymi z wzBa. O tym mwi pierwsze prawo Kirchhoffa. Przypisuje si prdom dopBywajcym do wzBa znak (+), a prdom odpBywajcym od wzBa znak (-). Suma algebraiczna prdw schodzcych si w dowolnym wzle obwodu elektrycznego jest rwna zero. Jest to tzw. bilans prdw w wzle obwodu elektrycznego. Rys. 19. WzeB obwodu elektrycznego. I1 + I2 = I3 + I4 Po przeniesieniu I3, I4 na lew stron rwnania I1 + I2 - I3 - I4 = 0 Aczenie rwnolegBe rezystorw Z pierwszym prawem Kirchhoffa wi|e si Bczenie rwnolegBe rezystorw. Przy rwnolegBym poBczeniu rezystorw Bczymy oddzielnie ze sob pocztki i koDce wszystkich rezystorw. PoBczenie te stanowi wsplny pocztek i koniec rezystorw poBczonych rwnolegle. Punkty te nosz nazw wzBw [2]. Rys.20. UkBad rwnolegBy n rezystorw.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 24 W obwodzie rwnolegle poBczonych rezystorw przez ka|dy rezystor mo|e pByn inny prd, za[ prd caBkowity jest sum wszystkich prdw pByncych w obwodzie. I = I1 + I2 + I3 + """ + In Przy poBczeniu rwnolegBym wszystkie rezystory znajduj si pod tym samym napiciem doprowadzonym do punktw wzBowych, a wic nat|enie poszczeglnych prdw mo|emy obliczy ze wzorw: U U U U I1 = ; I2 = ; I3 = ; IIn = R1 R2 R3 Rn Oglny wzr na rezystancj zastpcz przy poBczeniu rwnolegBym dla n rezystorw: 1 1 1 1 1 = + + + """ + Rz R1 R2 R3 Rn Odwrotno[ rezystancji zastpczej poBczenia rwnolegBego rwna si sumie odwrotno[ci rezystancji poBczenia rwnolegBego. Odwrotno[ rezystancji mo|emy zastpi konduktancj (przewodno[ci), otrzymamy: Gz = G1 + G2 + G3 + """ + Gz Konduktancja zastpcza poBczenia rwnolegBego rwna si sumie konduktancji poszczeglnych gaBzi. Je|eli w ukBadzie wystpuj tylko dwa rezystory poBczone rwnolegle, wwczas oglny wzr upraszcza si do postaci: R1 " R2 Rz = R1 + R2 Rezystancja zastpcza poBczenia rwnolegBego jest zawsze mniejsza od najmniejszej rezystancji wchodzcej w skBad poBczenia. Drugie prawo Kirchhoffa Dany jest obwd, przedstawia on jeden z obwodw zamknitych, o trzech punktach wzBowych, wydzielony z rozgaBzionej sieci. F Rys. 22. Obwd zamknity wydzielony z sieci. W wydzielonym obwodzie oznaczono kierunki siB elektromotorycznych i prdw oraz podano warto[ci rezystancji zrdeB i rezystorw. Rozpatrzymy obwd z zgodnie z kierunkiem zgodnym z kierunkiem ruchu wskazwek zegara. Nale|y to oznaczy strzaBk zaokrglon. Obwd rozpatrywa bdziemy od punktu A , ktrego potencjaB oznaczamyVA . VA = 0 Na odcinku A do punktu B nastpuje spadek napicia na rezystorze R1 . R|nica potencjaBw midzy punktami A i B rwna jest napiciu midzy tymi punktami.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 25 VA -VB = VAB Napicie na zaciskach rezystora jest rwne spadkowi napicia. UAB = VA -VB = R1 " I1 Je|eli punkt A jest uziemiony, wwczasVA = 0 , a potencjaB B bdzie ujemny i wyniesie: VB = -R1 " I1 . Midzy punktami B i C obwodu zostaBo wBczone zrdBo sem E1, dziaBajce w kierunku zgodnym z prdem I1 pByncym przez to zrdBo. Napicie midzy tymi punktami jest mniejsze od sem E1o spadek napicia na rezystancji wewntrznej zrdBa UCB = VC -VB = E1 - Rw1 " I1 a wedBug obranego porzdku rozpatrywania obwodu UBC = VB -VC = -UCB = -E1 + Rw1 " I1 std VC = VB + E1 - Rw1 " I1 . W odcinku CD prd pBynie od punktu C o potencjale wy|szym do punktu D o potencjalne ni|szym. Napicie midzy tymi punktami jest rwne spadkowi napicia, jaki wywoBuje prd I2 na rezystorze R2 . UCD = VC -VD = R2 " I2 W odcinku DF obwodu zostaBo wBczone zrdBo sem E3 ; pracuje ono inaczej, ani|eli zrdBo wBczone w odcinek BC . Tam kierunek sem byB zgodny z kierunkiem prdu I3 i sem E3 maj kierunki przeciwne. Je|eli prd w odcinku DF pBynie od punktu D do F , to znaczy, |e punkt D ma wy|szy potencjaB ani|eli F . R|nica potencjaBw VD i VF rwna jest napiciu midzy tymi punktami VD -VF = UDF SiBa elektromotoryczna E3 przeciwdziaBa napiciuU , ktre jest wiksze od niej, gdy| DF powoduje przeciwny przepByw prdu. Napicie w tym odcinku bdzie rwnowa|ne przez sem E3 i spadek napicia na rezystancji wewntrznej Rw3 . Napicie U okre[la zale|no[ DF UDF = VD -VF = E3 + Rw3 " I3 Napicie midzy punktami F i A wynosi UFA = VF -VA = R3 " I3  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 26 Po sumowaniu prawych i [rodkowych stron rwnaD uBo|onych dla poszczeglnych odcinkw (VA -VB ) + (VB -VC ) + (VC -VD ) + (VD -VF ) + (VF -VA) = R1 " I1 - E1 +Rw1"I1 + R2 " I2 + E3 +Rw3"I3 + R3 " I3 Po uporzdkowaniu i dodaniu otrzymamy 0 = -E1 + E3 + R1 " I1 +Rw1"I1 + R2 " I2 +Rw3"I3 + R3 " I3 PosBugujc si drugim prawem Kirchhoffa dla zamknitego obwodu, wydzielonego z sieci lub dla stanowicego obwd zamknity, ukBadamy rwnanie: - obieramy kierunek rozpatrywania obwodu, zgodny lub przeciwny z ruchem wskazwek zegara i przyjmujemy go za dodatni, - sumujemy wszystkie sem w obwodzie, dajc znak dodatni tym siBom, ktrych kierunek jest zgodny z przyjtym w obwodzie za dodatni i ujemny tym, ktrych kierunek jest przeciwny, - podobnie jak sem dodajemy spadki napi. Spadek napicia ma znak dodatni, gdy wywoBujcy go prd jest zgodny z przyjtym kierunkiem rozpatrywania obwodu i ujemny, je|eli jest przeciwny. Spadki napi traktuje si, wic podobnie jak sem, lecz umieszcza po drugiej stronie rwnania. Przenie[my siBy elektromotoryczne na jedn stron, a spadki napi (R " I ) na stron drug E1 - E3 = R1 " I1 +Rw1"I1 + R2 " I2 +Rw3"I3 + R3 " I3 Kierunki sem i spadkw napi uwa|amy za dodatnie, gdy kierunek sem lub prdu wywoBujcy dany spadek napicia jest zgodny z przyjtym za dodatni kierunek rozpatrywania obwodu. W przeciwnym wypadku uwa|amy sem i spadki napi za ujemne. W oglnej i skrconej postaci mo|na wykonane dziaBania zapisa E1 + E2 + ...+ En = (R1 + Rw1)I1 + (R2 + Rw2)I2 + ...