Pracovní list žáka (SŠ) vzorová úloha (SŠ)
Jméno ………………………………… Třída …………………………………..
Datum ………………………………..
1 Teoretický úvod Rezistory lze zapojovat do série nebo paralelně. Pro výsledný odpor sériového zapojení rezistorů platí: R = R1 + R2 + R3 + ……. + Rn Výsledný odpor zapojení rezistorů do série je dán součtem odporu jednotlivých rezistorů v daném zapojení. Pro výsledný odpor paralelního zapojení rezistorů platí: 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ………… 1/Rn Převrácená hodnota výsledného odporu je dána součtem převrácených hodnot všech odporů v daném zapojení. Obdobně můžeme zapojovat kondenzátory. Pro výslednou kapacitu kondenzátorů zapojených do série platí: 1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + …….+ 1/Cn Pro výslednou kapacitu kondenzátorů zapojených paralelně platí: C = C1 + C2 + C3 + ……… + Cn
Kirchhoffovy zákony Využití Kirchhoffových zákonů umožňuje řešit sériové a paralelní zapojení obvodů. I.
Kirchhoffův zákon Je zákon o zachování elektrických nábojů. Elektrický náboj se nemůže ve vodiči nikde hromadit ani vznikat. Všemi průřezy nerozvětveného vodiče prochází stejný proud. Pokud se proud dělí do několika větví, součet proudů přicházejících do uzlu je roven součtu proudů z uzlu odcházejících.
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
II.
Kirchhoffův zákon Je zákonem o zachování energie. Napětí na každém spotřebiči je dáno prací potřebnou k přemístění elektrického náboje mezi svorkami spotřebiče. Práce vykonaná oběhem proudu po uzavřené smyčce jev obvodu je rovna nule. Tedy součet elektrických napětí v uzavřené smyčce je roven nule. Podle Kirchhoffových zákonů teče při sériovém spojení prvků všemi prvky stejný proud, při paralelním zapojení prvků je na prvcích stejné napětí.
2 Zadání 1. Praktickým měřením zjistěte vlastnosti sériového a paralelního zapojení rezistorů a výpočtem ověřte. 2. Měřením zjistěte vlastnosti sériového a paralelního zapojení kondenzátorů a výpočtem ověřte.
3 Postup práce 1. úkol: K měření použijeme blok základních elektronických prvků, ve kterém jsou rezistory již zabudovány. Modul ohm meter připojíme do kanálu A. Parametry měření – čas měření 10 s, vzorkování 100Hz, panel zobrazení digitální. Postupně zapojíme předložená sériová zapojení rezistorů a změříme výsledný odpor. Výsledný odpor jednotlivých zapojení vypočteme a výsledky porovnáme. Nyní zapojíme rezistory paralelně podle schémat, změříme výsledný odpor a výpočtem změřené hodnoty výsledného odporu ověříme a porovnáme. 2. úkol: K měření použijeme blok základních elektronických prvků, ve kterém jsou kondenzátory již zabudovány. Modul měřič kapacity připojíme do kanálu A. Parametry měření - čas měření 10s, vzorkování 100Hz, panel zobrazení digitální. Postupně zapojíme předložená sériová a zapojení a změříme výslednou kapacitu. Výslednou kapacitu jednotlivých zapojení vypočteme a výsledky porovnáme.
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Schéma zapojení Sériové zapojení a)
b)
Obrázek 1: Sériové zapojen Ia; zdroj autor
Obrázek 2: Sériové zapojen Ib; zdroj autor
c)
Obrázek 3: Sériové zapojen Ic; zdroj autor
d)
Obrázek 4: Sériové zapojení Id; zdroj: autor
e)
Obrázek 5: Sériové zapojení Ie; zdroj: autor
Paralelní zapojení a)
b)
Obrázek 6: Paralelní zapojení Ia; zdroj: autor Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Obrázek 7: Paralelní zapojení Ib; zdroj: autor
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
c)
d)
Obrázek 8: Paralelní zapojení Ic; zdroj: autor
Obrázek 9: Paralelní zapojení Id; zdroj: autor
Sériové zapojení a) b)
Obrázek 10: Sériové zapojení IIa; zdroj autor
Obrázek 11: Sériové zapojení IIb; zdroj autor
c)
Obrázek 12: Sériové zapojení IIc; zdroj autor
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Paralelní zapojení a)
b)
Obrázek 12: Paralelní zapojení IIa; zdroj autor
Obrázek 13: Paralelní zapojení IIb; zdroj autor
c)
Obrázek 14: Paralelní zapojení IIc; zdroj autor
4 Záznam výsledků Tabulka 1: Sériové zapojení rezistorů; zdroj autor
R měřené
Tabulka 2: Paralelní zapojení rezistorů; zdroj autor
R vypočtené
Odchylka
a) 110,8 Ω
110 Ω
0,8 Ω
a) 9,2 Ω
9,09 Ω
0,11 Ω
b) 3220 Ω
3200 Ω
20 Ω
b) 91,9 Ω
90,9 Ω
1,8 Ω
c) 1105,2 Ω
1110 Ω
4,8 Ω
c) 688 Ω
687,5 Ω
0,5 Ω
d) 3307,6 Ω
3310 Ω
2,4 Ω
d) 980,9 Ω
900,9 Ω
10 Ω
e) 13312,4 Ω
13310 Ω
2,4 Ω
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
R měřené
R vypočtené Odchylka
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
Tabulka 3: Sériové zapojení kondenzátorů;
Tabulka 4: Paralelní zapojení rezistorů;
zdroj autor
zdroj autor
C měřené
C vypočtené Odchylka
C měřené
C vypočtené
Odchylka
a) 1 nF
0,99 pF
0,01 pF
a) 1 nF
1,1 nF
0,1 nF
b) 1 nF
0,989 pF
0,011 pF
b) 1 µF
1,001 µF
0,001 µF
c) 1 nF
0,988 pF
0,011 pF
c) 11 µF
11,001µF
0,001µF
5 Závěr Změřené a vypočtené hodnoty odporu a kapacity jednotlivých zapojení se liší jen minimálně. Vztahy pro výpočet výsledných hodnot odporu a kondenzátoru pro sériové a paralelní zapojení platí.
6 Kontrolní otázky 1. Jak určíme výsledný odpor sériového zapojení rezistorů? 2. Jaký je výsledný odpor paralelního zapojení rezistorů? 3. Při paralelním zapojení dvou kondenzátorů je výsledná kapacita dána vztahem: 4. Definujte vztah pro výpočet kapacity při sériovém zapojení kondenzátorů.
7 Použité prameny, zdroje LÁNÍČEK, Robert. Elektronika: obvody, součástky a děje. Praha: BEN – technická literatura, 1998 BLAHOVEC, Antonín. Elektrotechnika I. Praha: Informatorium, spol. s r.o., 1997 BLAHOVEC, Antonín. Elektrotechnika II. Praha: Informatorium, spol. s r.o., 1997
Projekt CZ.1.07/1.1.16/01.0030
Motivace žáků ZŠ a SŠ pro vzdělávání v technických oborech
