Szaktanári segédlet Fizika kísérletekhez Az általános iskolák számára

Szaktanári segédlet

Fizika kísérletekhez

Az általános iskolák számára

A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósul meg.

Tartalomjegyzék 7. évfolyam Kísérletek a térfogattal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 Kísérletek a tömeggel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Kísérletek a sűrűséggel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 Kísérletek a lengésidővel és a keringési idővel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 Kísérletek a közös hőmérséklettel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Kísérletek a hangszer működésével . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Kísérletek a hullámokkal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 Kísérletek a tükrök képalkotásával . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 Kísérletek a lencsék képalkotásával . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25 Kísérletek a sebesség meghatározásával . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Kísérletek a rugós erőmérővel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 Kísérletek az egyensúlyi helyzetekkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Kísérletek a nyomással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 Kísérletek a folyadék belsejében lévő nyomással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Kísérletek a felhajtóerővel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

8. évfolyam Kísérletek a bolygómozgással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 Kísérletek a fogyatkozásokkal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Kísérletek a hatalmas távolságokkal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Kísérletek az áramkör összeállításának alapjaival . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 Kísérletek az áramerősséggel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 Kísérletek a feszültséggel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 Kísérletek az ellenállással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63 Kísérletek a soros kapcsolással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Kísérletek a párhuzamos kapcsolással . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Kísérletek az állandó mágnesekkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Kísérletek az anyaggal és a mágneses terekkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Kísérletek az elektromágnessel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Kísérletek az elektromotorral és a generátorral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 Kísérletek a transzformátorral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 Kísérletek a távkapcsolóval . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83

1. számú kísérlet ■ Fizika, 7. évfolyam

Kísérletek a térfogattal Szükséges eszközök

Szükséges anyagok

■■ mérőszalag, ■■ kb. 1 liter víz ■■ három különböző méretű téglatest, ■■ három különböző méretű henger, ■■ mérőhenger, ■■ három különös alakú, víznél nagyobb sűrűségű, cérnával ellátott test,

■■ három különböző térfogatú pohár

Kísérletleírás 1. Becsüljük meg az egyik téglatest térfogatát (Vbecsült) köbcentiméterben, majd mérőszalaggal mérjük meg az egyik csúcsából kiinduló 3 élének a hosszát (a, b, c)! Ezt ismételjük meg a másik két téglatesttel is! A becsült és mért eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Becsüljük meg az egyik henger térfogatát (Vbecsült) köbcentiméterben, majd mérőszalaggal mérjük meg a magasságát (m) és alapkörének az átmérőjét (d)! Ezt ismételjük meg a másik két hengerrel is! A becsült és mért eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 3. Becsüljük meg az egyik cérnával ellátott test térfogatát (Vbecsült) köbcentiméterben! Öntsünk a mérőhengerbe annyi vizet, hogy ha belelógatjuk a testet, akkor elfedje! Olvassuk le először a víz térfogatát (V0), majd óvatosan lógassuk bele a cérnával a testet! Olvassuk le a víz térfogatát úgy is, hogy benne van a test (V)! Ezt ismételjük meg a másik két, cérnával ellátott testtel is! A becsült és mért eredményeket írjuk be a 3. táblázatba! 4. Becsüljük meg a három pohár térfogatát (Vbecsült) köbcentiméterben! Töltsük meg őket teljesen vízzel! A pohárba töltött vizet öntsük a mérőhengerbe, és olvassuk le a térfogatát (Vpohár)! A becsült és mért eredményeket írjuk be a 4. táblázatba!

3

Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A kiömlött vizet mossuk fel! ■■ A mérőhenger törékeny, óvatosan lógassuk bele a tárgyakat! ■■ Az összetört üvegedények szilánkjai veszélyesek, eltakarításuknál legyünk körültekintőek! ■■ A nyílt sebeket azonnal el kell látni! ■■ Tartsunk rendet a helyünkön! A nem használt tárgyakat eredeti állapotukban helyezzük vissza a tokjukba, dobozukba! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A téglatest jellemző méretei a hossza (a), a vastagsága (b) és a magassága (c). A téglatest térfogatát (V) a három méret szorzatával határozhatjuk meg: V = a b c .

d . A henger térfoga2 2 tát az alapkör területének Ta = 3,14 r és a magasságnak (m) a szorzatával határozhatjuk meg: A henger sugarát (r) úgy kapjuk meg, hogy az átmérőt (d) elfelezzük: r = V = 3,14 r 2 m . Ha a mérőhengerbe öntött vízbe belelógatjuk a testet, akkor az kiszorítja a vizet, és annak térfogatváltozása pont a test térfogatát adja meg. Tehát a test térfogata (Vtest) egyenlő a víz megnövekedett térfogatának (V) és kezdeti térfogatának (V0) a különbségével: Vtest = V V0 . Ha vizet öntünk a pohárba, az pont a pohár térfogatával egyenlő mennyiségű lesz. Ha megmérjük a beleöntött víz térfogatát, megkapjuk a pohár térfogatát. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Számítsd ki mindhárom téglatest térfogatát az 1. táblázatba beírt eredmények segítségével! V =a b c 2. Számítsd ki mindhárom henger térfogatát a 2. táblázatba beírt eredmények segítségével! V = 3,14 r 2 m 3. Számítsd ki mindhárom, mérőhengerbe lógatott test térfogatát a 3. táblázatba beírt eredményeid segítségével! Vtest = V V0 4. A poharakat nem szokták színültig tölteni. Ha figyelembe veszed ezt a tényt, hány deciliteresnek számítanak a poharak? A pohárban lévő víz térfogata megegyezik a pohár térfogatával. 5. Mekkora térfogatban vásárolható meg a joghurt, az étolaj és a kölni? A joghurt térfogata: 450 ml. Az étolaj térfogata: 1 liter, 2 liter, 5 liter. 4

A kölni térfogata: 30 ml, 50 ml, 100 ml. Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Folyadékok térfogatának meghatározása Biológia: Élőlények térfogata Földrajz: Tavak, üregek térfogata Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A kereskedelemben előforduló termékeket sokszor adott térfogategységben gyártják, ilyen például a joghurt, a fogkrém, a tej stb. A káros anyagokat tartalmazó palackokat ne dobjuk a háztartási hulladékok közé, és sose használjuk a vizespalackot vagy az élelmiszer csomagolására szolgáló edényeket különböző vegyszerek tárolására, mert valaki beleihat!