+ (Rn + Rwn )In Drugie prawo Kirchhoffa brzmi: w obwodzie elektrycznym zamknitym suma algebraiczna siB elektromotorycznych rwna si sumie algebraicznej spadkw napi na poszczeglnych rezystorach. Aczenie szeregowe rezystorw Aczenie szeregowe rezystorw nazywamy takie Bczenie, w ktrym koniec pierwszego Bczymy z pocztkiem drugiego, a koniec drugiego z pocztkiem trzeciego itd. Pocztek pierwszego rezystora i koniec ostatniego stanowi pocztek i koniec ukBadu rezystorw poBczonych szeregowo. Rys. 21. a) ukBad szeregowy trzech rezystorw, b) schemat zastpczy. Rezystancja zastpcza rwnowa|na rezystorw poBczonych szeregowo rwna si sumie tych rezystancji:  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 27 RZ = R1 + R2 + R3 + """ + Rn Przy szeregowym poBczeniu rezystorw nat|enie prdu I jest jednakowe w ka|dym punkcie obwodu. Na ka|dym z rezystorw R1, R2 , R3 wystpuje spadek napicia. Zgodnie z prawem Ohma napicia bd rwne: U1 = IR1;U2 = IR2;U3 = IR3 CaBkowite napicie U jest rwne sumie spadkw napi na poszczeglnych rezystorach. U = U1 +U2 +U3 Stosuje si rwnie| poBczenie szeregowo- rwnolegBe rezystorw, zwane te| poBczeniem mieszanym. Ze wzgldu na r|ne mo|liwo[ci takich poBczeD nie istniej wzory oglne do obliczania rezystancji zastpczej. Wyznacza si j zwykle po kolei etapami. Dzielnik napicia i dzielnik prdu Dzielnik napicia sBu|y do regulacji staBego napicia wej[ciowego U1 . Zbudowany jest z dwch rezystorw poBczonych szeregowo. Napicie wyj[ciowe U2 odbieramy z rezystora regulowanego R2 . W przypadku, gdy dzielnik napicia jest nie obci|ony I2 = 0 lub obci|enie jest bardzo maBe I2 H" 0 , zachodzi zale|no[: U1 R1 + R2 = U2 R2 Po przeksztaBceniach: R2 U2 = U1 . R1 + R2 Rys.23. Dzielnik napicia. Dzielnik prdu sBu|y do nastawiania |danej warto[ci prdu odbiornika Iodb . Stosuje si do tego celu rezystory nastawne  suwakowe. Regulacja prdu odbywa si za pomoc rezystora Rb . Przedstawiony na rysunku dzielnik jest dzielnikiem jednostopniowym, wyr|nia si te| dzielniki dwustopniowe. WBczajc dodatkowo amperomierz szeregowo z Rodb i regulujc rezystorem nastawnym Rb mo|na uzyska |dan warto[ prdu Iodb .  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 28 Rys.24. Dzielnik prdu  jednostopniowy. Dla przedstawionego na rysunku powy|ej dzielnika prdu obowizuje zale|no[: Rb Iodb = I Rodb + Rb 4.4.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jaki jest wzr na rezystancj ukBadu rwnolegBego n rezystorw? 2. Jaki jest wzr na rezystancj zastpcz dwch rezystorw poBczonych rwnolegle? 3. W jakim stosunku pozostaj prdy w dwch rezystorach poBczonych rwnolegle? 4. W jakim stosunku pozostaje napicie w poBczeniu szeregowym rezystorw? 5. Jaka jest rezystancja zastpcza poBczenia rwnolegBego w stosunku do rezystorw w obwodzie? 6. Co nazywamy: obwodem elektrycznym rozgaBzionym, wzBem, gaBzi, oczkiem? 7. Jak mo|na uzasadni bilans prdw w wzle? 8. Na czym polega bilans napi w oczku? 9. Czym r|ni si I od II prawa Kirchhoffa? 4.4.3. wiczenia wiczenie 1 PoBcz obwd jak na schemacie. U1 U2 Rys. 25. Schemat pomiarowy. Sprawdz napiciowe prawo Kirchhoffa dla oczka 1 i 2, je[li U1=5V, U2=-3V, R1= 6,8k&!, R2= 1,2 k&!, R3= 0,48 k&!, R4= 3,3 k&!, R5= 1k&!. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa woltomierz, 2) poBczy schemat, 3) wykona pomiary napicia w ka|dym oczku, 4) na podstawie wynikw pomiarw, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 29 Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - mierniki uniwersalny, - rezystory, - zasilacz napicia stabilizowany regulowany, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - przybory do pisania, - zeszyt. wiczenie 2 Poni|szy obwd jest dzielnikiem napicia. Oblicz i sprawdz, jakie napicie bdzie na rezystorze R2, je[li U= 3V, R1= 6,8k&!, R2= 3,3 k&!, R3= 1 k&! . U Rys. 26. Schemat pomiarowy. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) przygotowa woltomierz i omomierz, 2) poBczy schemat, 3) nastawi napicie na wej[ciu obwodu, 4) na podstawie pomiaru warto[ci rezystorw obliczy napicie wyj[ciowe dla R2, 5) sprawdzi swoje obliczenie na podstawie pomiaru napicia na R2, 6) na podstawie wynikw pomiarw, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, - mierniki: woltomierz i omomierz, - rezystory, - kod barwny rezystorw, - zasilacz napicia stabilizowany regulowany 0-12V, - przewody laboratoryjne z zaciskami typu  krokodylek i  banan , - przybory do pisania, - zeszyt.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 30 4.4.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) narysowa poBczenie szeregowe dwch rezystorw ? 2) narysowa poBczenie rwnolegBe dwch rezystorw? 3) poda wzr na rezystancj zastpcz dwch rezystorw poBczonych rwnolegle? 4) poda definicj drugiego prawa Kirchhoffa? 5) poda definicj pierwszego prawa Kirchhoffa? 6) poda wzr dzielnika napicia? 7) narysowa obwd dzielnika prdu? 8) poda co nazywamy obwodem rozgaBzionym i nierozgaBzionym?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 31 4.5. Bilans mocy w obwodach prdu staBego 4.5.1. MateriaB nauczania Wprowadzenie Na wstpie nale|y zaznaczy, |e prd staBy pByncy przez jakiekolwiek ciaBa zawsze wywoBuje wydzielenie ciepBa, dodatkowo trzeba pamita, |e ka|de ciaBo stanowi pewien opr dla prdu elektrycznego  t wBasno[ ciaBa nazywamy oporem elektrycznym lub rezystancj, mierzymy j w omach [&!]. Jedne ciaBa maj du| rezystancj (izolatory) inne maB (przewodniki). Mo|na, wic powiedzie, |e energia elektryczna, jak niesie prd jest na rezystancji zamieniana w ciepBo. DokBadnie definiuje to prawo Joule`e-Lenza, zgodnie, z ktrym: energia elektryczna przeksztaBcana na rezystancji w ciepBo, jest wprost proporcjonalna do kwadratu prdu I , rezystancji R i czasu t : 2 W = I " R " t , 2 P = I " R, W = P " t, gdzie: W - energia elektryczna, mierzymy j w joulach [J], I - prd elektryczny, mierzymy w amperach [A], R - rezystancja elektryczna, mierzymy w omach [&!], t - czas, mierzymy w sekundach [s], P - moc [W]. Moc elektryczna jest to natomiast, stosunek energii elektrycznej do czasu. Oznaczamy j litera P i mierzymy w watach [W]. W P = t W praktyce moc, Batwiej jest oblicza z nastpujcych wzorw: 2 U 2 P = , P = I " R , P = U " I . R Nale|y pamita, |e we wzorach tych napicie U jest to napicie wystpujce na rezystancji (spadek napicia) natomiast prd I jest to prd pByncy przez rezystancj. Podsumowujc, moc wyliczona z powy|szych wzorw jest to moc wydzielona tylko na tej rezystancji, przez ktr pBynie prd I i wystpuje na niej napicie U (rys.27) . Rys.27. Odbiornik w postaci rezystora.