Maria Rozenbajgier, Ryszard Rozenbajgier. Małgorzata Godlewska, Danuta Szot-Gawlik. Świat fizyki

Transkrypt

1 Maria Rozenbajgier, Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska, Danuta Szot-Gawlik Świat fizyki Zeszyt przedmiotowo-ćwiczeniowy dla uczniów gimnazjum Część 3A Właścicielem tego zeszytu jest: Klasa Gimnazjum nr w Rok szkolny Kraków 2011

2 Autorzy: Maria Rozenbajgier Ryszard Rozenbajgier Małgorzata Godlewska Danuta Szot-Gawlik Korekta językowa: Magdalena Puda-Blokesz Redakcja techniczna: Stanisław Sagnowski Projekt okładki: Joanna Wypiór ZamKor R Copyright by ZamKor P. Sagnowski i Wspólnicy sp. j. ul. Tetmajera 19, Kraków tel. (12) faks (12) zamkor@zamkor.pl ISBN (całość) ISBN (część 3A) Druk i oprawa: P.W. Stabil, tel. (12)

3 Spis treści Wzory potrzebne do rozwiązywania zadań rachunkowych O elektryczności statycznej Elektryzowanie ciał przez tarcie i zetknięcie z ciałem naelektryzowanym Siły wzajemnego oddziaływania ciał naelektryzowanych Przewodniki i izolatory Zjawisko indukcji elektrostatycznej. Zasada zachowania ładunku Pole elektryczne O prądzie elektrycznym Prąd elektryczny w metalach Źródła prądu. Obwód elektryczny Natężenie prądu Prawo Ohma. Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika Obwody elektryczne i ich schematy Praca i moc prądu elektrycznego...91

4 9.2. Siły wzajemnego oddziaływania ciał naelektryzowanych I. Notatki z lekcji II. Odszukaj w podręczniku odpowiedzi na pytania: 1. Jak nazywamy zjawisko obserwowane w doświadczeniu 9.1? Jaką nazwę noszą siły występujące przy takim oddziaływaniu? 2. Od czego zależy wartość siły wzajemnego oddziaływania dwóch ciał naelektryzowanych? V. Fizyczne rachunki, czyli rozwiązujemy zadania rachunkowe (i nie tylko) 1. Narysuj wektory obrazujące oddziaływanie dwóch naelektryzowanych kulek. 16

5 2. W którym przypadku (a czy b) wartość siły wzajemnego oddziaływania ładunków elektrycznych zgromadzonych na kulkach będzie większa? Uzasadnij odpowiedź. Dorysuj wektory tych sił w każdym przypadku. 3. W którym przypadku (a czy b) wartość siły wzajemnego oddziaływania na siebie ładunków elektrycznych będzie większa? Uzasadnij odpowiedź. 4. Na poniższym rysunku przedstawiono wykres zależności wartości siły F oddziaływania na siebie dwóch ładunków elektrycznych (zgromadzonych na bardzo małych kulkach) od odległości r między środkami tych kul. Odczytaj z wykresu: a) ile wynosi wartość siły F, gdy środki kulek umieszczono w odległości 1 cm i 3 cm; 17

6 b) ile wynosi odległość r między środkami kulek, gdy wartość siły F ich wzajemnego oddziaływania jest równa 40 N i 20 N. Odpowiedź: VI. Wykonujemy doświadczenie opisane w podręczniku (str. 17) Cel: Konieczne przedmioty: Kolejne czynności: Schematyczny rysunek doświadczenia: Wynik: Wnioski: 18

7 VIII. Rozrywkowa fizyka Rozwiąż logogryf. Odszukaj znaczenie rozwiązania. Zrób krótką notatkę w zeszycie. 1. Dwie... są niezbędne do wykonania doświadczenia 9.3 (podręcznik str. 15). 2. Cząstka atomu posiadająca ujemny ładunek elektryczny. 3. Metal, z którego wykonano folię wykorzystaną w doświadczeniu Nazwa oddziaływań ciał naelektryzowanych. 5. Atom, który stracił jeden lub kilka elektronów. 6. Jednostka ładunku elektrycznego. 7. Materiał, który podczas elektryzowania przez potarcie elektryzuje się ujemnie. IX. Komputerowe eksperymenty Na stronie internetowej: fizyka.zamkor.pl Portal Ucznia Ciekawe strony Zeszyt ćwiczeń przydatne strony odsyłacz 3, możesz obejrzeć film ilustrujący doświadczenie opisane na stronie 17 podręcznika. 19