5


Kísérletek a tömeggel Szükséges eszközök

Szükséges anyagok

■■ kétkarú mérleg a hozzá tartozó súlykészlettel ■■ 100 g konyhasó, és csipesszel, ■■ kb. fél liter víz ■■ 3 db 20 és 150 gramm közötti tömeggel rendelkező test,

■■ óraüveg, ■■ főzőpohár, ■■ elektromos konyhai mérleg Kísérletleírás 1. Állítsuk be a kétkarú mérleg egyensúlyi állapotát a kar végén található csavarok segítségével, mielőtt elkezdjük a tömegek mérését! A mérleg mutatója mutasson pont középre! 2. Becsüljük meg a három test tömegét! Helyezzük valamelyik testet az egyik serpenyőbe, ekkor a test súlya elbillenti a mérleg karját. Csipesszel helyezzünk a másik serpenyőbe súlyokat úgy, hogy a mérlegen beálljon az egyensúly, tehát a mutatónak középre kell mutatnia! A serpenyőbe rakott súlyok tömegének összegével egyezik meg a test tömege (m). A másik két testtel is ismételjük meg a mérést! A becsült és mért eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 3. Rakjuk a mérleg egyik serpenyőjébe az óraüveget, és egyensúlyozzuk ki! Az üvegbe szórjunk konyhasót! A tömegét becsüljük, majd mérjük meg! Ezt ismételjük meg kétszer, más-más mennyiségű konyhasót használva! A becsült és mért eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 4. Rakjuk a mérleg egyik serpenyőjébe az óraüveget, és egyensúlyozzuk ki! A másik serpenyőbe tegyünk még hozzá 30 gramm, azután 60 gramm súlyt! Az óraüvegre mérjünk ki ezek segítségével 30 gramm és 60 gramm konyhasót! 5. Az otthonainkban található elektromos konyhai mérleg egyik praktikus tulajdonsága, hogy a ráhelyezett edény súlya lenullázható, és csak azt méri, amit beletöltünk. Fogjunk egy főzőpoharat, tegyük az elektromos mérlegre, és mérjünk ki a segítségével 280 gramm vizet úgy, hogy előtte lenullázzuk a főzőpohár tömegét! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A por és folyadék állagú anyagokat mindig tárolóedényben tegyük a kétkarú mérlegre! ■■ A mérendő testeket és súlyokat óvatosan tegyük a mérlegre! ■■ A súlyokat, hogy megóvjuk a szennyeződésektől és lerakódásoktól, csak csipesszel fogjuk meg! 7

Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A mérleg serpenyőinek távolsága azonos a karjai felfüggesztésének tengelyétől, ezért ha a mutató középen van, a serpenyőkön lévő testek és súlyok tömege megegyezik. A gyakori használat következtében rákerülő szennyeződések és a gyártási pontatlanságok okán a mérlegek pontossága romolhat, ezért a mérés előtt ellenőrizzük le és állítsuk be a mérleg karjait! A pontosabb mérlegek karjainak alátámasztásánál a súrlódás kisebb, így a mutató nem áll meg olyan gyorsan. Egyensúlyi állapotnak tekintjük, ha a mutató a középhelyzettől mind a két irányba egyenlő mértékben leng ki. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Váltsd át a tömegeket! 49,2 g = 4,92 dkg; 1,84 dkg = 18,4 g; 923 g = 0,923 kg; 3,627 kg = 3627 g 2. Írj le 5 olyan élelmiszert, amelyet tömegegységben árulnak az üzletekben! Pl. liszt, cukor, fogkrém, fűszerek, húsáru. 3. Egy üres gyümölcsösláda tömege 50 dkg, gyümölccsel teli láda tömege 5 kg. Mennyi gyümölcsöt tartalmaz 10 teli láda? Egy láda 5 kg − 0,5 kg = 4,5 kg gyümölcsöt tartalmaz. 10 láda 10 × 4,5 kg = 45 kg gyümölcsöt tartalmaz. 4. A gyógyszerek hatóanyaga milligramm egységben van megadva. Járj utána, hogy a C-vitamint hány milligrammos kiszerelésben árusítják! Pl. 100 mg, 500 mg, 1000 mg. Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: A vegyszerek tömegének mérése Biológia: Élelmiszerek tömegének mérése Földrajz: A természeti tárgyak és égitestek tömege Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Mindennapjaink fontos részévé vált a tömegmérés. A háztartásokban rendszerint található egy konyhai mérleg, amellyel megmérhetjük a konyhai összetevők tömegét, és egy fürdőszobamérleg, amellyel a testsúlyunkat. Az orvosok is meg szokták mérni a pácienseik súlyát, és az általuk felírt gyógyszerek beszedésekor is figyelembe kell venni a hatóanyagaik tömegét! 8


Kísérletek a sűrűséggel Szükséges eszközök

Szükséges anyagok

■■ alumínium és réz téglatest, ■■ kb. fél liter víz ■■ mérőszalag, ■■ főzőpohár, ■■ kétkarú mérleg és a hozzá tartozó súlykészlet

Kísérletleírás 1. Vonalzó segítségével mérjük meg az alumínium és a réz téglatest élhosszait (a, b, c)! A mérleggel mérjük meg mindkét test tömegét (m)! A mért eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Mérőhengerrel mérjünk ki 50 cm3, 100 cm3, 150 cm3 térfogatú vizet (Vvíz)! Először a pohár tömegét mérjük meg (mpohár), majd öntsük bele a mérőhengerrel kimért vízmennyiséget, és mérjük meg a közös tömegüket is (mösszes)! A mért eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A por és folyadék állagú anyagokat mindig tárolóedényben tegyük a mérlegre! ■■ A mérendő testeket és súlyokat óvatosan tegyük a mérlegre! ■■ A súlyokat csak csipesz használatával pakolgassuk! ■■ Az összetört üvegedények szilánkjai balesetveszélyesek! ■■ A nyílt sebeket azonnal el kell látni! ■■ Tartsunk rendet a helyünkön! A nem használt tárgyakat eredeti állapotukban helyezzük vissza a tokjukba, dobozukba! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben!