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 32 Pomiar mocy Do pomiaru mocy stosujemy specjalne mierniki  watomierze, a je|eli ich nie posiadamy stosujemy tzw. metod techniczn pomiaru mocy, wykorzystujc woltomierz i amperomierz. Pomiar mocy watomierzem. Watomierz jest miernikiem przeznaczonym do pomiaru mocy czynnej. Ma dwa obwody pomiarowe (dwie cewki): obwd prdowy i obwd napiciowy, czyli watomierz ma cztery zaciski pomiarowe. Obwd prdowy wBcza si do ukBadu szeregowo z obci|eniem (jak amperomierz), pocztkiem od strony zasilania. Obwd napiciowy  poprzez zaciski napiciowe, rwnolegle z obci|eniem (jak woltomierz)  pocztkiem od przewodu, w ktrym wBczono obwd prdowy. Zaciski odpowiadajce pocztkowi cewki napiciowej i prdowej oznaczone s kropk lub gwiazdk. W watomierzu mo|na przeBcznikami prdowymi i napiciowymi nastawi zakres prdowy i napiciowy niezale|nie od siebie. Zakres watomierza jest rwny iloczynowi wy|ej wspomnianych zakresw. Watomierz elektrodynamiczny wskazuje poprawnie moc w obwodach prdu staBego i moc czynn w obwodach prdu zmiennego. Mierniki elektrodynamiczne maj umieszczone na skali oznaczanie pokazane na rys. 28b. a) b) Rys. 28. Symbol graficzny a) watomierza b) miernika elektrodynamicznego. Mo|liwe sposoby podBczania watomierza pokazuje rys. 29. Wyr|niamy dwa ukBady pomiaru: - ukBad dokBadnego pomiaru napicia, - ukBad dokBadnego pomiaru prdu, warunki stosowania tych ukBadw zostaBy podane w tabeli 4. a) b) Rys.29. Schemat podBczania obwodw watomierza (prdowego i napiciowego) w obwodzie prdu staBego a) ukBad dokBadnego pomiaru napicia, b) ukBad dokBadnego pomiaru prdu. Aby nie przeci|y obwodw watomierza w celach kontrolnych stosujemy dodatkowo woltomierz i amperomierz, sposb wBczenia tych miernikw dla poszczeglnych ukBadw pokazuje rys. 30.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 33 a) b) Rys. 30. Schemat pomiaru mocy prdu staBego za pomoc watomierza wraz z miernikami kontrolnymi (woltomierz i amperomierz: a) ukBad dokBadnego pomiaru napicia, b) ukBad dokBadnego pomiaru prdu. Pomiar mocy metod techniczn. Metod t stosujemy wtedy, gdy nie mamy watomierza, stosujc tylko amperomierz i woltomierz. Tak samo jak poprzednio wyr|niamy dwie metody schematy dla nich przedstawia rys. 31. a) b) Rys. 31. Schemat pomiaru mocy prdu staBego metod techniczn a) ukBad dokBadnego pomiaru napicia, b) ukBad dokBadnego pomiaru prdu. Aby uzyska mierzon moc nale|y wskazany prd (na amperomierzu) przemno|y przez wskazane napicie (na woltomierzu). P = U " I Tabela 4. Sposb wyboru ukBadu pomiarowego w zale|no[ci od metody. UkBad poprawnie mierzonego UkBad poprawnie mierzonego napicia prdu Pomiar mocy tylko za stosujemy dla rezystancji stosujemy dla rezystancji pomoc watomierza odbioru speBniajcych warunek odbioru speBniajcych warunek (rys. 31 ) Rodb < RWV " RWA Rodb e" RWV " RWA Pomiar mocy za stosujemy dla rezystancji stosujemy dla rezystancji pomoc watomierz odbioru speBniajcych warunek odbioru speBniajcych warunek z miernikami RWV " RV RWV " RV kontrolnymi Rodb < " (RWA + RA) Rodb e" " (RWA + RA) RWV + RV RWV + RV (woltomierzem i amperomierzem Pomiar mocy metod stosujemy dla rezystancji stosujemy dla rezystancji techniczn odbioru speBniajcych warunek odbioru speBniajcych warunek Rodb < RV " RA Rodb e" RV " RA Rodb - rezystancja odbiornika RWV - rezystancja obwodu napiciowego watomierza (odczytana z miernika lub jego dokumentacji) RV - rezystancja woltomierza (odczytana z miernika lub jego dokumentacji) RWA - rezystancja obwodu prdowego watomierza (odczytana z miernika lub jego dokumentacji) RA - rezystancja amperomierza (odczytana z miernika lub jego dokumentacji)  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 34 Bilans mocy W obwodach prdu staBego odbiorniki elektryczne stanowi dla prdu opr, jakim jest rezystancja. Dlatego odbiorniki prdu staBego oznaczane s rezystorami i mwi si, |e jest to rezystancja odbiornika. Bilans mocy jest to porwnanie mocy dostarczanej ze zrdeB z moc odbieran przez odbiorniki W wyniku bilansu mocy moc dostarczana zawsze musi si rwna mocy odbieranej, czyli zachodzi zasada: suma mocy dostarczanych ze zrdeB musi si rwna sumy mocy pobieranych przez odbiorniki. 4.5.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. W jaki sposb energia elektryczna objawia si na rezystancji? 2. Podaj prawo, ktre podaje, od czego zale|y ilo[ energii wydzielona na rezystancji? 3. Co to jest moc elektryczna? 4. Podaj wzory, za pomoc, ktrych mo|na w praktyczny sposb obliczy moc elektryczn? 5. Jakim urzdzeniem mierzymy moc elektryczn, wyja[nij sposb jego podBczania? 6. Jakie znasz metody pomiaru mocy elektrycznej, narysuj ich schematy pomiarowe? 7. Co to jest bilans mocy? 8. Jaka zasada zachodzi podczas bilansu mocy? 4.5.3. wiczenia wiczenie 1 Pomierz moc elektryczn za pomoc watomierza. Odbiornikiem bdzie rezystor nastawny  dekada. Pomiary nale|y wykona dla nastpujcych warto[ci dekady: 200, 400, 600, 800, 1000&!, przy nastpujcych warto[ciach napi zasilajcych 10, 20, 30V. Wyniki nale|y zestawi w odpowiedniej tabeli i porwna z wynikami obliczeD. Z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe i materiaBy: watomierz prdu staBego, amperomierz , woltomierz, zasilacz stabilizowany, przewody laboratoryjne, 2) poBczy wy|ej wymienione elementy zgodnie ze schematem pokazanym na rys.32, 3) ustawi odpowiednie zakresy pomiarowe na miernikach i odpowiedni warto[ napicia na zasilaczu, Rys.32. Schemat ukBadu pomiaru mocy za pomoc watomierza. 4) po podBczeniu ukBad pokaza nauczycielowi w celu sprawdzenia, 5) po sprawdzeniu wBczy ukBad, 6) wyniki pomiarw zapisa w tabeli 5,  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 35 Tabela 5. Tabela wynikw pomiarw i obliczeD  wiczenie 1. Pomiary Obliczenia R V A W Lp. [&!] U[V ] I[A] Podb[W] P[W] 1 2 3 . . . 7) korzystajc z pomierzonych warto[ci prdu i napicia oraz znajc warto[ci rezystancji obliczy moc odbiornika, do obliczeD nale|y wykorzysta z wzory ktre podano w pkt. 4.5.1., wyniki obliczeD wpisa w tabeli 5, 8) na podstawie wynikw pomiarw i obliczeD zestawionych w tabeli, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania, kalkulator, - zasilacz napicia stabilizowany regulowany 0-30V, - dekada, - woltomierz, amperomierz, watomierz, - przewody laboratoryjne. wiczenie 2 Wykonaj bilans mocy elektrycznej, w ukBadzie zBo|onym z kilku odbiornikw: dwch rezystorw oraz jednej |arwki. wiczenie wykonujemy dla trzech napi zasilajcych 10, 20, 30V, nale|y pomierzy moc na wej[ciu ukBadu (w punkcie zasilania ukBadu  watomierz) a tak|e moce ka|dego z odbiornikw (metoda techniczna  amperomierze A1, A2, A3 oraz woltomierz V). Suma mocy odbiornikw powinna by rwna mocy pomierzonej w punkcie zasilania. Wyniki nale|y zestawi w odpowiedniej tabeli i porwna z wynikami obliczeD. Z pomoc nauczyciela sformuBuj wnioski. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) zgromadzi nastpujce przyrzdy pomiarowe i materiaBy: watomierz prdu staBego, amperomierz , woltomierz, zasilacz stabilizowany, przewody laboratoryjne, 2) poBczy wy|ej wymienione elementy zgodnie ze schematem pokazanym na rys. 33, Rys. 33. Schemat ukBady do wyznaczenia bilansu mocy.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 36 3) ustawi odpowiednie zakresy pomiarowe na miernikach i odpowiedni warto[ napicia na zasilaczu, 4) po podBczeniu ukBad pokaza nauczycielowi w celu sprawdzenia, 5) po sprawdzeniu wBczy ukBad, 6) wyniki pomiarw zapisa w tabeli 6, Tabela 6. Tabela wynikw pomiarw i obliczeD  wiczenie 2. Pomiary Obliczenia V W A A1 A2 A3 Lp. POdb1 POdb2 P{1 POdb1+ POdb2+P{1 U[V ] P[W] I[A] I[A] I[A] I[A] 1 2 3 . . 7) korzystajc z pomierzonych warto[ci prdu i napicia oraz znajc warto[ci rezystorw obliczy moc odbiornikw, do obliczeD nale|y wykorzysta wzory ktre podano w pkt. 4.5.1., wyniki obliczeD wpisa w tabeli nr 6., 8) na podstawie wynikw pomiarw i obliczeD zestawionych w tabeli, z pomoc nauczyciela sformuBowa wnioski. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania, kalkulator, - zasilacz napicia stabilizowany regulowany 0-30V, - rezystory 200, 500&!, |arwka typ E14 30V, 5W, - przewody laboratoryjne, - mierniki wielko[ci staBych: 4 amperomierze, woltomierz i watomierz. 4.5.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniowa pojcie energii elektrycznej? 2) zdefiniowa sposb wydzielania energii elektrycznej na rezystancji? 3) zdefiniowa pojcie mocy elektrycznej? 4) poda wzory na obliczanie mocy elektrycznej? 5) poda urzdzenie do pomiaru mocy, oraz je obsBu|y 6) poda metody pomiaru mocy elektrycznej? 7) poda schematy pomiarowe dla wybranej metody pomiaru mocy elektrycznej? 8) obliczy moc elektryczn? 9) pomierzy moc elektryczn? 10) majc wyniki pomiarw dokona bilansu mocy  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 37 4.6. OddziaBywanie prdu na organizm ludzki 4.6.1. MateriaB nauczania OddziaBywanie prdu na organizm ludzki  wiadomo[ci wstpne Reakcje organizmu na przepByw prdu elektrycznego s bardzo r|norodne i zale| od indywidualnych cech fizycznych czBowieka, jak rwnie| od rodzaju prdu i jego ksztaBtu, jaki pBynie przez organizm oraz od rodzaju drogi jak przepBywa (np. lewa rka  stopy). Nale|y pamita, |e prd elektryczny pByncy przez organizm zawsze wywoBuje w nim zmiany fizyczne, chemiczne i biologiczne. CaBo[ tych zmian nazywamy ra|eniem elektrycznym a prd pByncy prdem ra|eniowym. Poniewa| skutki ra|enia prdem w zale|no[ci od jego rodzaju bardzo si r|ni, dlatego inne jest oddziaBywanie prdu staBego, prdu zmiennego 15-100Hz, prdu zmiennego o czstotliwo[ci wikszej ni| 100Hz, prdu impulsowego oraz prdu ttnicego. W tym rozdziale omwione zostan skutki ra|enia prdem staBym. Przed dalsz cz[ci nale|y wyja[ni nastpujce pojcia: prd percepcji (odczuwania),prd samouwolnienia oraz prd fibrylacji. Prd percepcji(odczuwania), jest to warto[ prdu, przy ktrym czBowiek odczuwa jego przepByw. Prd samouwolnienia, jest to prd, przy ktrym czBowiek jest jeszcze w stanie pokona skurcz mi[ni. Prd fibrylacji, jest to warto[ prdu, przy ktrym wystpuje migotanie(fibrylacja) komr serca. Skutki ra|enia prdem staBym Wypadki pora|enia prdem staBym stanowi kilka procent z oglnej liczby wypadkw elektrycznych, dodatkowo wypadki [miertelne przy prdzie s rzadkie i maj miejsce wyBcznie w bardzo niekorzystnych warunkach [rodowiskowych, jakie panuj np. w kopalniach. Generalnie przy pora|eniach prdem wystpuj lepsze ni| przy prdzie zmiennym warunki do samouwolnienia, a tak|e przy prdzie staBym przy czasach ra|enia wikszych ni| 1 okres pracy serca (0,75 s) warto[ progowa prdu, przy ktrym wystpuje migotanie komr serca (fibrylacji) jest zdecydowanie wiksza ni| przy prdzie przemiennym o czstotliwo[ci 50Hz. Wynika z powy|szego, |e prd staBy jest bezpieczniejszy. Jednak mimo to nie wolno bagatelizowa zagro|enia pora|eniem prdem staBym, poniewa| tak jak ju| to byBo wspomniane ka|dy przepByw prdu wywoBuje zmiany w organizmie, ktre mog mie szkodliwe skutki. Skutki ra|enia prdem staBym tak|e mo|na sklasyfikowa za pomoc obszarw zawartych midzy krzywymi, pokazuje to rys. 34. SzczegBowo zostanie on omwiony w dalszej cz[ci.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 38 Rys. 34. Strefy (obszary) reakcji organizmu ludzkiego przy przepBywie prdu staBego Ir  prd ra|eniowy, tr  czas przepBywu prdu ra|eniowego [3, s. 51]. W przypadku prdu zmiennego o czstotliwo[ci 50Hz, po przekroczeniu granicy percepcji, osoba badana przez caBy czas czuje Baskotanie i mrowienie, mimo |e nat|enie prdu nie ulega dalszej zmianie. Natomiast przy prdzie staBym, mimo staBego zwikszania nat|enia prdu, osoba badana nie odczuwa, |e granica percepcji  krzywa a, wynoszca 2mA, zostaBa osignita i przekroczona. Osignicie i przekroczenie tej granicy zostaje stwierdzony przez osob badan dopiero wtedy, kiedy prd ra|enia o tym nat|eniu zostanie nagle wyBczony i zaBczony ponownie. StaBemu przepBywowi przez ciaBo prdu staBego na poziomie wy|szym ni| prd percepcji nie towarzysz |adne, odczuwalne zmysBami, reakcje. Tak samo jest z progow warto[ prdu samouwolnienia (wynosi okoBo 30 mA  krzywa b), jest mo|liwa do ustalenia tylko w chwili zaBczania i wyBczania prdu staBego. Osoba odczuwa wtedy bolesne kurczowe reakcje mi[ni. Przy wstrzsach (zaBczanie i wyBczanie prdu) o nat|eniu prdu wikszym ni| 30 mA, ktre trwaj od kilku sekund do kilku minut, pokonanie wystpujcych kurczw mi[ni staje si niemo|liwe lub tylko prawdopodobne. Warto[ prdu fibrylacji przy ra|eniu prdem staBym zale|y zarwno od kondycji psychofizycznej czBowieka, a tak|e od nat|enia prdu, czasu ra|enia i drogi ra|enia. Uwa|a si, |e migotanie komr serca jest podstawow przyczyn zgonw podczas pora|eD prdem. Prg migotania komr serca jest dla prdw zstpujcych okoBo dwukrotnie wy|szy ni| dla prdw wstpujcych. Prdem zstpujcym nazywa si prd staBy, ktry pBynie przez ciaBo w kierunku stp, ktre maj wwczas potencjaB ujemny. Prdem wstpujcym nazywa si prd staBy, ktry pBynie przez ciaBo od stp w gr. Stopy maj wwczas potencjaB dodatni. Nale|y pamita, |e reakcje organizmu i odczucia przy przepBywie prdu s indywidualne, zale|ne od danego organizmu i stanu psychofizycznego. Zale| tak|e od czasu ra|enia i warto[ci prdu ra|enia, pokazuje to wykres na rys. 29, gdzie w poszczeglnych obszarach wystpuj nastpujce reakcje i odczucia: OBSZAR 1 (midzy pocztkiem ukBadu wspBrzdnych i krzyw a) Nie wystpuj |adne, odczuwalne czuciowo, reakcje organizmu. OBSZAR 2 (midzy krzywymi a i b) Nie wystpuj szkodliwe skutki przepBywu prdu. OBSZAR 3 (midzy krzywymi b i c) Nie wystpuj urazy organiczne, natomiast w miar wzrostu warto[ci prdu i czasu ra|enia dochodzi do odwracalnych zakBceD w generacji i przewodnictwie impulsw w obrbie mi[nia sercowego.