Mátyás Király Gimnázium I Legyél Te is természettudós I Fonyód, 2014 I. Fizika. Kísérletgyűjtemény

Mátyás Király Gimnázium I „Legyél Te is természettudós” I Fonyód, 2014 I

Fizika Kísérletgyűjtemény

Fizika Feladatlap 11. osztály

1

Fizika 11. Tartalom osztály

Fizika 11. osztály 1.­ Termisztor­ellenállásának­hőmérsékletfüggése .................................. 2 2.­­ Az­elektromos­áram­hatásai ............................................................... 4 3.­­ Ohm­törvénye ..................................................................................... 6 4.­­ Izzószál­ellenállása­Wheatstone-híd­mószerrel .................................. 8 5.­­ Telep­belső­ellenállása ...................................................................... 10 6.­­ Csomóponti­törvény .......................................................................... 12 7.­­ Váltakozó­áramok­vizsgálata ............................................................ 14 8.­­ Kondenzátor­kapacitásának­mérése.................................................. 16 9.­­ Galvánelem­tulajdonságainak­vizsgálata .......................................... 18 10.­­Termoelem­tulajdonságainak­vizsgálata ........................................... 20 11.­­Dióda­jelleggörbéjének­felvétele ...................................................... 22 12.­­Mágneses­mező­szerkezete ............................................................... 24 13.­­Tanulókísérletek­a­mágnesség­kiskészletekkel ................................. 26

Szer­ző: Kozák Attila Lek­to­rál­ta:­

Dr.­Dőry­István A kísérleteket elvégezték és a fényképeket készítették: Laczóné Tóth Anett és Máté-Márton Gergely laboránsok Készült a TÁMOP-3.1.3-11/2-2012-0047 azonosító számú „Legyél Te is természettudós!” – Laborfejlesztés a fonyódi Mátyás Király Gimnáziumban Fe­le­lős­ki­adó:­Fonyód­Város­Önkormányzata A­tananyagot­a­felelős­kiadó­megbízása­alapján­a­KEIOK­Kft.­és­az­INNOBOND­Kft.­fejlesztette Szak­mai­ve­ze­tő:­Vá­mo­si­Lász­ló­la­bor­ve­ze­tő,­ Kaposvári Táncsics Mihály Gimnázium Természettudományos Labor Nyomdai­munkálatok:­VUPE­2008­Kft.,­Ka­pos­vár Fe­le­lős­ve­ze­tő:­Vuncs­Ri­ta­ Ki­adás­éve:­2014,­pél­dány­szám:­38­db

2

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

1.­Termisztor­ellenállásának­hőmérsékletfüggése Emlékeztető,­gondolatébresztő A­termisztor­egy­olyan­két­kivezetésű­áramköri­elem,­amely­hő­hatására­számottevően­megváltoztatja­ elektromos ellenállását – az ellenállás-változás nagysága milliószorosa a fémeknél tapasztalt változásnak.­A­hőmérsékletfüggő­ellenállás-változást­hőfokkapcsolókban,­szabályozó­áramkörökben­használják­ fel.­A­fémekhez­hasonlóan­léteznek­pozitív­karakterisztikájú­(PTK)­termisztorok­is,­de­a­történeti­hűség­ miatt: B T

RT=RO ∙ e ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,ahol­B­állandó­az­anyagra­jellemző­vegyérték-­és­vezetési­sáv­energiának­eltérése Az­első­negatív­karakterisztikájú­(NTK)­termisztort­1833-ban­fedezte­fel­Michael­Faraday,­aki­kísérletei­ során­azt­tapasztalta,­hogy­az­ezüst-szulfid­elektromos­ellenállása­drámaian­csökkent,­ha­a­környezeti­ hőmérséklet­növekedett.­A­fenti­képletben­ezt­az­„e”­kitevőjében­lévő­T-vel­való­fordított­arány­mutatja.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ termisztor •­ multifunkciós­mérőműszer­–­multiméter­ellenállásmérő­funkcióval •­ főzőpohár, •­ hideg­csapvíz­tartóedényben

•­ forró­víz­termoszban •­ kisebb­pohár­a­víz­adagolásához •­ nagyobb­vízgyűjtő­edény •­ folyadékos­iskolai­bothőmérő •­ milliméterpapír­

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Termisztor­ hőmérsékletfüggésének­ grafikus­ ábrázolása 1.­A­termoszból­önts­forró­vizet­a­főzőpohárba­és­ helyezd­bele­a­folyadékos­hőmérőt! 2.­Csatlakoztasd­a­termisztort­ellenállásmérő­műszerhez,­majd­merítse­be­a­vízbe!­ 3.­Ha­ a­ folyadékos­ hőmérő­ megállapodott,­ és­ a­ termisztor­ ellenállásának­ értéke­ sem­ változik,­ olvasd­le­a­műszereket­és­jegyezd­fel­az­I.­táblázatba­az­adatokat!­ 4.­Változtasd­fokozatosan­a­víz­hőmérsékletét!­Ehhez­a­meleg­víz­egy­részét­öntsd­ki­a­pohárból­ és pótold csapvízzel! 5.­Összekeverés­után­várd­meg,­amíg­a­hőmérő­és­ az­ellenállásmérő­értéke­stabilizálódik­és­olvasd­ le az értékeket! 6.­Így­változtatva­a­hőmérsékletet,­végezz­méréseket még legalább 5-6 pontban!

7.­Ábrázold­a­kapott­ellenállás-­és­hőmérsékletértékeket R-T­grafikonon! 8.­Illessz­a­mérési­adatokra­megfelelő­trendvonalat­(NEM­egyenes)! Hőmérsékletmérés­ a­ kalibrációs­ grafikon­ alapján 1.­A­ kapott­ ellenállás–hőmérséklet­ karakterisztikát­ tekintsd­ a­ termisztor-hőmérő­ kalibrációs­ grafikonjának! 2.­A­termisztort­két­ujjad­közé­szorítva­az­ellenállásmérő­műszer­adata­alapján­olvasd­le­a­grafikonról­a­testhőmérsékletedet!­ 3.­Becsüld­ meg,­ mekkora­ lenne­ a­ termisztor-hőmérő­ellenállásának­értéke­olvadó­jégben! 4.­Ahhoz,­ hogy­ az­ olvadó­ jég­ hőmérsékletéhez­ tartozó­ellenállás­értékét­meg­tudja­becsülni,­az­ szükséges,­hogy­mérésünket­a­csapvíz­hőmérséklete­közelében­fejezzük­be,­és­a­mért­görbe­ széléhez illesztett egyenessel extrapoláljuk.

Termisztoros­hőmérő­készítése

3

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­ Termisztor­hőmérsékletfüggésének­grafikus­ábrázolása

­

Lehet-e­a­mérési­adatokra­egyenest­illeszteni?­Ha­nem,­miért­nem? ........................................................................................................................................

­

Ábrázold­a­táblázatban­szereplő­értékpárokat­R-T­grafikonon!

Milyen alakú trendvonalat tudsz illeszteni? .................................................................................. II.­Hőmérsékletmérés­a­kalibrációs­grafikon­alapján:

Mi­a­csapvíz­hőmérsékletéről­végzett­extrapoláció­lényege?­..........................................................

Negatív hõmérséklettényezõjû termisztor Hõmérséklet - ellenállás karakterisztikája

R

Logaritmus függvénnyel “kiegyenesítve”

ln R

(a)

(b)

X X

X

X X

X X

X

X X

X X X

X

X

X

X X

X

X

X X

X

A T

1/T

Felhasznált­irodalom http://hu.wikipedia.org/wiki/Termisztor http://elfiz2.kee.hu/jegyzet/labor01.pdf http://www.ms.sapientia.ro/elektronika/fileok/jelerzekelok/szt_lab02_termistor_v1.pdf

Fizika 11. osztály

4

Kozák Attila

2.­Az­elektromos­áram­hatásai Emlékeztető,­gondolatébresztő Feszültségkülönbség­hatására­a­vezetőkben­elektromos­áram­alakul­ki.­Szigetelő­tulajdonságokkal­rendelkező­anyagokban­a­jelenség­nem­figyelhető­meg.­Érdemes­a­hétköznapi­életünkben­fellelhető­anyagokat­vezetőképességük­szempontjából­megvizsgálni­és­csoportosítani. Az­ áram­ leggyakrabban­ felhasznált­ tulajdonságai­ közül­ a­ hőhatás­ (vasaló,­ hajszárító,­ vízforraló),­ a­ mágneses­(teheremelő­mágnes,­hangszórók­és­mikrofonok,­villanymotorok),­valamint­a­biológiai­hatás­ (izmok­összerándulása-stimuláció­az­orvosi­gyakorlatban,­áramütés)­a­leglényegesebbek. Feszültségosztó­kapcsolás­segítségével­lecsökkenthetjük­a­fogyasztóra­eső­feszültséget.­Ilyen­potenciométerek­segítségével­működnek­a­szórakoztatóelektronikai­eszközök­hangerőszabályozó­gombjai.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ különböző­anyagok­–­vezetőképesség­vizsgálata •­ 2­db­E10-es­zsebizzó­foglalat+izzó •­ áramforrás­–­zsebtelep •­ 2­db­rögzítő­bilincs­a­telep­elektródáihoz •­ 4­db,­egyenként­~25­cm­hosszúságú­piros­szigetelésű­vezeték •­ szeg­–­elektromágnes­vasmagja

•­ kapcsoló •­ lakkszigetelésű­huzal­~1­m­hosszú •­ hőmérő •­ szürke­vászonszigetelésű­ellenálláshuzal­~0,5­m •­ potenciométer •­ multifunkciós­mérőműszer­–­feszültségmérés •­ időmérő­–­karóra

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Alapkapcsolások,­áram­mágneses­hatása 1.­Rögzítsd­a­zsebtelepek­elektródáihoz­a­vezetéket­ a bilincsek szorítócsavarjai segítségével! 2.­Egészítsd­ki,­majd­állítsd­össze­az­1.­kapcsolási­ rajzot­úgy,­hogy­párhuzamos­kapcsolást­kapjunk! 3.­Csavard­ ki­ az­ egyik­ izzót,­ majd­ figyeld,­ meg­ mi­ történik! 4. Készítsd el 2.­ kapcsolási­ rajz alapján a soros kapcsolást! 5. Helyettesítsd az egyik izzó foglalatát a készletben található­csavarral!­Jegyezd­fel,­mi­történik! 6.­A­többi­anyaggal­(kavics,­fa)­is­végezd­el­a­kísérletet!­A­tapasztalatokat­írd­az­I.­táblázatba. 7.­Készíts­elektromágnest­úgy,­hogy­az­átlátszó­lakkszigetelésű­huzalt­a­szeg,­mint­vasmag­köré­csévéled.­Jegyezd­fel,­hány­menet­fért­a­szegre! 8.­A­ szeggel­ vizsgáld­ meg,­ mely­ anyagokat­ vonz­ a­ mágnesként­viselkedő­vasmag!

Elektromos­áram­hőhatása,­feszültségosztó 1.­Óvatosan­csévélj­fel­a­hőmérő­tartályára­és­fémházára­a­lehető­legtöbbet­a­szürke­színű­szigetelt­ ellenálláshuzalból! 2.­Áramforrásként­a­4,5­V-os­zsebtelepet­használható. 3.­A­kísérlet­során­mért­idő-­és­hőmérséklet-értékeket­jegyezd­fel­a­II.­táblázatba!­ 4.­Módosítsd­az­elrendezést­úgy,­hogy­a­változtatható nagyságú ellenállást (potenciométer) sorosan kapcsolod­az­áramkörbe.­3.­kapcsolás 5.­A­ hőmérő­ lehűlése­ után­ növeld­ a­ potenciométer­ ellenállását!­Ezt­a­vele­párhuzamosan­kapcsolt­feszültségmérő­növekvő­értékekkel­jelzi. 6. Az ellenálláshuzal további 2 feszültségével ismételd meg a mérést! 7.­Ábrázold­a­három­mérés­adatsorát­közös­hőmérséklet-idő­ grafikonon!­ Illessz­ a­ 3­ adatsorra­ egyegy egyenest!

