Świat fizyki. Podręcznik dla uczniów gimnazjum. Część 3. Pod redakcją Barbary Sagnowskiej

Transkrypt

1 Świat fizyki Podręcznik dla uczniów gimnazjum Część 3 Pod redakcją Barbary Sagnowskiej Kraków 2010 R ZamKor

2 Autorzy Barbara Sagnowska, Maria Rozenbajgier, Ryszard Rozenbajgier, Danuta Szot-Gawlik, Małgorzata Godlewska Konsultacje merytoryczne Jadwiga Salach Korekta językowa Agnieszka Kochanowska-Sabljak, Magdalena Puda-Blokesz Rysunki Katarzyna Mentel Zdjęcia Łukasz Opaliński, Fotolia (str. 55, 56, 130), Danuta Szot_Gawlik (str. 128), Corel Profesional Photos (str 131, 150), Marek Godlewski (str. 164) Projekt okładki i układu typograficznego Joanna Wypiór Podręcznik dopuszczony do użytku szkolnego przez ministra właściwego do spraw oświaty i wychowania i wpisany do wykazu podręczników przeznaczonych do kształcenia ogólnego do nauczania fizyki, na podstawie opinii rzeczoznawców: mgr Anny Hartleb, mgr. Waldemara Reńdy, dr Henryki Kaczorowskiej. Etap edukacyjny: III Typ szkoły: gimnazjum Rok dopuszczenia: Numer ewidencyjny w wykazie (numer dopuszczenia): 11/3/2010 ZamKor R Copyright by ZamKor P. Sagnowski i Wspólnicy sp. j. ul. Tetmajera 19, Kraków tel faks zamkor@zamkor.pl ISBN (całość) ISBN (część 3) Druk i oprawa P.W. STABIL, tel. (12) Podręcznik wydrukowano na przyjaznym papierze

3 Spis treści 9. O elektryczności statycznej Elektryzowanie ciała przez tarcie i zetknięcie z ciałem naelektryzowanym Siły wzajemnego oddziaływania ciał naelektryzowanych Przewodniki i izolatory Zjawisko indukcji elektrostatycznej. Zasada zachowania ładunku Pole elektryczne Napięcie elektryczne (dla tych, którzy chcą wiedzieć więcej) Repetytorium...40 Sprawdź swoją wiedzę...42 Wprawki egzaminacyjne O prądzie elektrycznym Prąd elektryczny w metalach Źródła prądu. Obwód elektryczny Natężenie prądu elektrycznego Prawo Ohma. Wyznaczanie oporu elektrycznego opornika Obwody elektryczne i ich schematy Praca i moc prądu elektrycznego...92 Repetytorium Sprawdź swoją wiedzę Wprawki egzaminacyjne O zjawiskach magnetycznych Właściwości magnesów trwałych Przewodnik z prądem jako źródło pola magnetycznego Zasada działania silnika elektrycznego zasilanego prądem stałym...121

4 11.4. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej (dla tych, którzy chcą wiedzieć więcej) Fale elektromagnetyczne Repetytorium Sprawdź swoją wiedzę Wprawki egzaminacyjne Optyka, czyli nauka o świetle Źródła światła. Prostoliniowe rozchodzenie się światła Odbicie światła Obrazy otrzymywane w zwierciadle płaskim Obrazy otrzymywane za pomocą zwierciadeł kulistych Załamanie światła na granicy dwóch ośrodków Przejście wiązki światła białego przez pryzmat Soczewki Obrazy otrzymywane za pomocą soczewek Porównujemy fale mechaniczne i elektromagnetyczne Repetytorium Sprawdź swoją wiedzę Wprawki egzaminacyjne Przygotowanie do egzaminu Zjawiska fizyczne Wielkości fizyczne i ich jednostki Prawa fizyczne Wzory fizyczne Jednostki wielkości fizycznych Doświadczenia. Pomiary. Przyrządy pomiarowe Tabele, diagramy i wykresy Odpowiedzi do zadań...243

5 O prądzie elektrycznym rozdział Obwody elektryczne i ich schematy 75 Po dokładnym zapoznaniu się z treścią tego paragrafu potrafisz: Budować proste obwody elektryczne, w których odbiorniki są połączone szeregowo i równolegle. Rysować schematy obwodów elektrycznych. Wyjaśnić, dlaczego urządzenia elektryczne są włączone do domowej instalacji równolegle. W obwodach elektrycznych, które budowaliśmy dotąd, był tylko jeden odbiornik: opornik drutowy lub żarówka. Na ogół jednak w obwodach elektrycznych jest więcej odbiorników. Tak jest np. w naszej domowej sieci elektrycznej. Mogą one być połączone szeregowo lub równolegle. Aby się przekonać, jaka jest różnica między tymi dwoma sposobami łączenia odbiorników i który z nich wykorzystuje się w naszych domach, wykonaj doświadczenie. Doświadczenie 10.2 (obowiązkowe) Cel: Badanie połączeń szeregowych i równoległych odbiorników. Konieczne przyrządy: podstawka z żaróweczkami, zasilacz bateryjny, 4 ogniwa R20, przewody. Kolejne czynności: Budujemy obwód według poniższego schematu (łączenie szeregowe). Zamykamy obwód i sprawdzamy, czy wszystkie żaróweczki świecą.