9

Magyarázat A téglatest térfogata az élhosszainak szorzata: V = a b c . Az adott test sűrűségét úgy mérhetjük meg, hogy megmérjük a tömegét (m), majd megmérjük a térfogatát (V), és a két mennyiség hányadosát vesszük. A sűrűség megmutatja, hogy az egységnyi térfogatú anyagnak mekkora a tömem ge: = . V A testek tömegét grammban határozzuk meg, a térfogatukat cm3-ben. Így a sűrűség mértékegysége g/cm3 lesz. Amikor az 50 cm3 térfogatú víz tömegét mérjük, a vizet tartalmazó edény tömegét is lemérjük, ezért a víz tömegét az együttes tömeg és a tárolóedény tömegének különbségeként kaphatjuk meg (mvíz = mösszes − mpohár). A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Számold ki az 1. táblázatba beírt eredmények segítségével a téglatestek térfogatait! V =a b c 2. Számold ki az 1. táblázatba beírt eredmények segítségével a téglatestek sűrűségét! =

m V

3. Számold ki a 2. táblázatba beírt eredmények segítségével a különböző mennyiségű vizek sűrűségét! =

mvíz V

4. A 2. táblázatba beírt eredmények segítségével egészítsd ki az alábbi szöveget! A víz sűrűsége nem függ a térfogattól. A mérés alapján a víz sűrűsége körülbelül 1 g/cm3. Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Az elemek sűrűsége Biológia: Az emberi test sűrűsége; A halak átlagos sűrűsége határozza meg a függőleges mozgásukat Földrajz: A tengervíz sűrűsége nagyobb az édesvíznél Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ha új kémiai anyagokat állítanak elő a vegyészek, majdhogynem azonnal megállapítják annak sűrűségét. A csillagászok is megállapítják a különböző égitestek sűrűségét. A sűrűség leghétköznapibb jelentősége a vízi közlekedésben játszik szerepet, ugyanis a víznél kisebb sűrűségű anyagok úsznak rajta, az azonos sűrűségűek lebegnek, a nagyobb sűrűségűek pedig elsüllyednek benne. A nagyobb sűrűségű anyagok kis térfogatú, de nagy súllyal rendelkező testek készítésére alkalmasak. Az alacsonyabb sűrűségű anyagokból pedig nagy térfogatú, de könnyű tárgyak készíthetők. 10


Kísérletek a lengésidővel és a keringési idővel Szükséges eszközök

■■ állvány keresztrúddal, kampóval, ■■ 1 guriga cérna, ■■ olló, ■■ mérőszalag, ■■ kis, kampós testek, ■■ stopperóra

Kísérletleírás 1. Úgy 25 cm hosszú cérnaszálat vágjunk le, majd kössük a test kampójára az egyik végét, a másikat pedig az állvány keresztrúdján a kampóra! Így készítettünk egy fonalingát. A felfüggesztett test az egyensúlyából kibillentve lengő mozgást végez. A teljes lengés az, amikor a test visszaérkezik az indulási szélső helyzetébe. Stopperóra segítségével mérjük meg 10 teljes lengés idejét (t) és a lengés idejét (T)! Ismételjük meg a mérést még kilencszer úgy, hogy mindig változtatjuk a kitérítés szögét! A mért eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Most egy másik testet is akasszunk rá a fonalingára rögzített test kampójára, így megnövelve annak súlyát! Mérjük meg az inga 10 teljes lengésének és lengésének idejét is egyszeres, kétszeres, háromszoros és négyszeres testtömeg esetén is (m, 2m, 3m, 4m)! A mért eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 3. Mérjük meg a fonalinga hosszát mérőszalag segítségével (l)! Mérjük meg 10 teljes lengés idejét! Ismételjük meg a mérést 30, 40, 50, 80 cm hosszúságú fonalingákkal is! Mindegyik esetben mérjük meg a fonal pontos hosszát (l)! A mért eredményeket írjuk be a 3. táblázatba! 4. Készítsünk körülbelül 50 cm-es fonalingát! Ha a rárögzített testet a kitérítése után nem elengedjük, hanem oldalirányba meglökjük valamekkora erővel, a test ki fog mozdulni a térben. A test körpályára áll megfelelő lökési erővel, vagyis keringeni kezd. Mérjük meg 10 teljes kör megtételének időtartamát (t)! Ismételjük meg a kísérletet még kétszer, nagyobb kezdeti kitéréssel! A mért eredményeket írjuk be a 4. táblázatba! 11


■■ A test csak kismértékben térjen ki a függőleges helyzetétől! ■■ Ügyeljünk, hogy a cérna ne szakadjon el, és az állvány ne boruljon fel! ■■ Vigyázzunk, hogy a vízszintes irányú mozgás közben az inga ne akadhasson fenn az állványon a 4. feladatnál!

■■ Figyeljünk, hogy amikor a lengéseket mérjük, nullával indítsuk a számolásunkat! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Periodikus az inga lengése. Ugyanannyi ideig tart minden teljes lengés, a kilengés nagyságától függetlenül. Egy teljes lengés idejét úgy tudjuk lemérni, hogy 10 teljes lengés idejét mérjük le, és az így kapott eredményt osztjuk tízzel, így nem lesz annyira pontatlan a mérés az indítási és megállítási reflexidő miatt. A 2. kísérlet bizonyítja, hogy a test tömege nem befolyásolja a fonalinga lengésidejét, de a 3. kísérletben kiderül, hogy a fonalinga hossza viszont igen. A lengésidő és a fonalhossz nem egyenes arányosságban növekszik! Bizonyos mértékű vízszintes kezdősebesség esetén a test körpályán fog mozogni, ekkor tudunk keringési időt mérni. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A Föld mennyi idő alatt kerüli meg a Napot? 365 nap alatt. 2. A Föld tengelye körül mennyi idő alatt teszünk meg egy teljes kört? 24 óra alatt. 3. Mekkora az ingaóra ingájának a lengésideje? 2 másodperc. 4. A fonalinga lengésideje függ az inga hosszától, de nem függ az inga tömegétől. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A Földön élő élőlények alkalmazkodtak az egy nap alatt bekövetkező nappal-éjszaka váltakozásához Földrajz: A bolygók mozgása periodikus mozgás. A Föld forgásának hatása a légköri áramlatok kialakulására

12

Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az asztrológiában gyakori a periodikus mozgás jelensége. A műholdjaink, a holdak és a bolygók mind ellipszis alakú pályán keringenek. Ide-oda leng az inga az ingaórában. A harangozó a kötelet periodikusan mozgatja, hogy a harang ingamozgást végezzen.