Egyenáramú­kiskészlet

5

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) 1.­Párhuzamos­kapcsolás­

2.­Soros­kapcsolás­

3.­Feszültségosztó­potenciométer

V

I.­Anyagok­csoportosítása­vezetőképességük­és­mágnesezhetőségük­szerint

Elektromágnes­menetszáma: ... db II.­Áram­hőhatásának­vizsgálata U1=4,5V Időtartam [perc]

1

2

3

U2=4,5V-Upot : .................. V 5

1

2

3

5

U3=4,5V-Upot : .................. V 1

2

3

5

Hőmérséklet [°C]

Miért változik meg az ellenálláshuzalra jutó feszültség? ............................................................ ........................................................................................................................................ Hőmérséklet­változása­az­idő­függvényében

Felhasznált­irodalom ALMUS­PATER­taneszközforgalmazó­–­Elektromos­áramkörök­kísérleti­készlet­leírása­alapján Ábrák:­Saját­ötlet.

6

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

3.­Ohm­törvénye Emlékeztető,­gondolatébresztő Otthon­előfordulhatott­már­az­a­jelenség,­amikor­egy­nagy­teljesítményű­elektromos­fogyasztó­(mikrohullámú­sütő,­hajszárító,­porszívó)­üzemelése­mellett­egy­újabb­fogyasztó­miatt­a­lakás­áramköreit­ védő­kismegszakító­leoldott­vagy­a­biztosíték­kiolvadt.­A­jelenséget­a­következő­képletek­írják­le:

1 Re

1 R1

1 R2

1 Rn

+...+ + ­­­­­­­­­­,Ohm­törvénye­R ­=­R1­+­R2­+­...­+­Rn,­Soros­eredő­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­Párhuzamos­eredő = R=U e I

A fogyasztók ugyanis párhuzamosan­vannak­kapcsolva,­és­az­újabb­gép­bekapcsolása­miatt­az­eredő­ ellenállás­olyan­kicsi­lesz,­ami­mellett­a­(különösen­villanymotorok­vagy­mikrosütő­indításakor)­kialakuló­áramerősség­meghaladja­a­maximális­pl.­15­A-es­értéket­és­a­megszakító­kikapcsolja­az­áramot.­ Így­akadályozza­meg­a­túlterhelést­vagy­rövidzárlatot:­ezáltal­a­vezetékhálózat­elégését.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ zsebtelep •­ piros­szigetelt­vezetékek •­ krokodilcsipesz­4­db­a­szenzorok­dugaszaira •­ E10-es­foglalat+zsebizzó •­ feszültség-­és­áramerősség­szenzor •­ potenciométer

•­ piros­szigetelt­vezetékek •­ mérendő­ellenállás •­ multiméterek­2­db •­ pad,­mint­feszültségforrás­(12­V) •­ mérővezeték­mindkét­végén­banándugóval­2­db •­ potenciométer

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Zsebizzó­ellenállásának­mérése 1.­Állítsd­össze­az­1.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­elrendezést!­A­feszültség-­és­áramerősségmérő­műszerek­helyére­az­adatgyűjtő­megfelelő­szenzorát­iktasd­be! 2. Jegyezd fel az I.­táblázatba­a­mért­értékeket,­ miközben­a­potenciométerrel­fokozatosan­csökkented a fogyasztóra jutó feszültséget! 3.­Folytasd­a­kísérletet­akkor­is,­mikor­az­izzószál­ már nem világít! 4. Határozd meg a táblázatban az izzószál átlagos ellenállását! 5.­Ábrázold­az­összetartozó­értékpárokat­U-I­grafikonon! ­ Illessz­egyenest­is­az­ábrázolt­pontokra!

Ismeretlen­ellenállás­meghatározása 1.­Állítsd­össze­az­2.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­elrendezést!­A­feszültség-­és­áramerősségmérő­műszerek­multiméterek­lesznek.­Figyelj­a­ megfelelő­ mérőfunkció­ és­ méréshatár­ beállítására! 2.­A­padból­vett,­maximálisan­12­V-nyi­feszültséggel­kezdd­meg­a­mérést!­Majd­2­V-os­lépésenként­ csökkentsd­ a­ feszültséget­ a­ potenciométerrel! 3.­Rögzítsd­ a­ megadott­ feszültségekhez­ tartozó­ áramerősségeket­a­II.­táblázatba! Az átlagos érték is számítható a táblázatban. 4.­Mérd­meg­a­multiméterrel­közvetlenül­is­az­ellenállás értékét!

Ohm­törvénye

7

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) 1.­Zsebizzó­ellenállásának­mérése­

2.­Ismeretlen­ellenállás­meghatározása

I.­Zsebizzó­ellenállásának­mérése

­

Hogyan­változik­az­ellenállás­az­izzószál­hőmérsékletének­csökkenésével­és­mi­lehet­a­jelenség­oka? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

II.­Ismeretlen­ellenállás­meghatározása

Mennyire felel meg egymásnak a számolt és a mért érték és mi lehet az eltérés oka? ................... ........................................................................................................................................ I.­táblázat­U-I­grafikonja

Felhasznált­irodalom BUDÓ­Ágoston­(1972)­Kísérleti­fizika­II.­Budapest,­Nemzeti­Tankönyvkiadó­pp.92-93

Fizika 11. osztály

8

Kozák Attila

4.­Izzószál­ellenállása­Wheatstone-híd­mószerrel Emlékeztető,­gondolatébresztő Az­ellenállás­mérésére­szolgáló­eljárások­közül­pontos­mérésekhez­gyakran­a­Wheatstone-féle­hídmódszert­(1843)­használják.­Alapelve­az,­hogy­az­áramforrás­áramkörébe­iktatott­négy­ellenállás­közül­kettő­arányából,­valamint­egy­változtatható­ellenállásértékből­az­ismeretlen­ellenállás­értéke­kiszámítható.

l lmax-l1

R Rs

R Rs

R Rs

x 1 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­egy­referencia­ellenállás­használatával­­­­­­­­­­­­­­­,­három­referencia­ellenállással = x = x

A­változtatható­ellenállás­(falapra­szerelt­ellenálláshuzal­vagy­potenciométer)­értékének­megfelelő­beállításával­elérhető,­hogy­a­galvanométer­vagy­áramerősség­mérő­műszer­ne­jelezzen­feszültséget­vagy­ áramerősséget.­A­módszer­alapelvének­megfelelően­a­műszernek­nem­kell­hitelesítettnek­lenni,­hiszen­ a kétkarú mérleg egyensúlyi helyzetéhez hasonló egyensúlyi állapotában nem folyik rajta áram.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ zseblámpaizzó­(3,5­V,­0,2­A)­foglalatban­(Rx) •­ 3­db­különböző­értékű­ellenállás •­ 1­m­hosszú­ellenálláshuzal­(≈11­Ω/m)­ két­végén­ kialakított­ elektromos­ csatlakozóval,­ cm­ skálával ellátott deszkalapra kifeszítve •­ 1,5­V-os­góliát­elem

•­ morse-kapcsoló •­ ismert­kapacitású­ellenállás­2­db •­ multiméter­–­áramerősségmérő •­ potenciométer •­ multiméter­–­feszültségmérő •­ mérővezetékek

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Ellenállásmérés­ Wheatstone-híd­ módszerrel­ –­egy­referencia­ellenállás­alkalmazása 1.­Állítsd­össze­az­1.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­ elrendezést!­ Az­ izzót­ Rx­ ellenállás­ helyére­ kapcsold,­Rs­pedig­a­segédellenállás.­A­mérőműszert a maximális (250 mA) méréshatárra állítsd! 2.­A­ csúszka­ megfelelő­ pozicionálásával­ egyensúlyozd ki a hidat és olvasd le a csúszka helyzetét az­egyenes­vezető­egyik­végpontjától­mérve! 3. A mérési adatokat foglald az I.­ táblázatba és számítsd ki az izzószál ellenállásának értékét! 4.­Ezt­ismételd­meg­háromszor,­az­összes­segédellenállás használatával! 5.­A­kapott­értékekből­számíts­átlagot! 6. Magyarázd meg a kapott eredményeket!

Ellenállásmérés­ Wheatstone-híd­ módszerrel­ –­három­referencia­ellenállás­alkalmazása 1.­Állítsd­össze­az­2.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­elrendezést!­Két­ellenállást­(R1,­R2)­az­előző­ kísérletből­felhasználhatsz 2.­A­ potenciométert­ a­ bekapcsolás­ előtt­ állítsd­ a­ maximális értékére! 3. A kapcsoló zárása után állítsd a potenciométer forgatógombját­ abba­ a­ pozícióba,­ amikor­ a­ feszültségmérő­nem­jelez­feszültséget! 4.­Olvasd­le­a­potenciométer­állását­(Rp)!­Az­adatokat a II.­táblázatba­rögzítheted. 5.­Végezz­ három­ mérésből­ álló­ méréssorozatot,­ majd­hasonlítsd­össze­az­eredményt­az­előzővel! 6. Számítsd­ki­az­izzószál­ellenállását,­majd­hasonlítsd­össze­az­előző­módszer­eredményével!

Wheatstone-híd

Feladatlap

9

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Ellenállásmérés­Wheatstone-híd­módszerrel­–­egy­referencia­ellenállás: ­

Ellenálláshuzal­maximális­hossza­lmax= .............................m,­ellenállása­Rmax= ...................... Ω

­

Miért­kaphattál­egymástól­eltérő­értékeket? ............................................................................ ........................................................................................................................................

II.­Ellenállásmérés­Wheatstone-híd­módszerrel:

­

Miként­lehetséges,­hogy­a­mérőműszeren­egyáltalán­nem­folyik­áram: ....................................... ........................................................................................................................................

­

Hasonlítsd­össze­a­két­átlagértéket! ....................................................................................... ........................................................................................................................................

­

A­multiméterrel­közvetlenül­mért­ellenállás­értéke:................Ω Megfelel-e ez az eddigi mérések pontosságának? .....................................................................