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 39 OBSZAR 4 (powy|ej krzywej c) Oprcz nasilenia zjawisk patofizjologicznych, ktre wystpiBy w obszarze 3, dodatkowo dochodzi prawdopodobieDstwo wystpienia migotania komr serca, mo|liwo[ powstania oparzeD i utraty przytomno[ci. ReguBy bezpieczeDstwa przy u|ytkowaniu instalacji i urzdzeD elektrycznych Poni|ej zostan przedstawione reguBy, ktrych przestrzeganie powinno zminimalizowa ryzyko pora|eniem prdem elektrycznym. 1. Przed u|yciem dowolnego sprztu, urzdzeD elektrycznych zawsze nale|y sprawdzi czy jego stan zewntrzny nie budzi zastrze|eD  nie wolno u|ywa sprztu, ktrego obudowa, przewody zasilajce s uszkodzone. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e:  przed zaBczeniem sprztu pod napicie zawsze nale|y najpierw sprawdzi czy konstrukcja wtyczki tego sprztu jest dostosowana do rozwizania gniazda wtykowego;  nale|y zawsze dba o stan przewodw i przedBu|aczy sprztu elektrycznego, min. nale|y chroni ich powierzchnie przed uszkodzeniem przez ostre przedmioty, silne zrdBa ciepBa lub |rce substancje. 2. Nale|y obsBugiwa tylko te wyBczniki, gniazda, bezpieczniki topikowe itd., ktre wytwrca sprztu lub wykonawca instalacji przeznaczyB do oglnego u|ytku. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e: - przy wyjmowaniu wtyczki z gniazda nale|y zawsze uchwyci i cign za wtyczk, nigdy za przewd zasilajcy; - po wykorzystaniu sprztu nale|y go wyBczy wyBcznikiem i dodatkowo wyj z gniazda wtyczk przewodu zasilajcego; - je|eli przepali si wkBadka topikowa bezpiecznika, to mo|na j zastpi sprawn wkBadk, lecz zawsze o takim samym prdzie znamionowym jak poprzednia; - nie wolno zbli|a si i dotyka goBych przewodw pod napiciem. 3. Nigdy nie wolno u|ywa zawilgoconego sprztu elektrycznego i urzdzeD elektrycznych. Nie nale|y obsBugiwa rwnie| sprztu elektrycznego wwczas, gdy rce lub nogi s mokre. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e:  nie nale|y polewa wod urzdzeD elektrycznych;  nie nale|y u|ywa sprztu elektrycznego podczas deszczu lub gdy przewd zasilajcy le|y w wodzie. 4. W razie zauwa|enia objaww uszkodzenia sprztu elektrycznego nale|y natychmiast wyBczy go spod napicia. Nastpnie wykona tylko te czynno[ci, ktre s dobrze znane i opanowane. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e: nale|y wykonywa tylko proste czynno[ci, jak np. wymian przepalonej |arwki lub wymian uszkodzonej wkBadki bezpiecznikowej; je|eli po wymianie wkBadka bezpiecznikowa znowu si przepali, to nie wolno zamienia jej ponownie ani zastpowa wkBadk o wikszym prdzie nominalnym, tylko nale|y zasign porady fachowca elektryka.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 40 5. Podczas pracy nale|y zgBasza wszelkie nienaturalne objawy pracy urzdzeD elektrycznych, instalacji elektrycznych oraz elektronarzdzi odpowiednim osobom odpowiedzialnym za ich stan techniczny. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e: - nie wolno u|ywa uszkodzonego sprztu przed napraw, tak|e nie nale|y pozwoli innym osobom go u|ywa, je|eli stwierdzone zostan nastpujce objawy: iskrzenie na dowolnej cz[ci sprztu lub/i przewodw zasilajcych, wydobywanie si dymu ze sprztu lub przewodw zasilajcych, anormalne nagrzanie si silnika elektrycznego, przewodw, kabli i aparatury Bczeniowej; - nie wolno zbli|a si do przewodu, ktry spadB ze sBupa i le|y na ziemi, tak|e nie pozwala, aby robiBy to inne osoby. 6. Osobom nie posiadajcym odpowiednich kwalifikacji nie wolno wykonywa naprawy sprztu elektrycznego i urzdzeD elektrycznych, nie wolno im majsterkowa przy tego typu sprzcie. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e:  tylko fachowcy elektrycy s uprawnieni do przegldw sprztu elektrycznego;  tylko wyBczony spod napicia sprzt elektryczny jest gwarantem bezpieczeDstwa. Je|eli w szczeglnym przypadku musimy sprawdzi brak napicia, to nale|y u|y do tego celu wyBcznie przepisowych wskaznikw napicia. Nigdy nie wolno stosowa  lampy probierczej"( neonwki );  nale|y unika wykonywania samemu prowizorycznych napraw sprztu,. Nie wolno naprawia uszkodzonej izolacji przewodu zasilajcego sprzt, lecz nale|y wymieni go na nowy; 7. Przed u|yciem przeno[nych elektrycznych narzdzi, urzdzeD najpierw nale|y sprawdzi, czy nadaj si one do pracy w [rodowisku, w ktrym zamierza si je zastosowa. Rwnie| nale|y pamita o stosowaniu reguB bezpieczeDstwa pracy, odpowiednich do danego [rodowiska. Powy|sza reguBa dotyczy przede wszystkim wykonywania pracy przy u|yciu sprztu elektrycznego w utrudnionych warunkach. Do warunkw takich zaliczaj si: wysokie lub niskie temperatury otoczenia, praca w [rodowisku nasyconym [rodkami chemicznymi, jak rwnie| praca w pomieszczeniach zagro|onych po|arem lub wybuchem. Dlatego te|: - w zbiornikach, kotBach, rurocigach i innych pomieszczeniach wykonanych z materiaBw przewodzcych mo|na stosowa lampy oraz inny elektryczny sprzt przeno[ny, tylko pod warunkiem przestrzegania w takich pomieszczeniach specjalnych wymagaD, okre[lonych w przepisach ochrony przeciwpora|eniowej; - elektryczny sprzt przeno[ny, ktry np. spadB z wysoko[ci lub zostaB zawilgocony nale|y niezwBocznie przekaza do fachowego przegldu. 8. Nigdy nie wolno zdejmowa obudowy sprztu elektrycznego ani umo|liwia dostpu do wntrza pomieszczeD elektrycznych. Dodatkowo zawsze pamita nale|y, |e nie wolno: - otwiera skrzynek rozdzielczych, przyBczowych i zaciskowych, a tak|e nie wolno usuwa elementw sBu|cych do ochrony przeciwpora|eniowej;  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 41 - otwiera drzwi do pomieszczeD elektrycznych, np. do rozdzielni, stanowisk probierczych, pomieszczeD transformatorw itp.; - zbli|a si do urzdzeD elektrycznych ani przekracza odlegBo[ci dopuszczonych aktualnymi przepisami. 