13


Kísérletek a közös hőmérséklettel Szükséges eszközök

■■ kaloriméter, ■■ meleg víz, ■■ 3 hőmérő, ■■ szoba-hőmérsékletű víz ■■ 6 db mélyhűtött 50 grammos test, ■■ 2 termosz a meleg víz és a mélyhűtött testek tárolására,

■■ egy edény a szoba-hőmérsékletű víz tárolására Kísérletleírás 1. Helyezzük a hőmérőt a kaloriméterbe, majd öntsünk bele 1 merőkanálnyi meleg vizet, és mérjük meg a hőmérsékletét (tmeleg)! Mérjük meg a szoba-hőmérsékletű állott víz hőmérsékletét is (tállott)! Most öntsünk a kaloriméterbe 1 merőkanálnyi állott vizet, és kavarjuk össze! Olvassuk le a közös hőmérsékletet (tközös)! Még kétszer ismételjük meg az előző lépést! A mért eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. A kaloriméterbe töltsünk 100 ml (100 g) állott vizet, és mérjük meg a hőmérsékletét (tállott)! Most 2 darab 50 grammos, összesen 100 grammnyi, mélyhűtőből kivett, hideg hőmérsékletű (thideg) testet tegyünk a kaloriméterbe! Keverjük meg a vizet, és mérjük meg a közös hőmérsékletet (tközös)! Még kétszer ismételjük meg az előző lépést! A mért eredményeket írjuk be a 2. táblázatba!

15


■■ A hőtani kísérlet lassú folyamat, mivel a hőátadás és a hőmérséklet-kiegyenlítődés is lassan zajlik. ■■ A termoszokra vigyázzunk! ■■ A használaton kívüli termoszokat mindig tartsuk lefedetten! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A kaloriméter hőszigetelt, így nem áll a környezetével termikus kölcsönhatásban, tehát nem tud hőenergiát leadni, és nem is vesz fel a környezetétől. A kaloriméterben a hidegebb anyagokat felmelegítik a melegebbek, miközben a melegebbek lehűlnek. A hőcsere addig tart, amíg a kölcsönhatást kiváltó anyagok hőmérséklete ki nem egyenlítődik. A két kiindulási hőmérséklet átlaga lesz a közös hőmérséklet azonos mennyiségű, de eltérő hőmérsékletű víz keveredésekor. A nagyobb mennyiségű víz hőmérsékletéhez esik közelebb a közös hőmérséklet eltérő mennyiségű és különböző hőmérsékletű víz keveredésekor. A víz általában több hőt képes tárolni, mint a vele azonos tömegű fémtest, így a hideg fémtestek és a víz keveredésekor a közös hőmérséklet alig tér el a víz eredeti hőmérsékletétől. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Eltérő hőmérsékletű, de azonos tömegű, víz összekeverése esetén a közös hőmérséklet egyenlő lesz. Ha a hideg víz tömege több, mint a meleg vízé, akkor a közös hőmérséklet a hideg víz hőmérsékletéhez lesz közelebb. 2. Kaloriméterben összekeversz 250 gramm 10 °C hőmérsékletű és 250 gramm 70 °C hőmérsék10 °C + 70 °C = 40 °C letű vizet. Mekkora lesz a közös hőmérséklet? 2 3. „Rossz” kaloriméterben összekeversz 130 gramm 30 °C hőmérsékletű és 130 gramm 50 °C hőmérsékletű vizet, és a közös hőmérséklet 37 °C lesz. Miért nem lett a hőmérséklet 40 °C? A rossz kaloriméter nem szigetel elég jól, így a hőenergia egy része kiszökik a környezetbe. Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: Szelek kialakulása Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Nyáron kevésbé hűl le a tó vize, mint a levegő a part felett, ezért a part felé fúj a szél.

16


Kísérletek a hangszer működésével Szükséges eszközök

■■ gitár, ■■ furulya, ■■ xilofon

Kísérletleírás 1. A gitár húrját pendítsük meg, a furulyát fújjuk meg, és üssük meg a xilofon egyik fémlemezét! Mi rezeg az egyes hangszerek megszólalásakor? Megfigyeléseinket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Figyeljük meg, hogy több rezgési állapota is egyszerre látszik a megpengetett gitár húrjának, úgy tűnik, mintha a húrt burok venné körül, ez a rezgés vastagsága. Figyeljük meg a rezgési vastagság és a hang erőssége közötti összefüggést! A gitár nyakán sorakozó fémcsíkok (pundok) segítik megszólaltatni a különböző hangokat. A gitár nyakától számított első, harmadik, ötödik és hatodik pundnál a legmélyebb húrt fogjuk le, és pendítsük meg! Figyeljük meg, milyen kapcsolat van a húr által kiadott hang magassága és a húr megrövidítése között! Megpendítése után érintsük meg a gitárhúrt a 12. pund felett! Ha jól csináljuk, az eredeti hangnál egy oktávval magasabb hang fog tovább szólni. Keressünk még olyan pundokat, melyek lefogásával az egy pillanatra megérintett húr még tovább szól! Megfigyeléseinket írjuk be a 2. táblázatba! 3. Nézzük meg, hogyan hangolható a gitár, a furulya és a xilofon! Megfigyeléseinket írjuk be a 3. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Óvatosan bánjunk a hangszerekkel! ■■ Ne feszítsük túl a húrt! ■■ Ne zavarjunk másokat a hangszerekkel! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben.