1.­Ellenállásmérés­Wheatsone-híd­módszerrel­ egy­referencia­ellenállás­

2.­Ellenállásmérés­Wheatsone-híd­módszerrel három­referencia­ellenállás

Felhasznált­irodalom BUDÓ­Ágoston­(1972)­Kísérleti­fizika­II.­Budapest,­Nemzeti­Tankönyvkiadó­pp.111-112

Fizika 11. osztály

10

Kozák Attila

5.­Telep­belső­ellenállása Emlékeztető,­gondolatébresztő A­galvánelemek­elektródáin­olyan­kémiai­folyamatok­indulnak­meg,­amik­visszafordíthatatlanok.­Így­az­ elem­egyre­kisebb­feszültséget­képes­a­külső­ellenállásra­juttatni,­mert­saját­belső­ellenállása­megnő:

→

ɛ – Uk I

Ub I

Ohm­törvénye­teljes­áramkörre:­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,a­belső­ellenállás­ ɛ = Ub + Uk = I · (Rb + Rk) Rb = = A­ mérés­ során­ a­ belső­ ellenállást­ a­ külső­ terhelő­ ellenállás­ potenciométerrel­ való­ változtatása­ útján­ kaphatjuk­meg.­A­mérés­közben­a­telepen­eső­Ub­feszültséget­és­az­áramkörben­folyó­I­áramerősséget­ mérjük­meg.­A­belső­ellenállást­ebből­a­két­adatból­kapjuk­meg. A­külső­Rk­ellenállás­csökkentésével­a­telepre­egyre­nagyobb­feszültség­jut,­valamint­a­kis­eredő­ellenállás­miatt­az­áramerősség­is­megnő.­Ezért­rövidzárszerű­igénybevétel­(pl.­elektromágnes­működtetése)­hatására­a­telep­a­belső­ellenálláson­keletkezett­hő­miatt­erősen­melegszik­és­hamar­elhasználódik,­ lemerül.­A­telep­használata­során­az­ilyen­jellegű­igénybevételt­lehetőleg­kerülni­kell.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ 4,5­V-os­zsebtelep­(új­és­használt)­2­db •­ multiméter­(feszültség-­és­áramerősségmérő)­2­db •­ izzólámpa •­ potenciométer

•­ kapcsoló •­ piros­szigetelt­vezetékek •­ mérőzsinór­egyik­végén­krokodilcsipesszel­4­db

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Új­zsebtelep­belső­ellenállásának­mérése 1.­Állítsd­ össze­ az­ 1.­ kapcsolási­ rajz alapján a mérési elrendezést! 2.­Állítsd­ a­ potenciométert­ a­ legkisebb­ értékre,­ majd­a­kapcsolóval­zárd­az­áramkört! 3.­Olvasd­le­az­áramerősséget­és­a­telepre­jutó­feszültséget!­Az­adatok­rögzítése­az­I.­táblázatba történik. 4. A potenciométer gombjának forgatásával az áramkörbe­bekötött­terhelő­ellenállás­változtatható.­Végezz­újabb­4­mérésből­álló­méréssorozatot! 5.­A­táblázatban­számítsd­ki­a­telep­belső­ellenállását a kapott értékek átlaga alapján! 6.­Ábrázold­a­mért­értékeket­U-I­grafikonon!­ 7.­Illessz­ megfelelő­ trendvonalat­ (egyenes­ vagy­ görbe)­a­mérési­adatokra!

Elhasználódott­zsebtelep­belső­ellenállása 1.­Iktasd­ ki­ az­ áramkörből­ az­ izzólámpát,­ majd­ cseréld ki a telepet egy elhasználódottra! 2.­Állítsd­ a­ potenciométert­ a­ legkisebb­ értékre,­ majd­a­kapcsolóval­zárd­az­áramkört! 3.­Olvasd­le­az­áramerősséget­és­a­telepre­jutó­feszültséget! Az adatokat a II.­táblázatba írd! 4.­Végezz­újabb,­összesen­5­mérésből­álló­méréssorozatot! 5.­Ábrázold­ezeket­az­értékeket­is,­az­előző­méréssel­közös­U-I­grafikonon! 6.­Illessz­a­mérési­pontokra­megfelelő­trendvonalat! 7.­Figyeld­ meg,­ hogyan­ változtak­ a­ mért­ feszültség-­és­áramerősség­értékek­az­új­telephez­képest!

Telep­belső­ellenállása

11

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Új­zsebtelep­belső­ellenállásának­mérése: Miért változik meg a potenciométer forgatásával az izzó fényereje? ........................................................................................... ........................................................................................... Miért­lesz­kisebb­a­külső,­terhelő­ellenállásra­jutó­feszültség,­mint­ az­ε­elektromotoros­erő? ......................................................... ...........................................................................................

Ábrázold­az­összetartozó­Ub-I értékpárokat az 1.­grafikonon! II.­Elhasználódott­zsebtelep­belső­ellenállása

Ábrázold­az­összetartozó­Ub-I értékpárokat az 1.­grafikonon! 1.­Zsebtelepek­belső­feszültség-áramerősség­grafikonja Belső­ellenállások­összehasonlítása

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.265;267

12

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

6.­Csomóponti­törvény Emlékeztető,­gondolatébresztő Amikor­különböző­teljesítményű­eszközöket­párhuzamosan­kapcsolunk­a­lakás­elektromos­áramkörébe,­ azok­teljesítményüknek­megfelelően­kisebb­illetve­nagyobb­áramerősségeket­igényelnek.­Egy­porszívó­ indításkor­10­A,­üzem­közben­6-8A­áramerőséget­igényel.­Az­olvasólámpa­kompakt­fénycsövének­100150­mA­is­elegendő.­A­fogyasztásmérő­természetesen­a­teljes­áramfelvételt­méri.

U I

U Re

U R1

U R2

U Rn

+ +...+ ,↔Ie = I1+I2+...+In, = ­­­­­­­­­­­­­,­Ohm­törvénye­alapján:­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­Kirchhoff­I.­törvénye R= A­ fogyasztók­ párhuzamos­ kapcsolása­ következtében­ a­ nekik­ megfelelő­ mellékágakban­ a­ szükséges­ áramerősség­folyik­és­a­feszültség­minden­eszközön­megegyezik­a­230-os­hálózati­feszültséggel.­Az­ eszközökhöz­használt­vezeték­keresztmetszetét­az­áramerősség­növelésével­egyre­nagyobbra­méretezik.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ zsebtelep •­ piros­szigetelt­vezetékek •­ E10-es­foglalat­2­db •­ azonos­teljesítményű­zsebizzó­2­db •­ multiméter­3­db­ •­ mérőkábel­egyik­végén­krokodilcsipesszel­6db

•­ különböző­ teljesítményű­ kerékpárlámpa­ izzók­ (6­V­0,6­W­és­2,4­W) •­ pad,­mint­feszültségforrás­(12­V) •­ mérővezeték­mindkét­végén­banándugóval­2­db •­ potenciométer •­ újabb­multiméter,­feszültségmérő­funkcióra

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Áramerősség­viszonyok­–­azonos­fogyasztók 1.­Állítsd­össze­az­1.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­ elrendezést!­ Mindhárom­ mérőműszert­ a­ maximális (250 mA) méréshatárra állítsd! 2.­Ha­ szükséges,­ először­ a­ mellékágakba­ kötött­ műszerek­méréshatárát­csökkentheted. 3.­A­kapcsoló­zárásakor­olvasd­le­a­három­műszer­ által jelzett értéket! Az adatokat jegyezd az I.­ táblázatba! 4.­Az­áramkör­újabb­zárásával­végezz­3­mérésből­ álló méréssorozatot! 5.­Ismételd­ meg­ a­ mérést­ úgy­ is,­ hogy­ az­ egyik­ izzót kicsavarod a foglalatból! Jegyezd fel most is­a­műszerek­által­jelzett­értéket­a­táblázatba!

Áramerősség­viszonyok­–­eltérő­fogyasztók 1.­Állítsd­össze­az­2.­kapcsolási­rajz szerinti mérési elrendezést! A potenciométert a bekapcsolás­előtt­állítsd­a­maximális­értékére! 2.­A­padból­vett,­maximálisan­12­V-nyi­feszültséget­a­potenciométer­megfelelő­beállításával­úgy­ állítsd,­hogy­az­izzókra­6­V­jusson! 3. A kapcsoló zárásakor olvasd le a három áramerősséget,­majd­jegyezd­fel­a­II.­táblázatba! 4.­Az­áramkör­újabb­zárásával­végezz­3­mérésből­ álló méréssorozatot! 5.­Ismételd­meg­a­mérést­úgy­is,­hogy­egyszer­az­ egyik,­ máskor­ a­ másik­ izzót­ kicsavarod­ a­ foglalatból!­ Jegyezd­ fel­ most­ is­ a­ műszerek­ által­ jelzett értéket a táblázatba!

Csomóponti­törvény

13

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Áramerősség­viszonyok­-­azonos­fogyasztók­esetén

Miért­világít­továbbra­is­a­másik­izzó,­mikor­az­egyiket­kicsavartad? ........................................................................................................................................ Hogyan­változik­az­izzók­fényereje,­amikor­mindkettő­vagy­csak­az­egyik­üzemel? ........................................................................................................................................ II.­Ismeretlen­ellenállás­meghatározása

Hogyan­fogalmazható­meg­a­fenti­áramerősségekkel­alapján­Kirchhoff­I.­törvénye?.......................... ........................................................................................................................................ Melyik­égő­áramkörében­jelez­nagyobb­áramot­a­műszer? ............................................................ Milyen az izzó ellenállása és fényereje a másikhoz képest? ............................................................ ........................................................................................................................................ 1.­Áramerősség­viszonyok–azonos­fogyasztók­2.­Áramerősség­viszonyok–eltérő­fogyasztók

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.114

14

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

7.­Váltakozó­áramok­vizsgálata Emlékeztető,­gondolatébresztő Számítógépeden,­kedvenc­zeneszámodat­hallgatva­az­MP3­lejátszó­program­beállítható­úgy,­hogy­az­ egyes­frekvenciákhoz­tartozó­töröttvonal­változása­megmutassa­a­rezgések­hangszín-összetételét,­ill.­ időbeni­lefolyását.­Mikrofonra­beszélve­az­oszcilloszkóp­képernyőjén­hasonló­jelet­láthatsz.­A­frekvenciák­aránya­pedig­egyénre­jellemző. Az­erőművekben­használt­generátorok­állítják­elő­a­szinuszosan­váltakozó­áramot,­amelynek­jellemző­ adatai­Ueff=230­V­és­f=50­Hz­(itt­a­generátor­fordulatszáma­állandó). Umax=√2∙Ueff,­Ut=Umax∙sin(ωt),­a­pillanatnyi­feszültség,­It=Imax∙sin(ωt),­a­pillanatnyi­áram­ Televízió­képcsövének­elektronnyalábot­eltérítő­tekercsében­háromszögjel­szerint­változik­a­feszültség,­ laptop-­és­mobiltelefon­töltők­kapcsolóüzemű­tápegységei­pedig­négyszögjellel­dolgoznak.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ hangfrekvenciás­jelgenerátor •­ hangszóró •­ mikrofon •­ jelgenerátor­-­különféle­hullámformák­előállítása •­ oszcilloszkóp

•­ számítógéphez­csatlakoztatható­oszcilloszkóp •­ érzékelő­elektródák •­ mérőerősítő •­ digitális­oszcilloszkóp •­ számítógéphez­csatlakoztatható­oszcilloszkóp

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Különféle­váltakozó­áramok­megjelenítése 1.­Kösd­ össze­ a­ jelgenerátort­ és­ a­ hangszórót!­ Kapcsold­velük­párhuzamosan­az­áramkörbe­az­ oszcilloszkópot! 2.­Változtasd­a­hanggenerátor­frekvenciáját­és­figyeld­ meg,­ mi­ történik!­ Azután­ az­ amplitúdót­ változtatva­ írd­ a­ munkafüzetbe,­ hogyan­ változott az oszcilloszkóp által kirajzolt függvény! 3.­A­ hanggenerátor­ helyett­ a­ jelgenerátor­ működését­vizsgálva­állítsd­elő­különféle­frekvenciájú­ és­amplitúdójú­háromszög-­illetve­négyszögrezgéseket!­Ábrázolj­a­grafikonon­egy­tetszőleges­ hullámformát! 4.­A­ mikrofonba­ beszélve­ figyeljétek­ meg­ a­ feszültség­időbeli­változását­az­oszcilloszkópon! 5. A számítógéphez kapcsolható oszcilloszkóppal későbbi­feldolgozás­okán­mentsél­el­hangmintát!