9. Dowolne prace nieelektryczne w pobli|u czynnych urzdzeD elektrycznych wolno wykonywa tylko pod nadzorem fachowca elektryka lub po wysBuchaniu jego instrukcji. Powy|sza reguBa odnosi si do nastpujcych prac: ukBadanie posadzki w komorze transformatorowej, malowanie konstrukcji wsporczych linii i rozdzielni napowietrznych, malowanie wntrz rozdzielni wntrzowych, wycinania gaBzi wzdBu| trasy linii napowietrznych. Podczas po|aru rozdzielni elektrycznych dowolnego rodzaju trzeba stosowa si [ci[le do zaleceD personelu technicznego. Do gaszenia po|aru nale|y u|ywa wyBcznie [rodkw wskazanych przez ten personel. 10. Przed rozpoczciem dowolnej pracy w pobli|u przyBczy domowych, linii napowietrznych i kablowych trzeba pamita o przestrzeganiu reguB bezpieczeDstwa pracy. Przed rozpoczciem pracy nale|y uzyska od wBa[ciciela wy|ej wymienionych urzdzeD elektrycznych informacje, jakie zalecenia bezpieczeDstwa obowizuj podczas pracy, ktr chcesz wykona w pobli|u czynnych przyBczy domowych oraz linii napowietrznych i kablowych. Uzyskanie od wBa[ciciela instalacji elektroenergetycznych dodatkowych informacji jest wymagane w przypadku wykonywania w ich pobli|u nastpujcych prac i czynno[ci: - robt transportowych, pomiarw geodezyjnych i monta|u anten TV w pobli|u linii napowietrznych; - rozpylania nawozw, herbicydw i [rodkw owadobjczych na uprawach w pobli|u linii napowietrznych; - remontw fasad domw, wzdBu| ktrych prowadzone s na wysignikach przewody elektryczne lub znajduj si napowietrzne przyBcza energii elektrycznej; - dowolnych prac ziemnych w pobli|u tras kabli elektroenergetycznych. Postpowanie w przypadku pora|enia prdem elektrycznym Pora|enie prdem elektrycznym czBowieka charakteryzuje si du| r|norodno[ci objaww i zagro|eD |ycia, np. zatrzymanie kr|enia krwi i oddychania, oparzania, zBamania itd. Tylko przeprowadzona szybko i prawidBowo akcja ratownicza decyduje o powodzeniu i zabezpiecza przed ponownymi urazami. W przypadku pora|enia czBowieka prdem elektrycznym nale|y w nastpujcej kolejno[ci: 1) Uwolni pora|onego spod dziaBania prdu elektrycznego, a nastpnie przenie[ poszkodowanego z miejsca zagro|onego w bezpieczne, gdzie mo|na oceni jego stan i zastosowa zabiegi reanimacyjne. W przypadku stwierdzenia oparzeD termicznych nale|y odizolowa poszkodowanego od zrdBa oparzenia, a tlc si odzie| ugasi przez polewanie wody, zawinicie w mokry koc , prze[cieradBo itp. Uwalnianie pora|onego spod dziaBania prdu elektrycznego w przypadku napi nie przekraczajcych 1 kV mo|e by wykonane w nastpujcy sposb: - przez wyBczenie napicia obwodu elektrycznego, na ktrym doszBo do pora|enia;  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 42 - przez odcignicie pora|onego od urzdzeD lub instalacji, na ktrych nastpiBo jego pora|enie; - przez odizolowanie pora|onego w celu przerwania przepBywu prdu przez jego ciaBo, bez uprzedniego wyBczenia napicia. Sposb 1  jest najbardziej skuteczny i zalecany, tzn. wyBczenie napicia za pomoc otwarcia wyBcznika od strony zasilania  najpierw nale|y jednak sprawdzi czy uchwyt izolowany wyBcznika nie jest uszkodzony. Mo|na rwnie| przerwa dopByw prdu wykrcajc bezpieczniki z obwodu, w ktrym nastpiB wypadek. Nale|y przed tym sprawdzi, czy gBwka izolacyjna nie jest uszkodzona. Je|eli obwd ra|enia jest zasilany przez bezpieczniki mocy, to wolno je wyj tylko za pomoc specjalnych kleszczy wykonanych z materiaBu izolacyjnego. Radykalnym, lecz w pewnych warunkach niebezpiecznym sposobem przerwania przepBywu prdu jest przecicie przewodw od strony zasilania za pomoc specjalnych urzdzeD o izolowanych rkoje[ciach, wyposa|onych w osBony przeciwBukowe. Jednak tego sposobu nie wolno stosowa w pomieszczeniach zagro|onych wybuchem oraz w kanaBach i tunelach kablowych. W nagBych wypadkach, gdy w pobli|u nie ma odpowiednich urzdzeD, przewd zasilajcy mo|na przeci za pomoc siekiery lub Bopaty o suchym drewnianym uchwycie. Oprcz wymienionych ograniczeD, sposb ten mo|na jednak stosowa tylko do przecinania przewodw zasilajcych silniki elektryczne pojedynczych maszyn budowlanych i przemysBowych, przewodw przyBczy domowych, oglnie mwic  tylko takich obwodw, ktre s zabezpieczone bezpiecznikami o prdzie znamionowym do 50 A. Sposb 2  odcignicie pora|onego od urzdzeD elektrycznych, na ktrych doszBo do wypadku mo|e mie miejsce dopiero po stwierdzeniu, |e wyBczenie napicia jest niemo|liwe lub trwaBoby za dBugo. Podczas odcigania pora|onego spod dziaBania napicia nie wolno zapomnie o bezwzgldnym zakazie dotykania goBymi rkami tych cz[ci ciaBa pora|onego, ktre nie s odziane. Pora|onego mo|na odcign chwytajc go, a nastpnie cignc za luzne cz[ci jego odzie|y, lub te| odsuwajc go spod napicia przy u|yciu dowolnego przedmiotu wykonanego z tworzywa izolacyjnego, np. suchej deski, drewnianego styliska (rkoje[ci) Bopaty itp. Im lepiej ratownik jest odizolowany od potencjaBu ziemi, tym skuteczniej jest chroniony przed pora|eniem podczas ratowania pora|onego przez odciganie. Sposb 3  ma tylko teoretyczne znaczenie i nie jest stosowany w praktyce ratowniczej. Polega on na podsuwaniu materiaBw izolacyjnych pod nogi lub pod palce pora|onego, w zale|no[ci od drogi ra|enia. Je|eli przepByw prdu ma miejsce na drodze rce-stopy, to materiaB izolacyjny podsuwa si pod nogi pora|onego. Przy ra|eniu na drodze rka-rka nale|y materiaB izolacyjny podBo|y pod kolejno odginane palce osoby pora|onej. Ten sposb jest bardzo niebezpieczny dla ratownika nawet wtedy, kiedy stosuje on pomocniczy sprzt dielektryczny. Lepiej i bezpieczniej jest przecie| szarpn za rkaw bluzy pora|onego i oderwa w ten sposb jedn z jego rk od cz[ci bdcych pod napiciem ni| mozolnie odgina ka|dy palec pora|onego, tracc czas, ktry mo|e decydowa o jego prze|yciu. 2) Oceni zagro|enie |ycia, w zale|no[ci od stwierdzonych zagro|eD nale|y przystpi do nastpnej czynno[ci  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 43 3) Przystpi do reanimacji (resuscytacji), sposb postpowania reanimacyjnego przedstawia rys. 34. Rys. 35. Postpowanie reanimacyjne. Na reanimacj czsto si mwi resuscytacja, natomiast na akcj reanimacyjn akcja resuscytacyjna (rys. 36). Dziki akcji resuscytacyjnej zwikszamy szans prze|ycia poszkodowanego do czasu przybycia wyspecjalizowanego personelu medycznego. W przypadku zatrzymania oddychania i kr|enia bardzo liczy si czas i natychmiastowe rozpoczcie odpowiednich czynno[ci. Do resuscytacji nale| udro|nienie drg oddechowych, sztuczne oddychanie oraz zewntrzny masa| serca. W trakcie peBnej akcji reanimacyjnej na ka|de dwa wdechy powinno przypada 15 uci[ni mostka. Oddech i ttno powinno si kontrolowa po ka|dych 4 cyklach. Objawami wskazujcymi na skuteczno[ resuscytacji s: - zar|owienie si skry, - powrt akcji serca, - zw|enie uprzednio rozszerzonych zrenic, - powrt spontanicznego oddechu. Akcj resuscytacyjn nale|y kontynuowa do czasu przybycia personelu ratowniczego lub do momentu odzyskania przez ratowanego czynno[ci |yciowych. Rys. 36. Resuscytacja.