17

Magyarázat A rugalmas közegben létrehozott deformáció tovaterjed, kialakítva a hullámot. A gitár húrja rugalmas, a pengetésekor keltett deformáció tovaterjed. A furulya testében a levegőoszlop a rugalmas közeg, amelyet rezgésbe hoz a megfújás. A xilofon lemezei azért tudnak sokáig rezegni, mert lazán vannak rögzítve a hangszer testéhez. A hangot a rezgő húr bocsátja ki. Minél inkább rezeg a húr, annál erősebben szól a hang. Ahogy rövidül a húr, a hang egyre magasabban szól. A húr megpendítésekor egyszerre több hang szólal meg, ezek eredőjeként alakul ki a hangszín. A gitár hangolása a húrok feszességén történő állítás. Minél feszesebb a húr, annál magasabban szól a hangszer. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A xilofon hosszabb vagy rövidebb lemeze ad ki magasabb hangot? A hosszabb lemez adja a mélyebb hangot, a rövidebb lemez pedig a magasabbat. 2. Melyik húr szól magasabban? Amelyik jobban vagy kevésbé feszül? A jobban feszített húr szól magasabban. 3. Mit kell tenni, ha lehangolódott a gitár egyik húrja? A húrt meg kell feszíteni. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A hangszál is rezgő húr Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A hangszerek működési alapelve, hogy a hangszeren játszó személy rezgésbe hozza, így bocsátva ki a hangokat. A vonós, ütős és fúvós hangszereknél a megszólaltatás módja az elnevezés alapja.

18


Kísérletek a hullámokkal Szükséges eszközök

■■ lapos, nagy felületű, vizet tartalmazó edény (hullámkád),

■■ hegyes rúd, ■■ rövid, egyenes vonalzó, ■■ egyenes fésű, ■■ csavarrugó („lépcsőjáró rugó”), ■■ ingasor Kísérletleírás 1. Bökjük meg a víz felszínét a hullámkádban előbb a hegyes rúddal, majd a vonalzóval! Ezt ismételjük meg a kétvégű hullámkeltővel (csavarrugó) és a fésűvel is! Az 1. táblázatba rajzoljuk be, hogy a víz felszínén milyen alakú hullámok keletkeztek! 2. Húzzuk szét a csavarrugó két végét az asztalon úgy, hogy a menetek között nagyjából 2 centiméteres távolság alakuljon ki! Ha merőlegesen a rugóra mozgatjuk az egyik végét, transzverzális hullámokat keltünk a rugón, ha viszont a végét párhuzamosan mozgatjuk a rugóval, akkor a rugóban keletkező hullámok longitudinálisak lesznek. A kétféle hullámmal kapcsolatos megfigyeléseinket írjuk be a 2. táblázatba! 3. A rugalmas közegben létrejövő zavar véges sebességgel terjed. Ezt nevezzük a hullám terjedési sebességének. Az ingasoron a hullám terjedési sebességének meghatározásához mérőszalag segítségével mérjük meg a szélső tagok távolságát (s)! Miközben elindítjuk a stoppert, lökjük meg az egyik szélső ingát! Állítsuk meg az órát, amikor a kitérítő hatás a másik szélen lévő ingát megmozdítja! A mutatott idő a t. A hatás terjedési idejét még négyszer mérjük meg! A mérési eredményeket írjuk le a 3. táblázatba! 4. Az azonos módon rezgő és egymáshoz legközelebb lévő két pont távolságát hullámhossznak nevezzük. Nézzük meg az ingasoron, hogy melyik test mozog az elsővel együtt, és mérjük meg a kettejük távolságát mérőszalag segítségével! Figyeljük meg, hogy még mely testek mozognak az elsővel együtt, és mérjük meg ezek távolságát is! A mérési adatokat írjuk be a 4. táblázatba!

19


■■ A csavarrugó nagyon könnyen megnyúlhat! ■■ A kifolyt vizet töröljük fel! ■■ Óvatosan lökjük meg az ingasoron az ingákat! Tapasztalat A megfigyelések és mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Ha hegyes rúddal megbökjük a vizet, az zavart okoz a felszínén, amely kör alakban halad tovább. Az egyenes vonalzóval generált hullámok egyenes alakúak lesznek. A fésűvel keltett hullámok egyenes hullámnak látszanak, de valójában sok, kör alakú hullám indul el. A transzverzális hullámforma hegy és völgy váltakozásából áll. A longitudinális hullámformát sűrűsödések és ritkulások jellemzik. A hullám terjedési sebessége (jele: c) megmutatja, hogy egy egységnyi idő alatt mekkora utat tesz s meg a zavar a rugalmas közegben. Kiszámolási módja: c = , ahol t az út megtételéhez szükséges t idő, és s a hullám által megtett út. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása s 1. Számold ki az 5 terjedési sebességet a 3. táblázatba beírt adataid segítségével a c = összet függést használva! 2. Számítsd ki az átlagos terjedési sebességet az előző feladat 5 sebességéből! Az öt sebesség összegét oszd el 5-tel! 3. Némelyik földrengéshullám terjedési sebessége 10 km/s. Ezzel az adattal számolva mekkora utat tesz meg 10 másodperc alatt? s = c t = 10 km / s 10 s = 100 km 4. Írj példákat halláskárosodást okozó zaj forrására! Pl. fülhallgató, robbanás, autók, motorok, repülők zaja. 20

Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Hanghullámok, hallás Földrajz: Földrengések, vízhullámok Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A hangszennyezés része a hétköznapi életnek. A lakóépületek mellett elhaladó autópályákat zajszűrő falakkal veszik körül. A repülőgépgyártók is egyre csendesebb repülőgép-hajtóműveket fejlesztenek ki, hogy a repülőgépek fel- és leszállása ne zavarja a lakókat.

21


Kísérletek a tükrök képalkotásával Szükséges eszközök

■■ téglalap alakú, sík felületű zsebtükör, ■■ két egyforma, függőlegesen szimmetrikus bábu, ■■ állítható sík-homorú-domború tükör, ■■ lézer Kísérletleírás 1. Helyezzünk két bábut az asztalra egymással szemben! Állítsuk a zsebtükröt függőlegesen a két bábu közé félúton! Óvatosan húzzuk ki a tükör mögül a bábut, amíg az láthatóvá válik! Hasonlítsuk össze az 1. táblázatban az elöl lévő bábu tükörképét a tükör mögül kihúzott bábuval! 2. Helyezzük az 1. táblázatban kijelölt vonalra a síktükör törő felületét, a lézerfény pedig a pontból induljon! Jelöljük meg több ponttal a papíron a beeső és a visszaverődő fény útját! A tükröt és a lézert elvéve, vonalzóval húzzuk meg a fény útját! Ismételjük meg a kísérletet ötször, más indulási irányokkal! 3. Helyezzük a 2. táblázatban látható helyére a homorú tükröt! Három párhuzamos sugár kibocsátására állítsuk a lézert! Rajzoljuk rá a papírra a három lézersugár útját! 4. A 3. táblázatban látható helyére rakjuk a domború tükröt! A lézert állítsuk három párhuzamos sugár kibocsátására! Rajzoljuk rá a papírra a három lézersugár útját!