8 X. Miejsce na rozwiązanie zadań z podręcznika (str. 17) i innych zadań zleconych przez nauczyciela 20

9 10.4. Prawo Ohma. Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika I. Notatki z lekcji II. Odszukaj w podręczniku odpowiedzi na pytania: 1. Jak zmienia się natężenie prądu płynącego przez przewodnik, gdy zmienia się napięcie między jego końcami? 2. Jak obliczamy opór przewodnika? Jaką nazwę nosi jednostka oporu elektrycznego? 3. Czy opór odbiornika się zmieni, jeżeli zwiększymy lub zmniejszymy napięcie między jego końcami? III. Fizyka wokół nas Porównując instalację wodociągową z obwodem elektrycznym na zasadzie analogii (czyli podobieństwa), utwórz pary, czyli przyporządkuj każdemu pojęciu z lewej kolumny jedno pojęcie z prawej kolumny. 72

10 1 przewód elektryczny A ciśnienie wody 2 natężenie prądu elektrycznego B opór hydrauliczny rury 3 opór elektryczny przewodnika C rura 4 źródło prądu D przepływ wody w rurze 5 obwód elektryczny E instalacja wodociągowa 6 napięcie elektryczne F zawór (kran) 7 przepływ prądu w przewodniku G natężenie strumienia wody 8 wyłącznik H pompa Odpowiedź: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8. IV. A to ciekawe Sieć trakcyjna (towarzysząca każdej zelektryfikowanej linii kolejowej) służy do doprowadzenia prądu elektrycznego do elektrowozu. Zbudowana jest z dwóch przewodów. Jednym z nich jest przewód zawieszony bezpośrednio nad elektrowozem, a rolę drugiego przewodu pełnią szyny toru kolejowego. W celu ułatwienia przepływu prądu przez miejsce połączenia dwóch szyn, a tym samym uzyskania w tym miejscu możliwie małego oporu, szyny łączy się specjalnymi łącznikami w postaci grubych miedzianych przewodów. W przypadku gdy w miejscu połączenia szyn opór jest zbyt duży, prąd elektryczny płynący przez szyny szuka sobie innych dróg przepływu poprzez ziemię i znajdujące się w niej np. metalowe rury, kable itp. Są to tzw. prądy błądzące powodujące (wskutek działania elektrochemicznego) korozję różnych przedmiotów metalowych znajdujących się w ziemi. Na podstawie: Wikipedia. Wolna encyklopedia. Ułóż trzy pytania, na które można znaleźć odpowiedzi w powyższym tekście. 73

11 V. Fizyczne rachunki, czyli rozwiązujemy zadania rachunkowe (i nie tylko) 1. Za pomocą zasilacza prądu stałego zmieniano napięcie na odbiorniku, dokonując równocześnie pomiaru napięcia i natężenia prądu. Stosując dla tego odbiornika prawo Ohma, uzupełnij poniższą tabelę. Oblicz opór odbiornika. U (V) I (A) ,3 0,4 0,5 2. Po włączeniu do źródła prądu odbiornika o oporze R = 10 W popłynął przez niego prąd o natężeniu I = 0,5 A. Oblicz natężenie prądu, gdy napięcie między zaciskami odbiornika wzrośnie dwukrotnie. Jak zmieni się wówczas opór odbiornika? Uzasadnij odpowiedź. 3. W obwodzie przedstawionym obok dokonano pomiaru natężenia prądu. Wskazówka amperomierza zajmuje położenie pokazane na rysunku. Jaki jest zakres pomiarowy tego amperomierza? Z jaką dokładnością można mierzyć natężenie prądu za pomocą tego miernika? 74

12 4. W obwodzie elektrycznym przedstawionym na poniższym schemacie wymieniono opornik R na taki, który ma dwa razy większy opór. Wtedy natężenie prądu w obwodzie: a) zmniejszyło się dwa razy, b) zwiększyło się dwa razy. c) Na podstawie tych danych nie można tego określić. Wybierz i uzasadnij odpowiedź. VI. Wykonujemy doświadczenie opisane w podręczniku Doświadczenie 10.1 (obowiązkowe) na stronach Wyniki pomiarów: U (V) 0 1,5 3,0 4,5 I (A) śr. U I V A U R I śr. 75

