Scenariusz lekcji z podstaw elektrotechniki i elektroniki prowadzonej w klasie I zasadniczej szkoły zawodowej w zawodzie monter elektronik

Transkrypt

1 Szkolnictwo zawodowe Scenariusz lekcji z podstaw elektrotechniki i elektroniki prowadzonej w klasie I zasadniczej szkoły zawodowej w zawodzie monter elektronik Mariusz Wojciechowski Zespół Szkół im. prof. J. Groszkowskiego w Mielcu Temat lekcji: Jak działa akumulator? Cele operacyjne: Uczeń potrafi: opisać budowę akumulatora; scharakteryzować właściwości akumulatorów; omówić zasadę działania akumulatora ołowiowego; opisać proces ładowania akumulatora; posługiwać się areometrem; właściwie wykonywać polecenia zawarte w instrukcji; rozróżniać odmiany akumulatorów zasadowych. Standardy osiągnięć: charakteryzowanie właściwości akumulatorów; rozumienie istoty procesu ładowania i rozładowania akumulatora; czytanie ze zrozumieniem; sprawna praca na lekcji. Wskaźniki osiągnięć standardów: Czy uczeń rozumie różnicę pomiędzy ogniwem galwanicznym a akumulatorem? Czy uczeń potrafi wyjaśnić pojęcia: ładowanie akumulatora, wyładowanie akumulatora i masa czynna akumulatora? Czy uczeń potrafi opisać sposób dołączenia akumulatora do prostownika podczas ładowania? 101

2 Mariusz Wojciechowski Scenariusz lekcji z podstaw elektrotechniki i elektroniki... Czy uczeń potrafi opisać zjawiska zachodzące w akumulatorze podczas ładowania i rozładowania? Czy uczeń potrafi wyjaśnić zastosowane areometru? Czy uczeń potrafi odpowiedzieć na pytania dotyczące akumulatorów zawarte w instrukcji do samodzielnej pracy? Czy uczeń rozumie polecenia nauczyciela i czy pracuje wg tych poleceń? Czy uczeń przestrzega limitów czasu pracy? Czy uczeń nie dezorganizuje pracy kolegów? Metody pracy: pogadanka heurystyczna; wykład. Formy pracy: zbiorowa; indywidualna. Środki dydaktyczne: instrukcja pracy indywidualnej dla ucznia; informacje o akumulatorach do wklejenia w zeszycie; areometr. Przebieg lekcji: I. Część wstępna: 1. Czynności porządkowe. 2. Wprowadzenie do tematu: a) przypomnienie uczniom właściwości ogniw chemicznych; b) zwrócenie uwagi uczniów na różne rodzaje chemicznych źródeł napięcia. II. Część właściwa: Zapisanie tematu lekcji: Jak działa akumulator? Wprowadzenie pojęć: ładowanie i rozładowanie akumulatora, masa czynna akumulatora. Przedstawienie przez nauczyciela różnych rodzajów akumulatorów i narysowanie na tablicy poglądowego rysunku wyjaśniającego zasadę działania akumulatora ołowiowego. Prezentacja areometru i wyjaśnienie jego zastosowania. Porównanie akumulatorów kwasowych i zasadowych. Zredagowanie notatki o akumulatorach i zapisanie jej w zeszycie (załącznik nr 1). 102

3 CKPiDN w Mielcu Zeszyty nauczycielskie Nr 1/ Indywidualna praca uczniów polegająca na wykonywaniu poleceń zawartych w otrzymanej instrukcji (załącznik nr 2). 8. Zebranie przez nauczyciela prac uczniowskich do oceny. III. Zakończenie lekcji: 1. Podsumowanie: Odpowiedź na pytanie: Jakie zalety i jakie wady mają poznane akumulatory? 2. Zadanie domowe: Jakich znasz producentów akumulatorów w Polsce? Załącznik nr 1 Informacje o akumulatorach propozycja notatki do zapisania w zeszycie: Akumulator jest ogniwem wtórnym, czyli odwracalnym, w którym można odnawiać zapas energii elektrycznej. Gromadzenie energii w akumulatorze nazywa się ładowaniem akumulatora a proces pobierania prądu z akumulatora nazywa się wyładowaniem akumulatora. Warstwa elektrod akumulatora ulegająca zmianom chemicznym przy ładowaniu i wyładowaniu nazywa się masą czynna akumulatora. Akumulator można po wyładowaniu ponownie doprowadzić do stanu całkowitego naładowania. Proces ładowania i rozładowania akumulatora może być powtarzany wielokrotnie. Podczas ładowania akumulator jest zasilany z innego źródła napięcia (prostownika), przy czym energia elektryczna jest zamieniana na energię chemiczną. W tej postaci energia może być magazynowana. Akumulator podłączamy do prostownika łącząc + z + i z. Podział akumulatorów: 1. Kwasowe (ołowiowe). 2. Zasadowe: a) żelazowo niklowe; b) kadmowo niklowe. Rys. Akumulator ołowiowy 103