■■ Sose világítsunk mások szemébe a lézerrel! ■■ A nem használt lézert mindig tartsuk kikapcsolva!

23

Tapasztalat A kísérletek eredményének megfelelően töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A tárggyal azonos állású, azonos nagyságú, látszólagos kép alakul ki a síktükörben. Az 1. kísérletben a képet azért látjuk a tárgynál kisebbnek, mert messzebb esik tőlünk. Az érkezésével azonos szögben verődik vissza a síktükör felületéről a fénysugár. Ezért a közös pontból (tárgy) érkező fénysugarak visszavert sugarainak meghosszabbításai szintén egy pontban metszik egymást (kép). Pontos szerkesztés esetén megmérhető, hogy a képpont és a tárgypont tükörtől mért távolsága megegyezik. Az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarak homorú tükör esetén a fókuszpontban találkoznak. Domború tükör esetén az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarak szétszóródva verődnek vis�sza, és a visszavert sugarak meghosszabbításai egy pontban, a fókuszpontban találkoznak. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mi az arany- és az ezüsthíd? Az aranyhíd a nagyobb vízfelületen látható, a Nap felől a megfigyelő felé tartó aranysárga fénycsík. Az ezüsthíd a nagyobb vízfelületen látható, a Hold felől a megfigyelő felé tartó ezüstszínű fénycsík. 2. Egészítsd ki a következő mondatokat! A kép és a tárgy nagysága síktükör esetén egyenlő. A tükröző felülettől mért tárgytávolság és képtávolság egyenlő. 3. A következő mondat hiányos, egészítsd ki! Az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarak visszaverődései homorú tükör esetén áthaladnak a fókuszponton. 4. A következő mondat hiányos, egészítsd ki! Domború tükör esetén az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarak visszaverődéseinek meghosszabbításai áthaladnak a fókuszponton. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A növények a fény elnyelésével elégítik ki az energiaszükségletüket. A környezetünkben lévő tárgyakat az úgynevezett fehér fény, vagyis minden színű fényt tartalmazó fény világítja meg. A tárgyak egyes színhez tartozó fényeket elnyelnek, másokat visszavernek, ezért látjuk színesnek őket Földrajz: A csillagászati távcsövek egy részében használják a görbült felületű tükröket Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A vízfelületek a felületükre érkező fényt visszaverik, ezért látjuk rajtuk az égbolt és a túlsó part tükörképét. A homok és az aszfalt feletti levegő a nyári melegben vékony rétegben nagyon felmelegszik, és a vízfelülethez hasonlóan visszaveri a fényt. Így jön létre a délibáb. 24


Kísérletek a lencsék képalkotásával Szükséges eszközök

■■ domború lencse, ■■ homorú lencse, ■■ lézer Kísérletleírás 1. Helyezzük a domború lencsét úgy, hogy a szimmetriatengelye az 1. táblázatban lévő egyenesre essen! A három sugaras lézerfény középső sugara illeszkedjen az optikai tengelyre! Ahol a három fénysugár metszi egymást, az a lencse fókuszpontja. Jelöljük meg! A fókuszpontot mérjük át a lencse túlsó oldalára is! 2. Állítsuk úgy, hogy az egyszeres lézerfény a következő jellemző sugármeneteket adja! a) A beeső sugár haladjon át az O ponton! b) A beeső sugár legyen párhuzamos az optikai tengellyel! c) A beeső sugár haladjon át a fókuszponton! 3. Helyezzük a homorú lencsét úgy, hogy a szimmetriatengelye a 2. táblázatban lévő egyenesre essen! Illeszkedjen az optikai tengelyre a három sugaras lézerfény középső sugara! A lencse fókuszpontja az optikai tengely azon pontja, ahol a három széttartó fénysugár meghosszabbítása metszi egymást. Jelöljük meg! A fókuszpontot mérjük át a lencse túlsó oldalára is! Az egyszeres lézerfényt állítsuk be úgy, hogy a menete a következő jellemző sugármeneteket adja! a) A beeső sugár haladjon át az O ponton! b) A beeső sugár legyen párhuzamos az optikai tengellyel! c) A beeső sugár haladjon át a fókuszponton! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A lézerrel ne világítsunk mások szemébe! ■■ Ha nem használjuk, tároljuk a lézert kikapcsolt állapotban! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján végezzük el a jelöléseket a tanulói munkafüzet táblázataiban.

25

Magyarázat A domború lencse egy pontba gyűjti össze a fényt, a fókuszpontba, ezért gyűjtőlencsének is nevezik. A homorú lencse az optikai tengellyel párhuzamos fénysugarakat úgy szórja szét, hogy a meghosszabbításaik egy pontban, a fókuszpontban találkoznak. A homorú lencsét szórólencsének is nevezik.

A kép megszerkesztéséhez az optikai rendszereknél nevezetes fénymeneteket szoktak megállapítani. A domború lencse nevezetes fénymenetei: a. Az O ponton áthaladó beeső sugár szimmetrikusan törik meg az optikai tengellyel. b. Az optikai tengellyel párhuzamos sugár úgy törik meg, hogy áthalad a fókuszponton. c. A fókuszponton áthaladó beeső sugár párhuzamosan törik meg az optikai tengellyel. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A következő mondat hiányos, egészítsd ki! Hogyan halad tovább az O pont felé tartó sugármenet bármelyik lencsénél? Törés nélkül, egyenesen. 2. A következő mondat hiányos, egészítsd ki! Az optikai tengellyel párhuzamos fénysugár domború lencsénél a fókuszpont felé törik meg. 3. Sorold fel a domború lencse nevezetes sugármeneteit! a) Az O ponton áthaladó sugár az optikai tengelyre szimmetrikusan törik meg. b) Az optikai tengellyel párhuzamos sugár áthalad a fókuszponton. c) A fókuszponton áthaladó sugár törés után az optikai tengellyel párhuzamosan halad. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A szemlencse is domború lencse Földrajz: A távcsövek fontos kelléke a domború lencse, mivel összegyűjti a párhuzamos fény sugarakat. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Domború lencsét tartalmaz a mikroszkóp és a nagyító is. A távollátóknak domború, a rövidlátóknak homorú lencséjű szemüveget készítenek. 26


