Docsity
Docsity

Przygotuj się do egzaminów
Przygotuj się do egzaminów

Studiuj dzięki licznym zasobom udostępnionym na Docsity


Otrzymaj punkty, aby pobrać
Otrzymaj punkty, aby pobrać

Zdobywaj punkty, pomagając innym studentom lub wykup je w ramach planu Premium


Informacje i wskazówki
Informacje i wskazówki

Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika, Publikacje z Fizyka

Opór przewodnika zależy od różnych parametrów, którymi nie zawsze interesujemy się, ... Czy można przewidzieć, jaka jest zależność oporu elektrycznego ...

Typologia: Publikacje

2022/2023

Załadowany 24.02.2023

mila_dziewczyna
mila_dziewczyna 🇵🇱

3.7

(10)

153 dokumenty

Podgląd częściowego tekstu

Pobierz Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika i więcej Publikacje w PDF z Fizyka tylko na Docsity! Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika Wprowadzenie Przeczytaj Symulacja interaktywna Sprawdź się Dla nauczyciela Czy to nie ciekawe? Opór przewodnika zależy od różnych parametrów, którymi nie zawsze interesujemy się, używając gotowych elementów z właściwościami podanymi przez producenta. Okazuje się jednak, że niektóre zależności łatwo zrozumieć, a rozszyfrowanie ich może być tak fascynujące, jak rozwiązywanie zagadek i rebusów. Proponujemy Ci odkrywanie tych zależności przez symulację i dedukcję. Oba sposoby mogą być ciekawe, więc zapraszamy. Twoje cele zbadasz zależność oporu od wymiarów przewodnika, poznasz mikroskopowy mechanizm występowania oporu elektrycznego przewodnika, zrozumiesz relacje, jakie łączą opór przewodnika z jego długością i polem przekroju, zastosujesz zdobytą wiedzę do rozwiązania problemów pojęciowych, rachunkowych, a nawet techniczno‐ekonomicznych. 0570 Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika więcej osób lub przez rurę o dwa razy większym przekroju przepłynie dwa razy więcej wody. Jeśli pole przekroju poprzecznego zwiększymy n razy, prąd także zwiększy się n razy. Możemy więc napisać, że przy stałej wartości U: Wykorzystując wzór (2) stwierdzamy zatem, że: A teraz wyobraźmy sobie ten sam przewodnik, którego długość zwiększymy dwukrotnie, zachowując wyjściową liczbę poruszających się elektronów (czyli natężenie prądu). Poruszając się wzdłuż przewodnika, elektrony cały czas tracą energię potencjalną związaną z istnieniem w przewodniku pola elektrycznego. Jak wspominaliśmy, zamienia się ona w energię kinetyczną, traconą następnie wskutek zderzeń z atomami sieci krystalicznej. Podwójna długość przewodnika oznacza podwójny spadek energii każdego elektronu w jego wędrówce z jednego końca przewodnika na drugi. Wynika z tego, że spadek napięcia na końcach przewodnika jest proporcjonalny do długości przewodnika, przy stałej wartości natężenia prądu I: Wykorzystując wzór (2) stwierdzamy, że: Zestawiając wydedukowane zależności, opisane wzorami (4) i (6) otrzymujemy: Przewidzieliśmy więc na drodze dedukcji, w oparciu o znajomość mikroskopowego mechanizmu przepływu prądu, jak opór elektryczny przewodnika zależy od jego długości i pola przekroju poprzecznego. Współczynnik proporcjonalności we wzorze (7) zależy od własności materiału, z którego wykonano przewodnik, nosi nazwę oporu właściwego lub rezystywności i oznacza grecką literą : Oporowi właściwemu jest poświęcony materiał pt. Jak definiuje się opór właściwy materiału i jaka jest jego jednostka? Słowniczek I ∼ S. (3) R ∼ 1 S . (4) U ∼ l. (5) R ∼ l. (6) R ∼ l S . (7) ρ R = ρ l S . opór elektryczny (rezystancja) (ang.: resistance) współczynnik proporcjonalności określający relację pomiędzy napięciem przyłożonym na końcach elementu a natężeniem przepływającego przezeń prądu, dla obwodów prądu stałego. opór właściwy (ang.: specific resistance) właściwość materiału opisująca przewodzenie prądu