Bioáramok­vizsgálata­mérőerősítővel 1.­Rögzítsd­ az­ érzékelő­ elektródákat­ a­ mellkashoz vagy valamelyik nagyobb izomra (felkar-bicepsz,­combizom)! 2.­A­ mérőerősítő­ segítségével­ kapcsold­ össze­ előbb­a­digitális­oszcilloszkóppal. 3.­Figyeld­ meg,­ hogy­ a­ szív­ működését­ jellemző­ elektromos­jelek­érzékelhetőek-e! 4.­Ha­kell,­a­mérőerősítő­méréstartományát­vagy­ erősítését­állítsd­át! 5.­Amennyiben­ így­ sem­ érzékelhető­ jel,­ érdemes­ valamelyik nagyobb izomra helyezni az elektródát. 6. A számítógéphez kapcsolható oszcilloszkóppal későbbi­feldolgozás­okán­ments­el­grafikont­az­ izomstimulációról!

Digitális­jelgenerátor

Oszcilloszkóp

15

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Különféle­váltakozó­áramok­megjelenítése: ­

Sorold­fel,­hogy­az­oszcilloszkópon­látható­mikrofonjel­miben­tér­el­több­személy­esetén? ........................................................................................................................................ Hogyan látszik az oszcilloszkópon a frekvencia változtatása? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

­

Mi­történik,­amikor­a­hanggenerátor­hangerejét­változtatjuk­meg? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

­

Milyen­részekből­épül­fel­egy­háromszögjel­teljes­periódusa­–­ábrát­is­készíts! ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

­

Tetszőleges­hullámforma­

Háromszögjel­ábrája

II.­Bioáramok­vizsgálata: ­

Mekkora­a­mérőerősítő­legkisebb­és­legnagyobb­erősítése? ........................................................................................................................................

­

A­szív-­vagy­a­vázizomzat(kar­vagy­comb)­működése­tekinthető­szabályosan­ismétlődőnek?­Miért? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­ pp.;329-330;533-535;433

Fizika 11. osztály

16

Kozák Attila

8.­Kondenzátor­kapacitásának­mérése Emlékeztető,­gondolatébresztő Áramerősség­mérő­műszert­és­kondenzátort­sorba­kapcsolva­(soros­RC­kör)­a­váltakozó­áramú­áramforrás­effektív­feszültségének­ismeretében­az­áramerősséget­a­következőképpen­kaphatjuk­meg:

U ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­az­RC-kör­áramerőssége­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­a­kapacitás­ω=2­π ∙f,­a­körfrekvencia C= 1 I=

→

1 U·ω ω·C Az­ áramkör­ „R”­ ohmos­ ellenállását­ elhanyagolva­ az­ áramerősség­ mérése­ alapján­ megkaphatjuk­ a­

keresett­kapacitásértéket,­hiszen­az­áramforrás­effektív­feszültségét­ismerjük,­az­„ω”­körfrekvencia­ ugyancsak­ kiszámítható­ a­ váltakozó­ áram­ „f”­ frekvenciájának­ ismeretében.­ Ez­ általában­ a­ hálózati­ áramnak­ megfelelő­ 50­ Hz,­ hiszen­ a­ tápegység­ transzformátora­ csak­ feszültség­ átalakítást­ végez,­ a­ frekvenciát nem módosítja.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ váltakozó­áramú­tápegység­(pl.­csengőreduktor) •­ piros­szigetelt­vezetékek/mérőkábelek­mindkét­ végén banándugóval •­ mérendő­kapacitású­kondenzátor •­ multiméter­–­feszültségmérés­1­db •­ mérőkábel­egyik­végén­krokodilcsipesszel­2­db

•­ ismert­kapacitású­kondenzátor­3db •­ ismeretlen­kapacitású­kondenzátor •­ védőellenállás­(Rv) •­ potenciométer •­ váltakozó­áramú­tápegység­+­kapcsoló •­ fejhallgató

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Kapacitásmérés­áramerősség­méréssel 1.­Állítsd­össze­az­1.­kapcsolási­rajz szerinti mérési­ elrendezést!­ A­ mérőműszert­ a­ maximális­ (250 mA) méréshatárra állítsd! 2.­A­mérés­során,­ha­szükséges,­a­műszer­méréshatárát­csökkentheted. 3.­Az­ áramkör­ mérőműszeren­ keresztül­ történő­ zárásakor­olvasd­le­a­három­műszer­által­jelzett­ értéket! Az adatokat jegyezd az I.­táblázatba! 4.­Az­áramkör­újabb­zárásával­és­a­feszültség­változtatásával­végezz­3­mérésből­álló­méréssorozatot! 5. A táblázatban kapott értékek átlaga alapján kapott­értéket­vesd­össze­a­kondenzátor­tokozására írt értékkel!

Kapacitásmérés­Wheatstone-híd­módszerrel 1.­Állítsd­össze­az­2.­kapcsolási­rajz szerinti mérési elrendezést! A potenciométert a bekapcsolás­előtt­állítsd­a­maximális­értékére­(Rmax)! 2. A kapcsoló zárása után állítsd a potenciométer forgatógombját­abba­a­pozícióba,­amikor­a­fejhallgató minimálisan búg! 3.­Olvasd­le­a­potenciométer­állását­(Rx)! Az adatokat a II.­táblázatba­rögzítheted. 4. A kondenzátor kapacitását:

Cx=

Rmax–Rx Rx

C [μF]

­ módon­kapod­meg,­ahol­C­az­ismert,­összehasonlító kapacitás értéke. 5.­Az­összehasonlító­kondenzátor­cseréjével­és­az­ áramkör­zárásával­végezz­még­két­mérést!

Kondenzátor

17

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Kapacitásmérés­áramerősség­méréssel:

Határozd­meg­az­áramforrás­körfrekvenciáját! Frekvencia: ........................Hz,­a­körfrekvencia­ω=2π∙f= .............................. 1/s Miért­hanyagolhattuk­el­az­eredeti­képletből­az­áramkör­(és­a­műszer)­„R”­ohmos­ellenállását: ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ II.­Kapacitásmérés­Wheatstone-híd­módszerrel:

­

Ha­fejhallgató­helyett­középállású­galvanométert­használnánk,­mit­tapasztalnál: ......................... ........................................................................................................................................

­

Miért­van­szükség­az­Rv­védőellenállásra: ............................................................................... ........................................................................................................................................ Határozd meg a mérésben használt valamelyik két kondenzátor kapacitív ellenállását: C1=............... F

XC1= ..............F

C2=............... F

Xc=

1 ω·C

XC2= ..............F

1.­Kapacitásmérés­áramerősség­méréssel­­­­­2.­Kapacitásmérés­Wheatsone-híd­módszerrel

Felhasznált­irodalom Dr.­MAKAI­Lajos­(1962)­Munkafüzet­a­gimnáziumi­mérési­gyakorlatokhoz­Tankönyvkiadó­pp.123-125

18

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

9.­Galvánelem­tulajdonságainak­vizsgálata Emlékeztető,­gondolatébresztő Megfelelő,­oldott­állapotú­kémiai­anyagokból­elektrolit­oldatokba­helyezett,­többnyire­fémlemezek­között­ elektromos­ feszültség­ mérhető.­ Az­ egyes­ anyagokra­ jellemző­ (Volta-féle)­ standardpotenciál­ sor­ megmutatja,­hogy­az­adott­anyagokból­összeállított­elem­mekkora­elektromotoros­erőt­képes­szolgáltatni.

Anyag U[V]

Li -3,05

Zn -0,76

H 0,00

Cu 0,52

Ag 0,80

A­galvánelemek­elektródáin­olyan­kémiai­folyamatok­indulnak­meg,­amik­visszafordíthatatlanok.­Így­az­ elem­egyre­kisebb­feszültséget­képes­a­külső­ellenállásra­juttatni,­mert­saját­belső­ellenállása­megnő:

→

ɛ – Uk I

Ub I

ɛ = Ub + Uk = I · (Rb + Rk) Rb = = Ohm­törvénye­teljes­áramkörre:­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­,­a­belső­ellenállás­ A­mérés­során­a­belső­ellenállást­számíthatjuk­ki.­Ha­olyan­elektrolit­oldatot­és­elektródákat­választunk,­ amelyeken­visszafordítható­kémiai­reakciók­történnek,­akkor­tölthető­elemeket,­akkumulátorokat­kapunk.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ 4,5­V-os­zsebtelep •­ két­elektróda •­ mérővezeték,­egyik­végén­krokodilcsipesz •­ Bunsen-állvány­+­kettős­szorítódió •­ magas­üvegedény •­ hideg­csapvíz •­ só­+­vegyszereskanál

•­ 4,5­V-os­zsebtelep •­ multiméter­(feszültség-­és­áramerősségmérő)­2­db •­ potenciométer •­ kapcsoló •­ piros­szigetelt­vezetékek •­ mérőzsinór­egyik­végén­krokodilcsipesszel­4­db

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Elektrolitoldat­ elekromos­ vezetőképességének­vizsgálata 1.­Rögzítsd­ az­ állványra­ az­ elektródákat,­ majd­ tedd alájuk a csapvizet tartalmazó edényt! 2.­Állítsd­ be­ úgy­ az­ elektródákat,­ hogy­ kb.­ negyedrészük legyen a vízben! 3.­Világít-e­ az­ izzó?­ Tapasztalataidat­ az­ I.­ táblázatba írd! 4. Merítsd mélyebbre az elektródákat (2 mérés)! 5. Oldjál fel egy kávéskanálnyi sót a vízben! Keveréssel­az­oldódás­gyorsítható.­Figyeld­közben­az­ izzó­fényerőváltozását! 6. Az izzó maximális fényerejének eléréséig tegyél még sót az oldatba! 7.­Több­ lépésben­ rögzítve­ emeld­ ki­ az­ elektródákat,­majd­figyeld­meg­a­fényerőváltozást!

Galvánelem­belső­ellenállása 1.­Állítsd­ össze­ az­ 1.­ kapcsolási­ rajz alapján a mérési elrendezést! 2.­Állítsd­ a­ potenciométert­ a­ legnagyobb­ értékre,­ majd­a­kapcsolóval­zárd­az­áramkört! 3.­Olvasd­le­az­áramerősséget­és­a­telepre­jutó­feszültséget!­Az­adatok­rögzítése­a­II.­táblázatba történik. 4. A potenciométer gombjának forgatásával az áramkörbe­bekötött­terhelő­ellenállás­változtatható.­Végezz­újabb­4­mérésből­álló­méréssorozatot! 5.­A­táblázatban­számítsd­ki­a­telep­belső­ellenállását a kapott értékek átlaga alapján! 6.­Ábrázold­a­mért­értékeket­U-I­grafikonon!­ 7.­Illessz­ megfelelő­ trendvonalat­ (egyenes­ vagy­ görbe)­a­mérési­adatokra!

Galvánelem­belső­ellenállása

19

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Elektrolitoldat­elektromos­ellenállásának­vizsgálata: Oldott só mennyisége

Elektródák vízbe merített aránya (%)

0 (csapvíz)

25

.............................

0 (csapvíz)

80

.............................

1 kávéskanál

80

.............................

80

.............................

...............................

Izzó fényereje

...............................

................................

.............................

...............................

................................

.............................

Miért változott meg a só oldásával az izzó fényereje? ............................................................... ........................................................................................................................................ ­

Hogyan­befolyásolta­a­vízbe­merült­felületek­nagysága­a­fényerőt? ............................................ ........................................................................................................................................

II.­Galvánelem­belső­ellenállása = ........... V

1.

2.

3.

4.

5.

Átlag [Ω]

Uk [V] Ub=-Uk I [A]

Rb = ­

ɛ – Uk I

Hogyan­változik­a­telepre­jutó­feszültség­a­külső­ellenállás­növekedésével? ................................. ........................................................................................................................................