4 Mariusz Wojciechowski Scenariusz lekcji z podstaw elektrotechniki i elektroniki... Elektrodą jest gąbczasty ołów (Pb), elektrodą + jest dwutlenek ołowiu (PbO 2 ), a elektrolitem wodny roztwór kwasu siarkowego (H 2 SO 4 +H 2 O). Podczas wyładowania elektroda (Pb) zamienia się w siarczan ołowiu (PbSO 4 ), a wolne jony wodoru wędrują do elektrody + (PbO 2 ) tworząc tu również siarczan ołowiu (PbSO 4 ) i dodatkowo wodę. Tak więc podczas wyładowywania akumulatora na obu elektrodach tworzy się siarczan ołowiu, a na skutek tworzenia się wody, gęstość elektrolitu maleje. Podczas ładowania akumulatora reakcje są odwrotne zmniejsza się ilość cząsteczek wody i gęstość elektrolitu wzrasta. Gęstość tę mierzy się za pomocą areometru. W stanie naładowanym elektroda ujemna jest szara, a elektroda dodatnia brunatna. Ładowanie dobiega końca, gdy masa czynna płyt ulegnie całkowitej przemianie chemicznej. Wówczas akumulator zaczyna gazować na płycie + pojawiają się pęcherzyki tlenu a na płycie pęcherzyki wodoru. Jest to zjawisko niekorzystne, bo wydzielające się w porach masy czynnej pęcherzyki gazów mechanicznie ją uszkadzają. Napięcie naładowanego akumulatora ołowiowego wynosi ok. 2V i nie zależy od wymiarów elektrod. Akumulatory zasadowe: W akumulatorach zasadowych elektrolitem jest roztwór wodorotlenku potasu. W akumulatorze żelazowo niklowym elektroda jest zbudowana z żelaza, a elektroda + z wodorotlenku niklu. W akumulatorze kadmowo niklowym elektroda jest zbudowana z kadmu, a elektroda + również z wodorotlenku niklu. Akumulatory zasadowe są bardziej odporne na wstrząsy mechaniczne i przeciążenia elektryczne oraz są bardziej trwałe. Załącznik nr 2 Instrukcja pracy indywidualnej dla ucznia: 1. Uzupełnij zdanie: Akumulator jest ogniwem.. czyli odwracalnym, w który można po ponownie doprowadzić do stanu całkowitego naładowania. 2. Na poniższym rysunku zaznacz biegunowość elektrod akumulatora: 104

5 CKPiDN w Mielcu Zeszyty nauczycielskie Nr 1/ Uzupełnij zdanie: Akumulatory są bardziej odporne na wstrząsy mechaniczne i przeciążenia elektryczne niż akumulatory. Które stwierdzenie jest prawdziwe? (właściwą odpowiedź zakreśl kółkiem): A Podczas ładowania akumulatora energia chemiczna jest zamieniana na energię elektryczną. B Masa czynna akumulatora to warstwa elektrod ulegająca zmianom chemicznym. C W stanie naładowanym elektroda ujemna jest brunatna, a elektroda dodatnia szara. D Gdy akumulator zaczyna gazować należy zwiększyć prąd ładowania. Podłącz prawidłowo akumulator do prostownika w celu naładowania. + + Bibliografia: 1. Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa Masewicz T.: Podstawy elektrotechniki. WSiP, Warszawa Wlazło S.: Mierzenie jakości pracy szkoły. MarMar, Wrocław