Kísérletek a sebesség meghatározásával Szükséges eszközök

■■ színes ragasztószalag, ■■ mérőszalag, ■■ részidőmérő stopperóra, ■■ kréta, ■■ Mikola-cső, ■■ légpályás kísérleti eszköz lovassal Kísérletleírás 1. A folyosón színes ragasztószalaggal jelöljük ki a 0 métert és a 2, 4, illetve 6 méteres távolságot! A 0 méter előtt kezdjen el egyenletesen mozogni a társunk, és amikor áthalad rajta, indítsuk el a stopperórát! Mérjünk részidőket a 2, 4 és 6 méteres helyen történő áthaladáskor, majd állítsuk meg az órát! Végezzük el még kétszer a méréseket! Az eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. A vízzel telt hosszú csövet Mikola-csőnek nevezzük, amelyben egy buborék található. Jelöljünk ki fél méter távolságot krétával, és mérjük meg, hogy mennyi idő alatt teszi meg a buborék egy adott szög mellett! Még kétszer végezzük el a mérést! Az eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 3. Döntsük meg úgy a légpályát, hogy egyenletesen mozogjon lefelé a lovas! Jelöljük meg a kiindulópontot, illetve a fél- és egyméteres helyet! Úgy lökjük meg a „lovast”, hogy lassan mozogjon, és a kezdeti helyen történő áthaladáskor indítsuk el a stoppert, majd mérjük meg a két kijelölt részidőt! A beállítás megfelelő, ha az első részidőnek pont a kétszerese a második részidő. A mért eredményeket írjuk be a 3. táblázatba!

27


■■ A folyosón történő kísérleteket csendben végezzük, ne zavarjuk a szomszédos termekben zajló tanítást!

■■ A kísérletek végeztével a ragasztócsíkokat távolítsuk el! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A test akkor végez egyenletes mozgást, ha az általa megtett út és az út megtételéhez szükséges idő között egyenes arányosság van. Az egyenletes mozgást végző test sebessége (v) a test által megtett út (s) és az út megtételéhez szükséges idő (t) hányadosa: s v= . t A sebesség mértékegysége: m/s. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Számítsd ki társaid sebességét az 1. táblázat adatainak segítségével! A mérésekben kiszámolt sebességekből mire következtetsz? Az egyenletes mozgást végző test sebessége állandó. 2. Számítsd ki a Mikola-cső buborékjának sebességét a 2. táblázatban leírt eredmények segítségével! 3. Egy autó 56 métert tesz meg 8 s alatt, mekkora a sebessége? s 56 v = = = 7 m/s t 8 4. Egy autó 10 m/s sebességgel halad. Mennyi idő alatt tesz meg 14 km-t? s 1400 t= = = 140 s v 10 Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: A gázrészecskék haladási sebessége Biológia: Az állatok mozgása Földrajz: A vulkánból kifolyó láva sebessége; A szél sebessége Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az emberi közlekedés szabályozottan zajlik hazánkban. A KRESZ összegyűjti a járművek és a gyalogosok közlekedésére vonatkozó szabályokat. Gyalogosként sem árt tisztában lenni a fontosabb közlekedési szabályokkal. Sok sport is az emberek gyorsaságának összemérésén alapszik.

28


Kísérletek a rugós erőmérővel Szükséges eszközök

■■ 5 db 50 gramm és 250 gramm közötti tömeggel és kampóval rendelkező test,

■■ rugós erőmérő (max. 2,5 N), ■■ mérleg

Kísérletleírás 1. Először is állítsuk be a rugós erőmérőt! Igazítsuk a testén a csúszkát éppen a skála kezdetéhez! Fogjuk meg az egyik kezünkkel az erőmérő testét, a másikkal pedig az erőmérő skálarészéből kiálló kampót! Fejtsünk rá ki 1 N, 1,4 N, 2 N és 2,5 N erőt! 2. Mérjük le mérleg segítségével a test tömegét, majd fektessük az asztalra! Akasszuk a test kampójába az erőmérő skálás kampóját, és finoman kezdjük el húzni! A test nem fog azonnal elindulni. Mérjük meg az erőt, amelynél a test pont elindul! A másik négy test esetében is végezzük el a kísérletet! Az eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 3. Húzzuk egyenletes sebességgel az asztalon lévő kampós testeket a rugós erőmérővel! A húzóerő mértékét olvassuk le! Végezzük el a kísérletet mind az öt testtel! Az eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 4. A függőleges helyzetben lévő rugós erőmérőre akasszuk fel az egyik testet! Mérjük meg, hogy mekkora erővel tartja az erőmérő a függő testet! (Ilyenkor, amit mérünk, az a test súlya.) A másik négy testtel is végezzük el a kísérletet! Az eredményeket írjuk be a 3. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek Ne deformáljuk el a rugókat! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A rugó megnyúlása és a rugót megnyújtó húzóerő között egyenes arányosság van kicsi erők esetében, így a rugó megnyúlásának segítségével mérhető az erő (F). Az erő mértékegysége a newton (N). A testek elindulását a tapadási súrlódási erő akadályozza. A tapadási súrlódás maximális értéke, amikor a test elindulása előtti pillanatban mutatott erőt vesszük figyelembe. 29

A csúszási súrlódási erőt mérjük az erőmérővel, ha a testet egyenletesen húzzuk az asztalon. A Föld a nehézségi erővel (G) vonzza lefelé a rugós erőmérőre akasztott testet. Ahhoz, hogy a test egyensúlyban legyen, a rugós erőmérőnek meg kell tartania. Súlyerőnek (S) nevezzük azt az erőt, amellyel a test húzza a rugós erőmérőt. Esetünkben a nehézségi erő azonos a súlyerővel. Ha a súlyerőt elosztjuk a test kilogrammban megadott tömegével, ugyanazt a számot kapjuk, a nehézségi gyorsulást, amelynek értéke megközelítően: g = 10 N/kg (S = 10 ∙ m). A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Egészítsd ki a következő mondatot! Azt az erőt, amikor a húzóerő hatására a test az asztalon még nem indul el, tapadási súrlódási erőnek nevezzük. 2. Egészítsd ki a következő mondatot! Azt az erőt, amikor a húzóerő hatására a test az asztalon egyenletesen mozog, csúszási súrlódási erőnek nevezzük. 3. Körülbelül mekkora a súlya egy 0,5 kg tömegű testnek? S = m 10 = 0,5 10 = 5 N 4. Körülbelül mekkora a tömege egy 9,2 N súlyú testnek? m=