6 rozdział 10 O prądzie elektrycznym 76 Wykręcamy jedną z żaróweczek i sprawdzamy, czy pozostałe żaróweczki świecą. Rozmontowujemy obwód i ponownie łączymy elementy według innego schematu (łączenie równoległe). Zamykamy obwód i sprawdzamy, czy wszystkie żaróweczki świecą. Wykręcamy jedną z żaróweczek i sprawdzamy, czy pozostałe świecą. Wynik: Po wykręceniu jednej żaróweczki w pierwszym przypadku żadna żaróweczka nie świeci. W drugim przypadku wszystkie pozostałe świecą. Wnioski: W łączeniu szeregowym wyłączenie jednego odbiornika oznacza przerwę w obwodzie i odłączenie od źródła prądu wszystkich tak połączonych odbiorników. W łączeniu równoległym, po wyłączeniu jednego z odbiorników, prąd elektryczny płynie przez pozostałe odbiorniki. Obwód jest zamknięty. W naszych mieszkaniach odbiorniki są połączone równolegle, ponieważ każdego z nich możemy używać niezależnie od tego, czy przez pozostałe odbiorniki płynie prąd (rys ).

7 O prądzie elektrycznym rozdział przewody sieci energetycznej, między którymi istnieje napięcie Rys Każde urządzenie jest oddzielnie włączone do sieci energetycznej i może pracować niezależnie od innych. Zdarza się, że w oświetleniu choinkowym wszystkie żarówki muszą pracować równocześnie (rys ). Oznacza to, że są one połączone szeregowo. Rys

8 rozdział 10 O prądzie elektrycznym 78 Podsumowanie Odbiorniki mogą być połączone szeregowo lub równo legle. Odbiorniki połączone szeregowo mogą pracować tylko równocześnie. Odbiorniki połączone równolegle mogą pracować niezależnie od pozostałych. Zadania i doświadczenia Zadania 1. Narysuj schemat przedstawionego niżej obwodu. 2. Dlaczego w instalacji domowej odbiorniki łączy się równolegle, a nie szeregowo? Doświadczenie Jeśli masz w domu oświetlenie choinkowe, to sprawdź, czy żaróweczki są połączone szeregowo, czy równolegle. Opisz sposób, w jaki to zrobisz.

9 rozdział 12 Optyka, czyli nauka o świetle Porównujemy fale mechaniczne i elektromagnetyczne Po dokładnym zapoznaniu się z treścią tego paragrafu potrafisz: Wymienić cechy wspólne i różnice między falami mechanicznymi i elektromagnetycznymi. Omawiając w tym rozdziale zjawiska świetlne, poznaliśmy bliżej właściwości fal elektromagnetycznych, bo światło jest taką falą. Możemy więc porównać właściwości fal mechanicznych i elektromagnetycznych. Kryteria Fale mechaniczne Fale elektromagnetyczne Przykłady Sposób wytwarzania Mechanizm rozchodzenia się Miejsce rozchodzenia się Sposób rozchodzenia się Oddziaływanie na nasze zmysły fala na sprężynie, sznurze, na powierzchni wody, fale akustyczne (dźwięki) drgania źródła fali (np. membrany głośnika, struny) przekazywanie drgań kolejnym porcjom cząsteczek ośrodka tylko ośrodki materialne wykazujące sprężystość (nie rozchodzą się w próżni) promieniowanie X, promieniowanie UV, światło widzialne, promieniowanie podczerwone, mikrofale, fale radiowe drgania o wysokiej częstotliwości elektronów i innych naładowanych cząstek; drgania prądu elektrycznego w antenie nadawczej przenikające się wzajemnie pola elektryczne i magnetyczne; zmiana pola elektrycznego jest warunkiem powstawania pola magnetycznego i na odwrót w próżni oraz w materiałach, które nie przewodzą prądu elektrycznego w ośrodkach jednorodnych prostoliniowo odbijają się odbijają się od metali (np. luster) od wszelkich przeszkód fale w zakresie 20 Hz Hz odbieramy jako wrażenie słuchowe fale w zakresie długości 0,4 mm 0,7 mm odbieramy jako wrażenie wzrokowe, podczerwień wywołuje efekty cieplne

10 Optyka, czyli nauka o świetle rozdział Kryteria Fale mechaniczne Fale elektromagnetyczne Transport energii Szybkość rozchodzenia się Wielkości opisujące falę częstotliwość f długość fali l Związek między wielkościami opisującymi falę Znaczenie dla człowieka energia mechaniczna drgań jest przekazywana kolejnym porcjom cząsteczek ośrodka zależy od sprężystości ośrodka fala akustyczna w powietrzu u 340 m/s u w wodzie 1250 m/s u w żelazie 5000 m/s energia elektryczna zamienia się w energię magnetyczną, a magnetyczna w elektryczną w próżni c m/s; jest to największa szybkość w przyrodzie; z taką szybkością za pomocą fal elektromagnetycznych można przesyłać informacje; w innych ośrodkach u < c; w powietrzu tylko nieco mniejsza od c przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego częstotliwość fali nie zmienia się (np. rozchodzący się w powietrzu dźwięk, który powstał na skutek drgań struny ma taką samą częstotliwość, jak drgania tej struny); światło jednobarwne, przechodząc z powietrza do wody, ma nadal taką samą częstotliwość, co objawia się taką samą barwą tego światła droga, którą przebywa fala w czasie jednego okresu drgań f przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego f = const następuje zmiana szybkości u, a zatem zmiana długości fali oba rodzaje fal mają wielkie znaczenie w przyrodzie, a także w życiu człowieka Zadania Zadania i doświadczenia 1. Poszukaj odpowiednich informacji i przygotuj prezentację rozwijającą jeden z punktów powyższego zestawienia. 2. W czasie burzy Zosia zmierzyła czas, jaki upłynął między pojawieniem się błyskawicy i usłyszeniem grzmotu. Na tej podstawie oszacowała, w jakiej odległości od niej uderzył piorun. Zapisz w punktach rozumowanie, jakie przeprowadziła Zosia.