­

Ábrázold­az­összetartozó­Ub-I­értékpárokat­a­2.­grafikonon!

1.­Galvánelem­elektromos­vezetőképességének­

2.­Galvánelem­különböző­terhelésének

vizsgálata­

Ub-I­grafikonja

Felhasznált­irodalom BUDÓ­Ágoston­(1972)­Kísérleti­fizika­II.­Budapest,­Nemzeti­Tankönyvkiadó­pp.171-174

20

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

10.­Termoelem­tulajdonságainak­vizsgálata Emlékeztető,­gondolatébresztő Számítógép­processzorok­hűtésére­alkalmaznak­Peltier-hűtőket.­Ez­a­félvezető­alapú­eszköz­képes­arra,­ hogy­a­rákapcsolt­feszültség­hatására­egyik­elektródája­lehűl­–­ezt­helyezik­a­processzor­irányába. A­termoelemek­pedig­ennek­a­jelenségnek­az­ellenkezője­alapján­működnek­–­ha­a­két­elektróda­között­ hőmérsékletkülönbséget­hozunk­létre,­akkor­elektromos­áram­keletkezik.­Ezt­a­jelenséget­Seebeck-effektusnak nevezzük. A galvánelemek standar potenciál sorához hasonló termoelektromos feszültségi sor: Anyag

μV α[ oC ]

Fe

Zn

Cu

Pb

Al

+13,3

+0,3

0

-2,8

-3,2

A­termoelemeket­alkalmazhatják­gázégőknél­termomágneses­égésbiztosító­szelepnek­–­amikor­is­a­láng­ kialvása­után­a­termomágnes­mágneses­mezője­az­áram­megszűntével­megszűnik­és­egy­addig­összenyomott­rugó­elzárja­a­gáz­áramlását.­Így­nem­lesz­gázszivárgás,­ezáltal­pedig­gázrobbanás­sem.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ vas­és­alumínium­huzal •­ kalapács •­ jeges­víz •­ Bunsen-égő,­Bunsen-állvány­rögzítő­dióval •­ feszültségmérő­szenzor­vagy­multiméter •­ hőmérő­(szenzor)­vagy­infrakamera

•­ Peltier-elem •­ áramforrás­–­pad­12­V •­ mérővezeték­mindkét­végén­banándugóval­2­db­ •­ potenciométer •­ feszültségmérő •­ hőmérő­szenzor

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Hőmérsékletmérés­termoelemmel 1.­Hajtogasd­ U-alakúra­ a­ vashuzalt!­ Fond­ a­ két­ nyitott­szár­közé­az­alumínium­drótszálat! 2.­Hogy­biztosabb­legyen­a­hatás,­kalapáld­össze­ a­két­drótszálat,­majd­hajtogasd­meg­az­U-alak­ síkjára­merőlegesen­a­közös­részt!­1. ábra 3.­Rögzítsd­egy­Bunsen-állvánnyal­úgy­a­drótokat,­ hogy­az­egyik­közösített­szál­jeges­vízbe­(0°C),­ a­másik­a­Bunsen-égő­lángjába­kerüljön! 4. Mérd meg a feszültséget. majd ez alapján számold­ki­a­két­szár­kőmérséklet­különbségét!­Ez­ a­jeges­víz­0­°C-os­hőmérséklete­miatt­egyúttal­ a­lángban­lévő­drótszál­hőmérséklete. 5.­Hőmérőszenzorral­vagy­az­infrakamerával­végzett­méréssel­ellenőrizzük­a­számított­értéket!

Peltier-elem­feszültsége­és­a­hőmérséklet 1.­Állítsd­össze­az­2.­kapcsolási­rajznak megfelelően­az­áramkört! 2.­A­potenciométert­úgy­állítsd­be,­hogy­a­Peltier-­ elemre­jutó­feszültség­12­V­legyen! 3.­A­hőmérő­szenzorral­keresd­meg­a­Peltier-elem­ hideg­oldalát!­A­feszültség-­és­hőmérsékletmérés eredménye az 1. táblázatba kerül. 4.­Változtasd­ a­ potenciométer­ ellenállását,­ majd­ jegyezd­fel­a­további­feszültség­és­hőmérséklet­ értékeket! 5.­Ábrázold­a­feszültség­változását­a­hőmérséklet­ függvényében (3.­U-T­grafikon)! 6.­Illessz­ megfelelő­ trendvonalat­ (egyenes­ vagy­ görbe)­a­mérési­adatokra!

Grafikon­és­kiértékelése

Mérési elrendezés

21

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Hőmérséklet­mérése­termoelemmel UT mérés [mV]

UT [μV]

UT T=ΔT= α 12

α12=αFe−αAl ...........................

μV C

o

T [°C] mérés

...................°C

Megfelel-e egymásnak a számított és a mért érték? Mi lehet az eltérés oka?................................ ........................................................................................................................................ 1.Termoelem­

2.­Peltier-elem­hőmérsékletváltozása­–­kapcsolási­rajz

II.­Peltier-elem­feszültsége­és­a­hőmérséklet­összefüggése Mérés sorszáma

1.

2.

3.

4.

5.

6.

U [V] T [°C]

­

Hogyan­változik­a­hőmérséklet­a­feszültség­csökkenésével: ...................................................... ........................................................................................................................................ 3.­U-T­grafikon

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.245-249

22

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

11.­Dióda­jelleggörbéjének­felvétele Emlékeztető,­gondolatébresztő Tiszta­szilícium­alaprétegbe­szennyező­anyagokat­(As­atomok)­juttatva­a­megadott­rétegben­a­pozitív­ töltéshordozók­(úgynevezett­lyukak)­kerülnek­túlsúlyba,­emiatt­ez­a­réteget­p-típusúnak,­míg­a­szenynyezetlen oldalt n-típusúnak nevezzük. A­dióda­egyenáramot­csak­az­egyik­polaritás­mentén­(nyitóirány)­engedi­át,­a­másik­irányban­(záróirány)­pedig­nem.­Az­izzó­emiatt­nem­világít­az­alant­látható­fotón.­Kis­(2-3­V–nál­kisebb)­feszültségek­ megfelelően­kapcsolt­diódák­segítségével­stabilizálhatók. Ennél­nagyobb­feszültségek­esetén­inkább­a­Zener-diódát­használják­tápegységekben­az­egyenirányított,­ámde­lüktető­feszültség­értékek­kiegyenlítése­céljából.­Egy­ilyen­eszköz­feszültség-áramerősség­ karakterisztikájának mérésére irányul a kísérlet.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ elem+piros­szigetelt­vezetékek •­ E10-es­foglalat­+­zsebizzó •­ dióda •­ AC/DC­tápegység­(~12­V) •­ ellenállás­22­Ω •­ kondenzátor­0,1­mF­kapacitású •­ Zener­dióda­(Umax~15­V)

•­ potenciométer •­ multiméter­–­feszültségmérés­2­db •­ mérőkábel­egyik­végén­krokodilcsipesszel­4­db •­ oszcilloszkóp­–­kimenő­feszültség­mérése •­ multiméter­–­áramerősség-mérés­2­db •­ mérőkábel­egyik­végén­krokodilcsipesszel­4­db

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Zener-dióda­U-I­karakterisztikája Dióda­vizsgálata­(egyenáram) 1.­Kapcsold­sorosan­össze­a­zsebizzó­foglalatát,­a­ 1.­Állítsd­össze­a­2.­kapcsolási­rajz szerinti mérési elrendezést! A potenciométert a bekapcsodiódát és a telepet! lás­előtt­állítsd­a­minimális­értékére­(Rmin)! 2.­Figyeld­ meg,­ világít-e­ az­ izzó!­ Cseréld­ meg­ a­ telep sarkain fordítsd meg a polaritást. Tapasz- 2.­Az­ áramkör­ zárása­ után­ olvasd­ le­ a­ bemenő­ feszültséget,­a­két­kimenő­feszültséget­(oszciltalataidat az I.­táblázatba írd! loszkóp­és­multiméter),­valamint­a­be-­és­kimeZener-dióda­vizsgálata­(lüktető­egyenáram) nő­áramerősséget! 3.­Állítsd­ össze­ a­ mérési­ elrendezést­ az­ 1. kap3. Az adatokat a II.­táblázatba­rögzítsd! csolási­rajz alapján! 4. A potenciométer ellenállásának változtatásával 4.­Végezz­ 4­ mérésből­ álló­ méréssorozatot­ a­ povégezz­még­három­mérést!­Ezeket­az­adatokat­ tenciométer ellenállásértékének változtatásáis írd a táblázatba! val! A leolvasott be- és kimeneti feszültségeket 5.­Ábrázold­a­mérési­adatokat­U-I­grafikonon! jegyezd az I.­táblázatba! 6.­Illessz­ a­ mért­ adatokat­ jelképező­ pontokra­ 5. Figyeld­meg,­mennyire­egyezik­a­multiméter­és­az­ egyenest! oszcilloszkóp­által­mért­kimenő­feszültségérték!

Izzó,­dióda,­elem

Multiméter

23

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) Hogyan viselkedett a zsebteleppel és az izzófoglalattal sorba kapcsolt dióda: ­

Bekapcsoláskor: ................... az­izzó,­a­polaritás­felcserélése­után­pedig: ..................................

I.­Zener-dióda­vizsgálata­(lüktető­egyenáram):­ Oszcilloszkóp

Multiméter 2db

Ube [V]

1.­kapcsolási­rajz

Uki [V]

Uki [V]

1.mérés 2.mérés 3.mérés 4.mérés

Miért tér el a multiméter és az oszcilloszkóp feszültsége? Melyik adat lehet a pontosabb? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................ ­

Mi­a­közös­mégis­a­két­műszer­adatában: ...............................................................................

II.­Zener-dióda­U-I­karakterisztikája:­

2.­kapcsolási­rajz

Multiméter 4db Ube [V]

Ibe [mA]

Uki [V]

Iki [mA]

1.mérés 2.mérés 3.mérés 4.mérés

­

Hogyan­változik­a­bemenő­feszültséggel­a­kimenő­feszültség: ...................................................

­

Így­változik­a­kimenő­áramerősség­a­bemenő­áramerősség­változásával: ...................................