13 Wykres: VII. Moje domowe laboratorium fizyczne Doświadczenie Cel: Uzyskanie odpowiedzi na pytanie, czy natężenie prądu zależy od oporu obwodu. Konieczne przedmioty: płaska bateria 4,5 V, żaróweczka 3,5 V, nowy drewniany ołówek, przewód kabelkowy o długości ok. 25 cm. Kolejne czynności: 1. Ołówek zaostrz z obu stron, a w połowie jego długości zrób nożem wcięcie tak, aby był dobrze widoczny grafit. 2. Usuń izolację z końców przewodu. 3. Jeden koniec odizolowanego przewodu owiń wokół gwintu żaróweczki. 4. Dotknij jednego bieguna baterii wolnym końcem przewodu, a drugiego dolną częścią żaróweczki. Obserwuj, jak jasno świeci żaróweczka. 5. Drugi koniec przewodu owiń wokół grafitu na jednym z końców ołówka. 6. Dotknij jednego bieguna baterii wolnym końcem ołówka, a drugiego dolną częścią żaróweczki. Obserwuj, jak jasno świeci żaróweczka. 7. Powtórz czynności z punktu 5, zmieniając wcześniej miejsce umocowania przewodu z końca ołówka na jego środek (tak, aby odizolowana część przewodu stykała się z grafitem). 76

14 Schematyczny rysunek doświadczenia: Wynik: Wniosek: VIII. Rozrywkowa fizyka Rozwiąż logogryf. Co oznacza słowo będące jego rozwiązaniem? Od czego to słowo pochodzi? 77

15 1. Wielkość fizyczna charakteryzująca odbiornik elektryczny. 2. Zespół kilku ogniw. 3. Służą do połączenia odbiornika ze źródłem prądu. 4. Graficzna ilustracja pewnego związku zachodzącego między dwiema wielkościami fizycznymi. 5. Jedno z imion fizyka, od którego nazwiska pochodzi nazwa jednostki oporu. 6. Miernik elektryczny do pomiaru napięcia. 7. Wielkość elektryczna, której jednostką jest wolt. 8. Wielkość elektryczna mierzona za pomocą amperomierza. 9. Uproszczony rysunek obwodu elektrycznego. 10. Dodatnie, tworzą sieć krystaliczną w metalach. 11. Jedno ze źródeł prądu w samochodzie. IX. Komputerowe eksperymenty 1. Doświadczenie z podręcznika (str. 73). Odszukaj w Internecie stronę: fizyka.zamkor.pl Portal Ucznia Ciekawe strony Zeszyt ćwiczeń przydatne strony odsyłacz 18. Wykonaj komputerowe doświadczenie, uzupełnij poniższą tabelę, a następnie narysuj wykres I(U). Wyniki (wpisz do tabeli): Numer pomiaru U (V) Odbiornik R 1 Odbiornik R 2 I (A) U I V A U (V) I (A) U I V A

16 Wykres I(U) dla obu odbiorników (narysuj): odbiornik R 1 odbiornik R 2 Wnioski: 2. W Internecie na stronie: fizyka.zamkor.pl Portal Ucznia Ciekawe strony Zeszyt ćwiczeń przydatne strony odsyłacz 19 możesz obejrzeć sfilmowane doświadczenie potwierdzające słuszność prawa Ohma. 3. O tym, jaki jest wpływ opornika włączonego w obwód elektryczny na jego działanie, możesz się dowiedzieć, wykonując komputerowy eksperyment na stronie internetowej: fizyka.zamkor.pl Portal Ucznia Ciekawe strony Zeszyt ćwiczeń przydatne strony odsyłacz Jednym z czynników mających wpływ na opór przewodnika jest jego temperatura. O tym, jak wpływa zmiana temperatury na opór przewodu wykonanego z wolframu i konstantanu, możesz się dowiedzieć, wykonując komputerowe doświadczenie na stronie internetowej: fizyka.zamkor.pl Portal Ucznia Ciekawe strony Zeszyt ćwiczeń przydatne strony odsyłacz

17 X. Miejsce na rozwiązanie zadań z podręcznika (str ) i innych zadań zleconych przez nauczyciela 80