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 44 Sztuczne oddychanie (rys. 37): Najpierw nale|y udro|ni drogi oddechowe poprzez usunicie ewentualnych ciaB obcych, protez zbowych, wymiocin lub pokarmu z jamy ustnej. Nastpnie nale|y wykona odchylenie do tyBu gBowy poszkodowanego. Jedn rk ukBadamy na czole i ostro|nie odchylamy gBow do tyBu jednocze[nie pocigajc drug rk podbrdek ku grze. Aby zachowa t pozycj nale|y podBo|y poduszk lub zwinity koc pod barki. Przy podejrzeniu uszkodzenia krgosBupa szyjnego w wypadku komunikacyjnym nale|y zrezygnowa z odchylenia gBowy! Istniej dwie metody sztucznego oddychania: - usta-usta: jedna rka oparta o czoBo za pomoc kciuka o palca wskazujcego szczelnie zaciska nos, ratujcy przyciska swe szeroko otwarte usta do rozchylonych ust ratowanego i robi wydech, - usta-nos: jedna rka przytrzymuje |uchw zamykajc szczelnie usta ratowanego, ratujcy szeroko otwartymi ustami obejmuje szczelnie nos ratowanego i wydycha powietrze z pBuc. Czsto[ oddychania powinna wynosi okoBo 10-12 wydechw na minut. Powietrze nale|y wydycha spokojnie, nastpnie wycofa swoj gBow od ratowanego obserwujc ruchy klatki piersiowej. Rys. 37. Sposb wykonania sztucznego oddychania. Masa| serca (rys. 38) nale|y wykona nastpujco: Najpierw trzeba uBo|y poszkodowanego na pBaskim, twardym podBo|u. Nastpnie uBo|y jeden nadgarstek na jednej trzeciej dolnej mostka. Drugi nadgarstek ukBadamy na pierwszym splatajc bdz unoszc palce obu rk, aby nie spowodowa dodatkowych obra|eD |eber. Wykonujemy ucisk na gBboko[ 3-5cm, u|ywajc ci|aru swojego tuBowia wyprostowanymi ramionami z barkami pionowo nad mostkiem. Nastpna faza rozluznienia polega na zdjciu ci|aru z mostka bez odrywania nadgarstka z miejsca ucisku, dziki czemu klatka piersiowa wraca do pozycji wyj[ciowej. Czsto[ uciskania mostka powinna wynosi w miar mo|liwo[ci 80-100 uci[ni na minut. W trakcie prowadzenia zewntrznego masa|u serca mo|e doj[ do zBamaD |eber i mostka, co nie jest powodem do przerwania masa|u serca. Rys. 38. Masa| serca.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 45 Pozycja bezpieczna (rys. 39), czyli boczna ustalona jest stosowana w celu zabezpieczenia nieprzytomnego poszkodowanego z zachowanymi czynno[ciami |yciowymi (oddychania i kr|enie) do czasu przybycia lekarza. Aby uBo|y poszkodowanego w pozycji bocznej ustalonej: - zegnij bli|sz nog w stawie kolanowym, wsuwajc jej stop pod kolano drugiej nogi, - bli|sz rk uB| wzdBu| ciaBa poszkodowanego wsuwajc dBoD pod po[ladek, cz[ci grzbietow ku grze, - drug rk zegnij w stawie Bokciowym i poB| na piersi poszkodowanego, tak aby dBoD spoczywaBa pomidzy szyj a barkiem strony przeciwnej, - przewr poszkodowanego na swoj stron jedn rk cignc za biodro, a drug asekurujc za gBow, - koDczyn grn, ktr uprzednio wBo|yBe[ pod po[ladek wycignij za rami do tyBu, - odchyl gBow poszkodowanego do tyBu i zabezpiecz j drug rk, - nie zapomnij o konieczno[ci kontrolowania czynno[ci |yciowych poszkodowanego. Rys. 39. Pozycja boczna bezpieczna. 4) Opatrzenie krwawieD, krwotokw i zBamaD. 4.6.2. Pytania sprawdzajce Odpowiadajc na pytania, sprawdzisz, czy jeste[ przygotowany do wykonania wiczeD. 1. Jaka jest warto[ prdu odczuwania (percepcji) przy przepBywie prdu staBego przez organizm? 2. Jaka jest wielko[ prdu samouwolnienia przy przepBywie prdu staBego przez organizm? 3. Scharakteryzuj obszary, na jakie s podzielone reakcje organizmu przy przepBywie prdu staBego w zale|no[ci od jego warto[ci i czasu ra|enia? 4. Jakie s zasady prawidBowego u|ytkowania instalacji i urzdzeD elektrycznych? 5. W jaki sposb uwalniamy osob spod dziaBania prdu elektrycznego? 6. Podaj, co to jest restytucja i jak j wykonujemy? 7. Podaj jak wykonujemy sztuczne oddychanie i masa| serca? 8. Podaj jak ukBadamy poszkodowanego w pozycji bocznej bezpiecznej? 4.6.3. wiczenia wiczenie 1 Podaj sposb postpowania w przypadku wystpienia nastpujcej sytuacji: ZespB czteroosobowy wykonuje wiczenie laboratoryjne. W trakcie wykonywania jeden z uczniw ulegB pora|eniu elektrycznemu. Prd ra|eniowy jest na tyle du|y, |e uczeD pora|ony nie mo|e si uwolni spod dziaBania prdu.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 46 Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) wypisa w punktach czynno[ci, ktre powinni wykona pozostali uczniowie, w wyniku zaistniaBej sytuacji. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania. wiczenie 2 CzBowiek zostaB pora|ony, poniewa| zle zostaBo dobrane zabezpieczenie obwodu elektrycznego. W wyniku, czego pBynB przez niego prd ra|eniowy o warto[ci 50mA. Poszkodowany zostaB uwolniony po okoBo 3s. Podaj, jakie skutki w organizmie i odczucia wystpi w wyniku tego zdarzenia. Sposb wykonania wiczenia Aby wykona wiczenie, powiniene[: 1) skorzysta z wykresu oraz wiadomo[ci zawartych w pkt. 4.6.1., 2) odczyta z wykresu obszar dla prdu i czasu ra|enia podanego w tre[ci wiczenia, nale|y wyszuka z tekstu rozdziaBu wyszuka skutki i objawy przy takim pora|eniu. Wyposa|enie stanowiska pracy: - poradnik dla ucznia, zeszyt, przybory do pisania. 4.6.4. Sprawdzian postpw Czy potrafisz: Tak Nie 1) zdefiniowa pojcia prd ra|eniowy, prd samouwolnienia, prd fibrylacji? 2) poda warto[ci prdu samouwolnienia? 3) okre[li reakcje organizmu i odczucia w zale|no[ci od warto[ci prdu ra|eniowego? 4) poda na podstawie wykresu (rys. 34) w jakim obszarze zagro|enia jest czBowiek dla okre[lonego prdu ra|enia i czasu, oraz okre[li dla danego obszaru reakcje organizmu i jego odczucia? 