­

Ábrázold­az­alábbi­koordinátarendszerben­a­kimenő­áramerősség­változását­a­bemenő­feszültség­ függvényében Ube-Iki­grafikon! Zener-dióda­stabilizáló­karakterisztikája Ube [V]

14

10

6

10

30

50 Iki [mA]

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.503-505

Fizika 11. osztály

24

Kozák Attila

12.­Mágneses­mező­szerkezete Emlékeztető,­gondolatébresztő Iránytűnk­(és­térkép)­segítségével­nagy­biztonsággal­tudunk­tájékozódni­egy­túra­során.­A­jól­csapágyazott­–­vagy­folyadékban­lebegő­–­­mágnestű­mutatja­az­Észak-déli­irányt,­ami­a­Föld­mágneses­mezőjével­való­kölcsönhatásnak­köszönhető. Hasonló­mezőt­keltenek­a­természetes­anyagú­magnetit­(mágnesvasérc),­illetve­a­mesterségesen­előállított­ és­ az­ áram­ ki-be­ kapcsolásával­ megszüntethető­ vagy­ akár­ szabályozható­ erősségű­ elektromágnesek­is.­Az­ezek­közelébe­helyezett­mágnesezhető­anyagok­–­lágyvas,­öntöttvas,­acél­ugyancsak­ felmágnesezhetőek.­Ezáltal­ezek­az­anyagok­is­átmágnesezhetőek,­de­a­hő­vagy­rázkódás­miatt­el­is­ veszíthetik­mágneses­tulajdonságukat­csakúgy,­mint­a­természetes/permanens­mágnesek.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ rúdmágnes •­ patkómágnes •­ plexilap •­ vasreszelék •­ mágneses­mező­szenzor

•­ csupasz­rézvezeték •­ szigetelő­tartókkal­ellátott­Bunsen-állvány •­ zsebtelep •­ mérővezeték­mindkét­végén­krokodilcsipesz­2db •­ papírlap •­ vasreszelék

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Különféle­mágnesek­erővonalrendszere 1. Helyezd a plexilapot a rúdmágnesre! Óvatosan szórj­ vasreszeléket­ a­ plexilapra,­ ha­ szükséges­ kocogtasd­meg­a­műanyag­lapot! 2.­Rajzold­fel­a­kísérlet­eredményét­az­1. ábrába! 3.­Egyenletesen­ oszlanak-e­ el­ a­ vasreszelék­ által­ kirajzolt­erővonalak? 4.­Ismételd­meg­a­kísérletet,­ezúttal­a­patkómágnessel! 5.­Milyen­az­erővonalak­szerkezete­a­mágnes­két­ szára­között? 6.­A­ mágneses­ mező­ szenzort­ mozgasd­ a­ patkómágnes­ szárai­ között­ az­ É-i­ pólus­ felől­ a­ középső­részen­át­a­D-i­pólusig­–­adatok:­2. ábra! 7.­Ismételd­meg­a­3­mérést­az­U-alak­tövénél­is!

Függőleges­vezető­mágneses­mezője 1.­Rögzítsd­ a­ Bunsen­ állványra­ a­ szigetelő­ tartók­ segítségével­ a­ csupasz­ rézvezetéket­ úgy,­ hogy­ a­fehér­papírlapot­átszúrva­a­két­szigetelő­közé­ helyezed­és­a­drót­függőleges­irányban­álljon! 2.­A­ragasztószalaggal­rögzítsd­a­Bunsen-állványhoz­a­papírlapot,­lehetőség­szerint­úgy,­hogy­a­ papír vízszintes legyen! 3.­Csatlakoztasd­ a­ mérővezetékekkel­ a­ zsebtelepet a rézdróthoz! Mivel a rézvezeték gyakorlatilag­ rövidzárt­ jelent,­ ezért­ csak­ a­ mérés­ ideje­ alatt­hagyd­a­telepet­az­áramkörben! 4. Szórj vasreszeléket a papírlapra és jegyezd fel a 3. ábrába,­milyen­volt­az­általa­kirajzolt­erővonalrendszer!

Szolenoid­mezőjének­szemléltetése

25

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Különféle­mágnesek­erővonalrendszere: ­

­­­­­­­­1.­Rúdmágnes­mágneses­mezője­

­­­­­­­­­­­2.­Patkómágnes­mágneses­mezője

Egyenletes-e­a­rúdmágnes­esetén­a­vasreszelék­elhelyezkedése?­Hol­lesz­a­legsűrűbben­a­vasreszelék? ........................................................................................................................................ ­

Az­erővonalak­sűrűsége­hogy­változik­a­mágnestől­mért­távolsággal? ........................................................................................................................................

­

Egyenletes-e­a­patkómágnes­esetén­a­vasreszelék­elhelyezkedése? ........................................................................................................................................

­

Milyen­az­erővonalak­sűrűsége­a­mágnes­szárai­között?­Homogén­vagy­inhomogén­a­mező­–­miért? ........................................................................................................................................ ........................................................................................................................................

Patkómágnes­mágneses­mezője­–­mágneses­mező­szenzorral­való­mérés É-i pólus

középen

D-i pólus

Szár külső része [mT] Szár belső része [mT]

­

Mit­jelent,­hogy­az­egyes­pólusok­közelében­és­középen­is­azonos­a­mágneses­mező­a­patkó­külső­ és­belső­részén­egyaránt: .....................................................................................................

­

Miben­tér­el­a­3.ábrába­rajzolt­mágneses­mező­a­többitől? ........................................................ ........................................................................................................................................ 3.­Egyenes­vezető­mágneses­mezője

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.149-150

26

Fizika 11. osztály

Kozák Attila

13.­Tanulókísérletek­a­mágnesség­kiskészletekkel Emlékeztető,­gondolatébresztő Fémlapra­helyezett­mágneses­bábukkal­akár­utazás­közben­is­tudsz­társasjátékokat­–­malom,­sakk­–­ játszani.­Az­acéllemez­és­a­bábu­belsejébe­helyezett­mágnes­között­fellépő­vonzóerő­miatt­rátapad­a­ figura­a­fémlapra.­Erőhatás­fellép­két­mágnes­között­is,­legyen­az­vonzó-­vagy­taszítóerő. A­mágneses­mező­számszerű­jellemzésére­mágneses­mező­szenzorokat­használunk,­amelyek­a­mozgó­ elektronokra­ható­feszültség­megmérése­(Hall-effektus)­alapján­mT-ban­jelzik­a­mágneses­mező­erősségét. Emellett­bizonyos­anyagok­–­pl.­vasoxid­–­felmágnesezhetőek:­ezt­használjuk­az­informatikában­adattárolásra.­Rázkódás­vagy­hő­hatására­a­mágneses­tulajdonság­megszűnik:­ezért­a­floppylemez­csak­kis­ adatbiztonságot garantált.

Hozzávalók­(eszközök,­anyagok) •­ rúdmágnes­2­db •­ mágneses­mező­szenzor •­ kampós­súly­2­db •­ fémtengely •­ gemkapocs­az­anyagminta­készletből •­ műanyag­lap

•­ kiskocsi­2­db •­ műanyag­kémcső •­ légpárnás­korong­+­tűtartó •­ mágnestű •­ szélrózsa •­ tálka­+­úszó­korong­+­piros­csipesz

Mit­csinálj,­mire­figyelj?­(megfigyelési­szempontok,­végrehajtás) Mágneses­mező­számszerű­jellemzése 1. Mérd meg a szenzorral a rúdmágnes 1. ábrán jelölt­pontjaiban­a­mágneses­mező­értékét! 2.­Hogyan­jellemezhető­a­mágneses­mező? Erőhatások­mágneses­mezőben 1.­Helyezd­ a­ műanyag­ lapra­ az­ egyik­ palástjára­ fektetett­kampós­súlyt,­úgy­hogy­ne­guruljon­el! 2. Próbáld meg a lap alatt mozgatott mágnessel tetszés szerinti irányba vonszolni a súlyt! 3.­Keresd­meg­a­függőlegesen­tartott­mágnes­alsó­ pólusát az egyik acélnehezék kampójával! 4.­Akaszd­ rá­ a­ másik­ nehezéket­ is!­ Próbáld­ meg,­ hogy a kampókat egymás mellé helyezve is egy-ben marad-e a két nehezék vagy leesik? 5.­Közelíts­ a­ nehezék­ alsó­ kampójához­ egy­ gemkapcsokat­tartalmazó­tálkát!­Mi­történik?­ 6.­Helyezd­ a­ vízzel­ töltött­ tálkába­ az­ úszó­ korongot,­amire­egy­mágnest­helyezel!­A­tálkát­forgatva­figyeld­meg,­mi­történik!

7.­Tégy­ a­ tálka­ közelébe­ egy­ tűtartóra­ helyezett­ mágnestűt,­majd­állítsd­a­szélrózsa­É-i­irányát­ a­mágnestű­kék­pólusának­irányába. 8.­Hasonlítsd­össze­a­tálkában­lévő­és­az­iránytűként­összeállított­mágnes­által­jelzett­irányokat! Acél­felmágnesezése­és­demagnetizálása 1.­Húzd­végig­többször­a­mágnesrúdon­az­acéltengelyt! 2.­Azután­ a­ rúd­ végét­ közelítsd­ a­ gemkapcsokat­ tartalmazó­tálkához!­Mi­történik? Erőhatások­két­mágnes­között 1.­Helyezz­a­két­kiskocsira­egy-egy­mágnest!­Közelítsd­ egymáshoz­ a­ két­ kocsit­ úgy,­ hogy­ az­ azonos pólusok nézzenek egymás felé! 2.­Ismételd­meg­a­kísérletet­ellentétes­pólusok­közelítésével is! 3.­Helyezd­ az­ egyik­ mágnest­ a­ kémcsőbe!­ A­ csipesszel­úgy­helyezd­a­másik­mágnest,­hogy­az­ azonos pólusok nézzenek egymás felé!

Mágneses jelenségek vizsgálata

27

Feladatlap

Fizika 11. osztály

Mi­történt?­(tapasztalatok,­rögzítése) I.­Rúdmágnes­mezőjének­számszerű­jellemzése[mT]: Homogén­ szerkezetű-e­ a­ rúdmágnes­ mezője?­ Hogy­ mutatja be ezt az ábra? ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... ............................................................................... II.­Erőhatások­mágneses­mezőben Hogyan képes mozgatni az oldalára fektetett kampós súlyt a mágnes? ........................................................................................................................................ Kibírja-e­a­mágnes­a­2­kampós­nehezéket?­Fent­marad­az­alsó­nehezék,­ha­csak­összeérinted­a­kampókat? ........................................................................................................................................ ­ Mi­történik,­amikor­gemkapcsokkal­telt­tálkát­közelítesz­a­mágnesre­függesztett­nehezékhez? ........................................................................................................................................ Mi­történik­az­úszó­műanyag­korong­és­a­mágnes­vízzel­telt­tálba­helyezésekor?­És­a­tálka­forgatásakor? ........................................................................................................................................ ­ Milyen­égtájakat­jelez­a­szélrózsával­ellátott­mágnestű­és­a­tálkába­helyezett­mágnes? ........................................................................................................................................ III.­Acél­felmágnesezése­és­demagnetizálása Miért­vonzza­az­acélrúd­a­gemkapcsot­felmágnesezés­után?­Mi­történik,­ha­erősen­megkocogtatod­a­rudat? ........................................................................................................................................ IV.­Erőhatások­két­mágnes­között ­ Hogyan­mozog­a­két­kiskocsi­azonos,­illetve­ellentétes­pólusokkal­közelített­mágnesek­esetén? ........................................................................................................................................ ­ Mi­történik­a­kémcsőbe­helyezett­felső­mágnessel?­Mire­lehet­felhasználni­a­jelenséget? ........................................................................................................................................ Mágneses­domének ­­­­­­alaphelyzetben­­­­­­­­­­­­­­­­mágneses­mezőben

Felhasznált­irodalom Dr.­LITZ­József­(1998)­Elektromosság­és­mágnességtan­Budapest,­Műszaki­Kiadó­pp.198-201