elektrycznego, wyrażana w jednostkach om·metr (Ω·m). sieć krystaliczna (ang.: crystal lattice) ułożenie atomów lub cząsteczek w ciele stałym, charakteryzujące się uporządkowaniem oraz symetrią. W metalach sieć tworzą jony dodatnie atomów. Symulacja interaktywna Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika Zamieszczona symulacja umożliwia badanie oporu elektrycznego  przewodnika w kształcie walca, przez który płynie prąd. Zmieniając wymiary przewodnika, to znaczy jego długość  i pole przekroju poprzecznego , możesz obserwować, jak zmienia się jego opór. Ustalenie charakteru zależności ułatwia wykres, na którym, na osi poziomej (tj. odciętych) można dobrać różne wielkości fizyczne. Polecenie 1 Polecenie 2 Oszacuj wartość oporu właściwego materiału, z którego jest wykonany opornik w symulacji interaktywnej, a następnie, korzystając z tablic fizycznych (lub z informacji zamieszczonych w Internecie) sprawdź, jaki materiał ma podobną wartość tego parametru. R l S R(l,S) Poniższe stwierdzenia dotyczą przewodnika wykonanego z konkretnego materiału. W puste miejsca należy wstawić jedno ze stwierdzeń, do wyboru. Opór przewodnika jest jego długości . Opór przewodnika jest jego pola przekroju poprzecznego . Opór przewodnika jest ilorazu . R l R S R l S odwrotnie proporcjonalny do niezależny od wprost proporcjonalny do ρ Uzupełnij Ćwiczenie 6 Przewód koncentryczny zbudowany jest z wewnętrznej żyły otoczonej izolatorem, na którym znajduje się przewodząca osłona. Przewód ten uległ uszkodzeniu w nieznanym miejscu, to znaczy żyła i osłona zostały zwarte. Wykonano więc pomiary - na obu końcach podłączono omomierze i uzyskano wyniki: na pierwszym końcu R = 1/3 Ω, na drugim, R = 1 Ω. Długość przewodu wynosi l = 12 m. W jakiej odległości od końca nr 1 nastąpiło przebicie? Odpowiedź: m 1 2 Ćwiczenie 7 Ćwiczenie 8 Jakich przewodów należy używać, z ekonomicznego punktu widzenia, do przesyłania energii elektrycznej na duże odległości? Przemyśl swoją opinię, a następnie porównaj z odpowiedzią. Na stadionie dwa punkty A i B, oddalone o 40 m połączono dwoma przewodami: jeden z nich biegnie po linii prostej a drugi, naokoło bieżni. Bieżnia ma całkowitą długość równą 400 m. Krótszy przewód ma średnicę równą 2 mm. Jaką średnicę powinien mieć dłuższy przewód, aby po podłączeniu źródła napięcia do punktów A i B przez obie gałęzie płynął prąd o jednakowym natężeniu? Odpowiedź: mm Uzupełnij Dla nauczyciela Scenariusz lekcji Imię i nazwisko autora: Tomasz Sobiepan Przedmiot: Fizyka Temat zajęć: Badanie zależności oporu przewodnika od jego wymiarów Grupa docelowa: III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres rozszerzony Podstawa programowa: Cele kształcenia – wymagania ogólne II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych. III. Planowanie i przeprowadzanie obserwacji lub doświadczeń oraz wnioskowanie na podstawie ich wyników. Zakres rozszerzony Treści nauczania – wymagania szczegółowe I. Wymagania przekrojowe. Uczeń: 8) rozpoznaje zależność rosnącą bądź malejącą na podstawie danych z tabeli lub na podstawie wykresu; rozpoznaje proporcjonalność prostą na podstawie wykresu; 10) przeprowadza wybrane obserwacje, pomiary i doświadczenia korzystając z ich opisów; planuje i modyfikuje ich przebieg; formułuje hipotezę i prezentuje kroki niezbędne do jej weryfikacji. VIII. Prąd elektryczny. Uczeń: 3) analizuje zależność oporu od wymiarów przewodnika, posługuje się pojęciem oporu właściwego materiału i jego jednostką. Kształtowane kompetencje kluczowe: Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.: kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji, kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii, kompetencje cyfrowe, kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.