5) poda zasady bezpiecznego u|ytkowania instalacji i urzdzeD elektrycznych? 6) poda sposb postpowania w przypadku pora|enia czBowieka prdem elektrycznym? 7) poda sposb wykonania restytucji? 8) poda sposb wykonania sztucznego oddychania? 9) poda sposb wykonania masa|u serca? 10) poda sposb uBo|enia poszkodowanego w pozycji bocznej bezpiecznej?  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 47 5. SPRAWDZIAN OSIGNI INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uwa|nie instrukcj. 2. Zapoznaj si z zestawem zadaD testowych. 3. Udzielaj odpowiedzi na zaBczonej karcie odpowiedzi. 4. Test skBada si z 20 zadaD. 5. Za ka|de poprawnie rozwizane zadanie uzyskasz 1 punkt. 6. Dla ka|dego zadania podane s cztery mo|liwe odpowiedzi: A, B, C, D. 7. Tylko jedna odpowiedz jest poprawna. 8. Wybran odpowiedz zaznacz X. 9. Staraj si wyraznie zaznacza odpowiedzi. Je|eli si pomylisz i bBdnie zaznaczysz odpowiedz, otocz j kBkiem i zaznacz odpowiedz, ktr uwa|asz za prawdziw. 10. Przed wykonaniem ka|dego zadania przeczytaj bardzo uwa|nie polecenie. 11. Czas na rozwizanie testu- 60 minut. Powodzenia! ZESTAW ZADAC TESTOWYCH 1. Dla ukBadu przedstawionego na rysunku prawidBowe jest rwnanie: a) U = U1 + U2 + U3. b) U = U1 + U2 - U3. c) U = U2 + U3 - U1. d) U = U1 - U2 + U3. 2. W obwodzie prdu staBego jak na rysunku zmierzono warto[ci napi: U1 = 1000 mV, U2 = 2,0 V. Prd I wynosi: a) 2,0 A. b) 0,02 A. c) 200 mA. d) 2000 mA. 3. Ktre z ni|ej wymienionych praw elektrotechniki zastosujesz do wyja[nienia zjawiska odpychania si naelektryzowanych ciaB? a) Ohma. b) Kirchhoffa- prdowe. c) Kirchhoffa- napiciowe. d) Coulomba. 4. W obwodzie elektrycznym przedstawionym na rysunku podane s: U = 230V, P1 = 60W, P2 = 40W, P3 = 10W. Jaki prd pobiera ukBad ze zrdBa zasilania? a) 1,00A. b) 0,25A. c) 1,25A. d) 0,478A.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 48 5. Warto[ napicia wskazywanego przez woltomierz V wynosi: a) 4[V]. b) 5[V]. c) 7[V]. d) 12[V]. 6. Midzy ktre punkty obwodu nale|y wpi woltomierz, aby wskaza napicie na rezystorze R5? a) b-e. b) b-d. c) c-d. d) a-f. 7. Na ktrym z rysunkw sposb wBczenia amperomierza jest prawidBowy? 8. Warto[ napicia wskazywanego przez woltomierz V wynosi 1,4[V], a nat|enie prdu wskazywanego przez amperomierz 0,2 [A]. E = 1,5[V]. Jak warto[ ma rezystancja wewntrzna zrdBa RW? a) 0,1[&!]. b) 0,2[&!]. c) 0,5[&!]. d) 1[&!]. 9. Trzy rezystory o rezystancjach: 10 k&!, 8000 &!, oraz 0,012 M&! s poBczone szeregowo. Jaka jest warto[ rezystancji zastpczej? a) 30000 &!. b) 281 k&!. c) 0,3 M&!. d) 18,012 M&!. 10. Trzy jednakowe rezystory o rezystancjach 10 k&! ka|dy poBczone s rwnolegle. Jaka jest przybli|ona warto[ rezystancji zastpczej? a) 3,3 k&!. b) 0,010 M&!. c) 30000 &!. d) 1,0 M&!.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 49 11. Wzr na moc prdu staBego to: U a) P = , I 2 U b) P = , I c) P = U " I , I d) P = . U 12. Odbiornik o rezystancji 100&! zasilany jest napiciem 20V. Moc wydzielona to: a) 1W. b) 40W. c) 0,4W. d) 4W. 13. Idealne zrdBo prdu staBego to takie, w ktrym: a) napicie jest staBe. b) prd i napicie jest staBy. c) napicie jest staBe a prd si zmienia wraz ze zmian obci|enia. d) prd jest staBy a napicie si zmienia wraz ze zmian obci|enia. 14. Rzeczywiste zrdBo napicia staBego to takie, ktre: a) utrzymuje napicie na odbiorniku mimo zmian obci|enia. b) wewntrz posiada opr zwany rezystancj wewntrzn. c) zbudowane jest z transformatora i prostownika. d) zbudowane jest z transformatora, prostownika, stabilizatora oraz filtrw. 15. Ogniwo paliwowe nale|y do grupy zrdeB: a) chemicznych. b) piezoelektrycznych. c) elektromechanicznych. d) cieplnych. 16. Monter ulegB pora|eniu prdem elektrycznym. Co powinna w pierwszej kolejno[ci uczyni osoba bdca [wiadkiem zdarzenia? a) rozpozna stan pora|onego. b) zastosowa sztuczne oddychanie. c) wyBczy zrdBo zasilania, ktre spowodowaBo pora|enie. d) wezwa lekarza. 17. Prd, samouwolnienia to prd, przy ktrym: a) czBowiek jest jeszcze w stanie pokona skurcz mi[ni. b) czBowiek odczuwa jego przepByw. c) wystpuje migotanie komr serca. d) wystpuje fibrylacja. 18. Warto[ prdu samouwolnienia przyjmuje si na: a) 1mA. b) 10mA.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 50 c) 3mA. d) 30mA. 19. Trzy |arwki s zasilane napiciem 12V. PoBczone s rwnolegle. Maj nastpujce moce 10W, 5W, 9W. Jak warto[ prdu wska|e amperomierz, na wej[ciu ukBadu? a) 2A. b) 0,2A. c) 20A. d) 200mA. 20. W watomierzu gwiazdka lub kropka koBo zacisku oznacza: a) koniec uzwojeD napiciowego i prdowego. b) pocztek uzwojeD napiciowego i prdowego. c) minus. d) plus.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 51 KARTA ODPOWIEDZI Imi i nazwisko & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & ..& .. Wykonywanie badaD i pomiarw obwodw prdu staBego Zaznacz poprawn odpowiedz. Nr Odpowiedz Punkty zadania 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 52 6. LITERATURA 1. Buehl R., Majka A., Saferna J., Sakiel S., Stru|yna J.: Pora|enia i oparzenia prdem i Bukiem elektrycznym. Etiologia i pomoc przedlekarska. WNT, Warszawa 1993 2. Chochowski A.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla elektrykw. Cz. 1, 2. WSiP, Warszawa 2002 3. Kurdziel R: Podstawy elektrotechniki dla szkoBy zasadniczej. Cz. 1, 2. WSiP, Warszawa 1999 4. Nowicki J.: Podstawy elektrotechniki i elektroniki dla zasadniczych szkB nieelektrycznych. WSiP, Warszawa 1999. 5. Pilarski M.: Pracownia elektryczna.WSiP, W-wa 1998. 6. Katalog podzespoBw i elementw firmy ELFA.  Projekt wspBfinansowany ze [rodkw Europejskiego Funduszu SpoBecznego 53

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Obliczanie i pomiary parametrów obwodów prądu stałego
Cw 5 Pomiar napiecia i pradu stalego przyrzadami analogowymi i cyfrowymi
INSTRUKCJA Badanie obwodow pradu stalego
Badanie i pomiary obwodów prądu przemiennego
Badanie obwodów prądu stałego
OI15 Sprawdzanie prawa Ohma dla obwodow pradu stalego
Elektronika Analiza obwodów prądu stałego
Cw1 3 POMIARY MOCY PRĄDU STAŁEGO I PRZEMIENNEGO
Cw 5 Pomiar napiecia i pradu stalego przyrzadami analogowymi i cyfrowymi
311[15] Z1 01 Wykonywanie pomiarów warsztatowych
01 obwody pradu stalegoid(67
Pomiary prądu stałego przyrządami analogowymi i cyfrowymi

więcej podobnych podstron