Működési szabályzat A­la­bo­ra­tó­ri­u­mi­mun­ka­rend­je 1. A laboratóriumi helyiségben a gyakorlatok alatt csak­a­gya­kor­lat­ve­ze­tő­ta­nár,­a­la­bo­ráns,­il­let­ve­a­ gya­kor­la­ton­részt­ve­vő­ta­nu­lók­tar­tóz­kod­hat­nak. 2.­ A­ te­rem­ben­ tar­tóz­ko­dó­ va­la­men­­nyi­ sze­mély­ kö­teles­be­tar­ta­ni­a­tűz­vé­del­mi­és­mun­ka­vé­del­mi­elő­írásokat. 3. A gyakorlat végeztével a tanulók rendbe teszik a mun­ka­te­rü­le­tü­ket,­ majd­ a­ gya­kor­lat­ve­ze­tő­ ta­nár­ átadja a laboránsnak a helyiséget. A csoport ezek után hagyhatja el a termet. 4. A laboratóriumot elhagyni csak bejelentés után lehet. 5.­ A­gya­kor­la­ton­részt­ve­vők­az­ál­ta­luk­oko­zott­ká­rért­ anya­gi­fe­le­lős­sé­get­vi­sel­nek. 6.­ Tás­kák,­ ka­bá­tok­ tá­ro­lá­sa­ a­ la­bo­ra­tó­ri­um­ elő­te­rének tanulószekrényeiben megengedett. A terembe legfeljebb a laborgyakorlathoz szükséges taneszköz­hoz­ha­tó­be. 7.­­ A­ la­bo­ra­tó­ri­um ­ i­ fog­lal­ko­zás­ so­rán­ fel­me­rü­lő­ problé­má­kat­(meg­hi­bá­so­dás,­bal­eset,­ron­gá­lás,­stb.)­a­ gya­kor­lat­ve­ze­tő­ ta­nár­ a­ la­bor­ve­ze­tő­nek­ je­len­ti­ és­ szük­ség­sze­rint­köz­re­mű­kö­dik­an­nak­el­há­rí­tá­sá­ban­ és­a­jegy­ző­könyv­fel­vé­tel­ében. Mun­ka­vé­del­mi­és­tűz­vé­del­mi­elő­írá­sok­ a­la­bo­ra­tó­ri­um­ban Az­ aláb­bi­ elő­írá­sok­ min­den­ sze­mély­re­ vo­nat­koz­nak,­ akik­ a­ la­bo­ra­tó­ri­um­ban­ és­ az­ elő­ké­szí­tő­ he­lyi­ség­ben­ tartózkodnak. A szabályok tudomásulvételét aláírásukkal­iga­zol­ják,­az­azok­meg­sze­gé­sé­ből­ere­dő­bal­ese­tekért­az­il­le­tő­sze­mélyt­ter­he­li­a­fe­le­lős­ség. 1.­ Va­la­men­­nyi­ta­nu­ló­nak­kö­te­le­ző­is­mer­ni­a­kö­vet­kező­esz­kö­zök­he­lyét­és­mű­kö­dé­sét: ­ –­Gáz­csap­ok,­víz­csap­ok,­elekt­ro­mos­kap­cso­lók ­ –­Porraloltó­ké­szü­lék,­vész­zu­hany ­ –­El­ső­se­gély­nyúj­tó­fel­sze­re­lés ­ –­El­szí­vó­be­ren­de­zé­sek ­ –­Vegy­sze­rek­és­se­géd­anyag­ok 2.­ A­gya­kor­la­to­kon­kö­te­le­ző­egy­be­gom­bol­ha­tó­la­borkö­peny­ vi­se­lé­se,­ me­lye­ket­ a­ ta­nu­lók­ hely­ben­ ve­het­nek­ igény­be.­ Kö­peny­ nél­kül­ a­ mun­ka­ nem­ kezd­he­tő­el. 3.­ A­ hos­­szú­ ha­jat­ a­ bal­eset­ el­ke­rü­lé­se­ vé­gett­ ös­­sze­ kell fogni. 4. A laboratóriumban étkezni tilos. 5.­ A­ ta­nár­nak­ je­len­te­ni­ kell,­ ha­ bár­mi­fé­le­ rend­kí­vü­li­ ese­mény­kö­vet­ke­zik­be­(sé­rü­lés,­ká­ro­so­dás).­Bármi­lyen,­ szá­munk­ra­ je­len­ték­te­len­ ese­ményt­ (karmo­lás,­ pre­pa­rá­lás­ köz­ben­ tör­tént­ sé­rü­lés­ stb.),­ to­xi­kus­ anya­gok­kal­ va­ló­ érint­ke­zést,­ bal­ese­tet,­ ve­szély­for­rást­(pl.­meg­la­zult­fog­la­lat,­ki­ló­gó­ve­zeték) szintén jelezni kell a tanárnak. 6.­ A­ na­gyobb­ ér­té­kű­ mű­sze­rek­ ki/be­ kap­cso­lá­sá­hoz­ kér­jük­ a­ la­bo­ráns­ se­gít­sé­gét.­ Ezek­ fel­so­ro­lá­sa­ a­ mellékletben található. 7.­ A­ ma­ró­ anya­gok­ és­ tö­mény­ sa­vak/lú­gok­ ke­ze­lése­ ki­zá­ró­lag­ gu­mi­kesz­tyű­ben,­ vé­dő­szem­üveg­ben­ tör­tén­het.­Ha­ma­ró­anya­gok­ke­rül­nek­a­bő­rünk­re,­ azon­nal­ tö­rül­jük­ le­ pu­ha­ ru­há­val,­ majd­ mos­suk­ le­ bő­csap­víz­zel. 8.­ Mér­ge­ző,­ma­ró­fo­lya­dé­kok­pi­pet­tá­zá­sa­csak­du­gat­tyús­pi­pet­tá­val­vagy­pi­pet­tá­zó­lab­dá­val­tör­tén­het. 9.­ A­ kí­sér­le­ti­ hul­la­dé­ko­kat­ csak­ meg­fe­le­lő­ mó­don­ és­ az­ar­ra­ki­je­lölt­he­lyen­sza­bad­el­he­lyez­ni.­A­ve­szélyes­hul­la­dé­ko­kat­(sa­va­kat,­lú­go­kat,­szer­ves­ol­dósze­re­ket­stb.)­gyűj­tő­edény­ben­gyűjt­sük.­Vegy­szermaradványt ne tegyünk vissza a tárolóedénybe. 10. A gyakorlati órák alkalmával elkerülhetetlen a nyílt láng­gal,­me­le­gí­tés­sel­va­ló­mun­ka. ­ –­A­ gáz­égő­ be­gyúj­tá­sá­nak­ a­ me­ne­te:­ 1;­ tűz­veszé­lyes­ anya­gok­ el­tá­vo­lí­tá­sa,­ 2;­ a­ ki­vé­te­li­ hely­

gáz­csap­já­nak­ el­zá­rá­sa,­ 3;­ a­ fő­ gáz­csap­ ki­nyi­tá­sa,­ 4;­ az­ égő­ le­ve­gő­sze­le­pé­nek­ szű­kí­té­se,­ 5;­ a­ gyu­fa­ meg­gyúj­tá­sa,­6;­a­ki­vé­te­li­hely­gáz­csap­já­nak­ki­nyitása és a gáz meggyújtása . ­ –­A­kém­csö­ve­ket­sza­ka­szo­san­me­le­gít­jük,­az­edény­ száját soha ne irányítsuk személyek felé. ­ –­Tűz­ve­szé­lyes­ anya­go­kat­ ne­ tart­sunk­ nyílt­ láng­ kö­ze­lé­ben.­ Az­ ilyen­ anya­go­kat­ tar­tal­ma­zó­ üve­geket­tart­suk­le­zár­va,­és­egy­szer­re­csak­kis­men­­nyisé­get­tölt­sünk­ki. ­ –­Ne­tor­la­szol­juk­el­a­ki­já­ra­ti­aj­tót,­és­az­asz­ta­lok­ kö­zöt­ti­te­ret. ­ –­Az­ elekt­ro­mos,­ 230­ V-ról­ mű­kö­dő­ be­ren­de­zé­seket­csak­a­ta­nár­elő­ze­tes­út­mu­ta­tá­sa­alap­ján­szabad­hasz­nál­ni.­Ne­nyúl­junk­elekt­ro­mos­be­ren­de­zések­hez­ned­ves­kéz­zel,­a­fe­lü­let,­me­lyen­elekt­ro­mos­ tár­gyak­kal­kí­sér­le­te­zünk,­le­gyen­min­dig­szá­raz. – Tilos bármely elektromos készülék belsejébe nyúl­ni,­bur­ko­la­tát­meg­bon­ta­ni­ ­ –­A­ meg­hi­bá­so­dást­ je­lent­sük­ a­ gya­kor­lat­ve­ze­tő­ ta­nár­nak,­a­ké­szü­lé­ket­pe­dig­a­há­ló­za­ti­csat­la­ko­zó­ kihúzásával áramtalanítsuk. ­ –­Eset­le­ges­tűz­ke­let­ke­zés­ese­tén­a­la­bo­ra­tó­ri­um ­ ot­ a­ta­nu­lók­a­tanár­ve­ze­té­sé­vel­a­ki­je­lölt­me­ne­kü­lé­si­ útvonalon hagyhatják el. 11.­Mun­ka­he­lyün­kön­ tart­sunk­ ren­det.­ Ha­ bár­mi­lyen­ rend­el­le­nes­sé­get­ ta­pasz­ta­lunk,­ azt­ je­lent­sük­ a­ gya­kor­la­tot­ve­ze­tő­ta­nár­nak. Rö­vid­ em­lé­kez­te­tő­ az­ el­ső­se­gély-nyúj­tá­si­ te­endők­ről­ Vegy­sze­rek­hasz­ná­la­ta­min­dig­csak­a­vegy­szer­biz­tonsá­gi­adat­lap­ja­sze­rint­tör­tén­het.­Az­el­ső­se­gély-nyúj­tá­si­ el­já­rá­so­kat­a­gya­kor­lat­ve­ze­tő­ta­nár­vég­zi. Tűz­vagy­égé­si­sé­rü­lés­ese­tén ­ –­Az­égő­tárgyat­azon­nal­el­olt­juk­al­kal­mas­se­gédesz­kö­zök­kel­(víz,­ho­mok,­porraloltó,­pok­róc,­stb.).­ Elekt­ro­mos­tü­zet­víz­zel­nem­sza­bad­ol­ta­ni.­ ­ –­Víz­zel­ nem­ ele­gye­dő­ szer­ves­ ol­dó­sze­rek­ tü­zét­ tilos vízzel oltani! ­ –­Az­égé­si­se­bet­ne­mos­suk,­ne­érint­sük,­ne­ken­jük­ be,­ha­nem­csak­szá­raz­géz­lap­pal­fed­jük­be.­Ki­sebb­ sé­rü­lés­nél­(zárt­bőr­fe­lü­let­nél)­a­sebet­hosszan­(20­ perc)­vízzel­hűtsük,­hasz­nál­ha­tók­még­az­Irix­vagy­ Naksol­sze­rek. Mér­ge­zés­ese­tén – Ha bőr­re­ ke­rült:­ szá­raz­ ru­há­val­ fel­itat­juk,­ majd­ bő­víz­zel­le­mos­suk. ­ –­A­bőr­re,­il­let­ve­test­be­ke­rü­lő­kon­cent­rált­kén­savat­nem­sza­bad­víz­zel­le­mos­ni,­vagy­hí­gí­ta­ni,­mert­ felforrósodik és égési sérüléseket okoz – Ha szembe jutott:­ bő­ víz­zel­ ki­mos­suk­ (szem­zuhany),­ majd­ 2%-os­ bór­sav­ ol­dat­tal­ (ha­ lúg­ ke­rült­ a­ szem­be)­ vagy­ NaHCO3 oldattal (ha sav került a­ szem­be)­ öb­lí­tünk­ és­ a­ szem­öb­lö­ge­tő­ kész­le­tet­ használjuk. – Ha belélegezték:­friss­le­ve­gő­re­vis­­szük­a­sé­rül­tet.­ – Ha szájüregbe jutott:­a­vegy­szert­ki­köp­jük,­és­bő­ víz­zel­öb­lö­ge­tünk.­ Se­be­sü­lés­ese­tén ­ –­A­se­bet­nem­mos­suk­víz­zel,­ha­nem­eny­hén­ki­véreztetjük. ­ –­A­ se­bet­ kö­rül­ fer­tőt­le­nít­jük­ a­ bal­ese­ti­ szek­rényből­ vett­ al­ko­ho­los­ jód­ol­dat­tal,­ majd­ tisz­ta­ és­ la­za­ géz­kö­tést­he­lye­zünk­rá.­Ki­sebb­sé­rü­lé­sek­nél­seb­tapaszt alkalmazunk. Áram­ütés­ese­tén­ ­ –­Fe­szült­ségmen­te­sí­tünk,­ a­ bal­ese­test­ le­fek­tet­jük,­ pi­hen­tet­jük­ és­ a­ se­be­it­ la­za­ géz­kö­tés­sel­ lát­juk­ el.­ Amennyi­ben­ az­ áram­ütés­ a­ szí­vet­ is­ le­ál­lí­ta­ná,­ azon­na­li­ új­ra­élesz­tés­re­ van­ szük­ség.­ Ér­te­sít­jük­ az­ iskolaorvost.

Balesetvédelem, balesetelhárítás 1. A laboratóriumba belépni, illetve ott munkát végezni csak szaktanári felügyelet mellett szabad! 2. A balesetmentes és eredményes munka legfontosabb biz­ tosítéka a fegyelem. A tanulókísérleti órák munkaszabá­ lyainak pontos és fegyelmezett betartásával magunk és társaink egészségét és életét is óvjuk. 3. Mindegyik tanulókísérleti órára lelkiismeretesen fel kell készülnünk. Addig ne kezdjünk a kísérleti munkához, míg a szük­sé­ges­esz­kö­zö­ket­anya­go­kat­elő­nem­ké­szí­tet­tük,­ s­ az­ el­vég­zen­dő­ fel­ada­to­kat­ tö­ké­le­te­sen­ át­ nem­ ta­nul­ mányoztuk. 4. Az elő írá so kat, uta sí tá so kat pon to san tart suk be, s tar­ tózkodjunk minden egyéni elgondolás engedély nélküli megvalósításától! 5. Munkahelyünkön csendben dolgozzunk, helyünket csak indokolt esetben hagyjuk el, ne­za­var­juk­tár­sa­ink­mun­ káját! 6. A laboratóriumban vászon munkaköpeny viselete köte­ le ző! Mű anya got tar tal ma zó mun ka kö peny vi se lé se tűz­ veszély miatt tilos! Ne viseljünk laza, lógó ruházatot, hajunkat kössük fel, nehogy véletlen balesetet okozzanak! 7. A tanulókísérleti órákra csak az odatartozó könyveket, füze­ teket vigyük magunkkal. Élelmet, táskát, kabátokat vagy egyéb felszerelést ezekre az órákra bevinni nem szabad. 8. Az egyes la bo ra tó ri um i kí sér le tek hez elő írt egyé ni vé dő­ esz kö zök hasz ná la ta kö te le ző! A nem tel jes ér té kű fel sze­ reléseket ki kell cserélni! 9. A vegyszerek használatában körültekintéssel járjunk el! A laboratóriumban min­den­ vegy­szer­ mé­reg­nek­ te­kin­ ten­dő!­ Min den vegy szer rel kel lő óva tos ság gal bán junk, ismerjük meg fizikai és kémiai tulajdonságait, kezelésé­ nek és ártalmatlanításának szabályait! 10. Bi zo nyos ese tek ben vé dő kesz tyű vi se le te kö te le ző. Mér­ ge ző, ma ró ha tá sú anya gok kal va ló mun kát csak kesz­ tyű ben vé gez zünk! A tö mény sa vak, lú gok hí gí tá sá nál az elő írá so kat pon to san tart suk be! 11. Gyú lé kony ol dó sze re ket tar tal ma zó anya go kat, esz kö zö­ ket szárítószekrényben szárítani tilos! 12. Mű kö dés ben lé vő hő for rást (Bunsen­égőt, bor szesz égőt) ne hagyjunk felügyelet nélkül, és használat után azonnal zárjuk el! 13. A pontos és gyors tanulókísérleti munka alapfeltétele a rend és a tisztaság! A rendetlen, hanyag tanuló társai munkáját is gátolja, ezért fokozottan kell ügyelni a rend és a tisz ta ság meg őr zé sé re. Ennek érdekében: a.) A hasz ná la ton kí vü li edé nye ket azon nal mos suk el, öblítsük ki s tegyük szárítóra, majd a helyükre! b.) A vegy sze res edé nye ket min dig lás suk el cím kék kel, amelyeken legyen feltüntetve a vegyszer neve, képle­ te, mi nő sé ge, az ol da tok kon cent rá ci ó ja! c.) A vegy szer hasz ná la ta után az üve get min dig a sa ját dugójával zárjuk be! A kivett dugót az felével soha ne he lyez zük az asz tal ra! (Az asz talt pisz kol ja, a vegy szer szen nye ző dik.) d.) A la bo ra tó ri u mi mun ka so rán ke let ke ző mel­lék­ter­ mékeket, hulladékot csak az arra kijelölt edénybe

gyűjt­sük!­ Ne­ dob­junk­ szi­lárd­ anya­got­ a­ le­fo­lyó­ba,­ ki­ön­tő­be!­Az­ol­dó­sze­re­ket­faj­tán­ként­az­er­re­ki­je­ lölt (halogénmentesen, illetve halogéntartalmú) gyűj­tők­be­gyűjt­sük­önt­sük! e.) A kí sér let vé gén meg ma radt mé rő ol da to kat ne önt sük vis sza ab ba az edény be ame lyik ből ki vet tük! (Pon tat­ lan ná vál ná nak mé rő ol da ta ink.) f.) A gya kor lat vé gez té vel el len őriz zük, hogy a vil lany, gáz, víz csapjai el vannak­e zárva, majd hozzuk rendbe munkahelyünket! g.) Mos sunk több ször ke zet a la bo ra tó ri u mi gya kor la tok so rán és a la bo ra tó ri um ból va ló tá vo zás előtt! 14. Tanulónak a vegyszerraktárba belépni tilos!

Elsősegély

15. Bal­eset­el­há­rí­tás­–­el­ső­se­gély­nyúj­tás! a.) A bal eset ve szélyt és a bal ese tet mindig ko mo lyan kell venni! A legkisebb sérülést is azonnal jelenteni kell a ta nu ló kí sér le ti órát ve ze tő szaktanárnak! b.) Tűz ese tén a meg fe le lő ol tá si mó dot al kal maz zuk! Fémtüzeket csak homokkal, szerves oldószeres tü­ze­ket­tűz­ol­tó­ké­szü­lék­kel,­ne­víz­zel­olt­sunk! c.) Ha ru há za tunk, vagy ha junk meg gyul lad, ti los sza lad­ gálni! Álljunk zuhany alá, vagy köpenybe burkolózva zár juk el a le ve gőt a tűz től! d.) Ki sebb sé rü lés ­ vá gás, zú zó dás ­ ese tén a seb kör nyé két mossuk le alkohollal vagy benzinnel, majd kössük be ste ril kö tö ző szer rel, hogy a szen nye ző dés től meg óv juk! e.) A sav­­és­lúg­ma­rá­so­kat­elő ször szá raz ru há val le tö­ röljük, majd bő­ víz­zel­ le­mos­suk, és kis töménysé­ gű kö zöm bö sí tő ol dat tal –­ sav­ ese­tén­ 2%­os­ nátri­ um­hidrogén­karbonáttal,­ lúg­ ese­tén­ 1%­os­ eset­ savoldattal­–­is leöblítjük, végül a sebet bekötjük. f.) A szem mechanikai sérülésekor mutatóujjunkat il­ lesszük a sérült szem alsó szemhéjára, és enyhe nyomás­ sal akadályozzuk meg a szemgolyó legkisebb mozgását is! Ezt kö ve tő en azon nal for dul junk or vos hoz to váb bi se gít sé gért! Ha sav vagy lúg jut a sze münk be, ak kor elő­ ször 1%­os nát ri um­klo rid ol dat tal, majd ezt kö ve tő en sav­ma­rás­es­tén­2%­os­bó­rax­ol­dat­tal­(Na2B4O7),­lúg­ ma­rás­ese­tén­2%­os­bór­sav­ol­dat­tal­(H3BO3) öblöges­ sük szemünket, majd azonnal menjünk orvoshoz! g.) Gázmérgezés esetén ­ az orvosi segítség megérkezé­ sé ig ­ a mér ge zet tet friss le ve gő re vis szük, és nyu ga­ lomba helyezzük. Szén­monoxid vagy kén­hidrogén gázzal történt mérgezés esetén mesterséges légzést al kal maz zunk. Ha a mér ge zést tü dő ron cso ló gá zok okoz zák (Cl2, Br2, HCl, nitrózus gá zok stb.) mes ter sé­ ges légzést alkalmazni nem szabad! h.) Áramütés ese tén a gya kor lat ve ze tő ta nár a köz pon ti kap cso ló val elő ször áram ta la nít, és csak ez után nyúl­ ha tunk a sé rült höz. Friss le ve gő re vis szük, mes ter sé­ ges lég zést al kal maz zunk, és gon dos ko dunk mi előb bi or vo si se gít ség ről!

A lefolyóba önthető, illetve oda nem önthető anyagok A vizet nem veszélyeztető anyagok etanol, kálium­szulfát, hidrogén­peroxid, magnézium­karbonát, kalcium­karbonát, magnézium­klorid, kalcium­klorid, nátrium­ klorid, kalcium­szulfát, nátrium­szulfát, kálium­klorid

A vizet és az élővilágot veszélyeztető anyagok ammónia, klorátok, anilin, naftalin, fenol, nikkelvegyületek, formaldehid, nitritek, klór

A vizet gyengén veszélyeztető anyagok ace tal de hid, han gya sav (hí gí tott), ali fás szén hid ro gé nek, hid­ ro xi dok (hígí tott Ca­, Na­), butanol, jo di dok, dietiléter, kar­ ba mid, ecet sav (hí gí tott), me ta nol, fluoridok (K­, Na­, NH4­), nitrátok, etil­acetát, propanol, foszfátok, szervetlen savak (hí gí tott), gyű rűs szén hid ro gé nek, (nem aro más), szul fi tok

A vizet és az élővilágot különösen veszélyeztető anyagok akrilnitril, kadmiumvegyületek (oldékony), arzenátok, arze­nitek, kromátok, benzol, szén­tetraklorid, cianidok, 1,1,1­triklórmetán, ezüst­nitrát, triklóretén, hidrazin, tet­ ra­klórmetán (klo ro form), hi gany, hi gany ve gyü le tek

Kedves Diákok! A természettudományos laboratóriumi órák keretében a TÁMOP 3.1.3.-11/22012-0047 számú „Legyél te is természettudós!” Laborfejlesztés a fonyódi Mátyás Király Gimnáziumban című pályázat programjában vesztek részt. A fejlesztés a pályázó Fonyód Város Önkormányzata és a KLIK Fonyódi tankerületének konzorciuma valamint a Mátyás Király Gimnázium összefogásával, s nem utolsó sorban az Európai Unió támogatásával valósult meg. Fő célunk a természettudományos tantárgyak, így a kémia, fizika, biológia és földrajz érdekes jelenségeinek bemutatása, s általuk a világ és a természet törvényeinek, működésének a megismertetése. A kísérletgyűjteményt tanáraitok állították össze számotokra, és ők is fognak bevezetni benneteket a laboratóriumi munkába, a világszínvonalú kísérleti eszközök helyes használatába. Bízunk benne, hogy az itt megtanultak és megtapasztaltak sok élményt nyújtanak számotokra és továbbgondolásra, továbbtanulásra ösztönöznek majd benneteket. A Gyakorlatokhoz jó munkát kívánunk!