S 9,2 = = 0,92 kg 10 10

Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: A tapadási és súrlódási erők nagy része a test és a felület részecskéi közötti kölcsönhatásra vezethető vissza Biológia: A macskák karma erős, hogy fel tudjon mászni a fára Földrajz: A gleccserek a nagy csúszási súrlódás miatt lassan csúsznak le a hegyoldalról Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ha a talaj és a talpunk között nem létezne tapadási súrlódási erő, egy lépést se tudnánk megtenni. A közlekedési járművek jelentős részénél is fékezéskor a fékpofa és a kerék közötti súrlódás fékezi le és állítja meg a járművet. A bicikli kanyarodásakor a kanyar biztonságos bevételét a gumi és az aszfalt közti tapadási súrlódási erő biztosítja. Ha megcsúszik a bicikli, irányíthatatlanná válik.

30


Kísérletek az egyensúlyi helyzetekkel Szükséges eszközök

■■ három rugós erőmérő, ■■ kicsi karika Kísérletleírás 1. Állítsuk a rugós erőmérőkön a csúszkákat a skálák kezdetéhez! Akasszunk össze kettőt, és húzzuk meg őket úgy, hogy a bal oldali 0,4 N, 0,7 N, 1 N, 1,5 N, 2 N nagyságú erőt jelezzen! Írjuk be az 1. táblázatba, hogy mekkora erőt jelez a másik erőmérő! 2. Három erőmérőt akasszunk a karikába! Tartsunk kettőt a jobb kezünkben egymással párhuzamosan, a harmadikat tartsuk velük ellentétesen a bal kezünkben! Húzzuk őket kétfelé! Írjuk be a 2. táblázatba, hogy mekkora erőt mutat a két párhuzamos erő, ha a bal oldali éppen 0,4 N, 1 N, 1,4 N, 1,5 N, 2 N erőt mutat! 3. Három rugós erőmérőt akasszunk a karikába, és húzzuk őket úgy, hogy két erőmérő egymásra merőleges legyen, és az egyik 0,6 N, a másik pedig 0,8 N erőt mutasson! A harmadik erőmérőt úgy állítsuk, hogy a fenti adatok változása nélkül alakuljon ki az egyensúly! Mekkora erőt mér a harmadik erőmérő? Még négyszer végezzük el a kísérletet más-más értékekkel! A mérési eredményeket írjuk be a 3. táblázatba!

Lehetséges hibák és veszélyek Ne deformáljuk el a rugót! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben.

31

Magyarázat Két erő egyensúlyt tart, amennyiben ellentétes irányúak, de azonos nagyságúak. Az egyensúly feltétele, hogy a testre ható erőknek ki kell egyenlíteniük egymást. Három párhuzamos erő esetén a két egyirányú erő nagyságának összegével egyezik meg a velük ellentétes irányú erő nagysága. Ha a három erő nem párhuzamos, nem igaz, hogy két erő nagyságának összege egyenlő a harmadik erő nagyságával. Az erők iránnyal rendelkező mennyiségek, tehát vektorok. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Egészítsd ki a következő mondatot a kitöltött 1. táblázat segítségével! Két ellentétes irányú erő akkor egyenlíti ki egymást, ha a nagyságuk egyforma. 2. Egészítsd ki a következő mondatot a kitöltött 2. táblázat segítségével! Az egyirányú erők nagyságának összege egyenlő a velük ellentétes irányú harmadik erő nagyságával. 3. Először számítsd ki az egymásra merőleges erők összegét a 3. táblázatba beírt adatok alapján, majd a kapott eredmények segítségével egészítsd ki a következő mondatot! Az egymásra merőleges erők nagyságának összege nem egyenlő az őket kiegyenlítő harmadik erő nagyságával. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Az embernek a két lábon való járásához kiváló egyensúlyozó képességgel kell rendelkeznie Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A különböző épületek, építmények tervezésénél az erőhatásokat figyelembe kell venni, hogy az őket érő terhelést a megfelelő épületelemek elbírják, és az épület ne billenjen ki az egyensúlyából. Hogy ne veszítsék el egyensúlyukat, a rádióadók oszlopait drótokkal szokták kifeszíteni.

32


Kísérletek a nyomással Szükséges eszközök

■■ 30 cm × 30 cm-es, 5 cm vastag habszivacsdarab,

■■ három egyforma, téglalap alakú fémtest, ■■ fél kilogramm tömegű súly, ■■ mérőszalag, ■■ mérleg Kísérletleírás 1. Mérjük meg mérőszalaggal az egyik téglatest egy csúcsba futó élhosszait (a, b, c), majd rakjunk súlyt a testre, és mérjük meg az együttes tömegüket mérleg segítségével! Az eredményeket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Fektessük vízszintes asztalra a habszivacsot, és helyezzük rá a legnagyobb területű oldalával a téglatestet, majd rakjuk rá a súlyt is! Figyeljük meg, hogy a habszivacs milyen mértékben nyomódik be! A kísérletet végezzük el a téglatest többi felületével is! Megfigyeléseinket írjuk le a 2. táblázat megfelelő részeibe! 3. Rakjuk a habszivacsra a legnagyobb felületével az egyik téglatestet, és helyezzük rá először az egyik, majd a másik testet! A habszivacs benyomódásával kapcsolatos észrevételeinket írjuk be a 3. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek Vigyázzunk a mérőeszközökre! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Legalább két mennyiséget kell figyelembe venni az alakváltoztató hatáshoz. Fontos kérdés, hogy mekkora erő (F) van hatással a testre, például, hogy a téglatest mekkora erőt gyakorol a habszivacsra, de ugyanakkor az is számít, hogy mekkora felületen (A) érintik egymást a testek. Például jobban benyomja a szivacsot, ha ugyanaz a téglatest a kisebb felületű oldalán érintkezik a szivaccsal. A nyomást (p) úgy számoljuk ki, hogy a nyomóerőt elosztjuk a nyomott felülettel: p = más mértékegysége a pascal (Pa).

F . A nyoA 33

A téglatest súlya ugyanaz, de oldalai nem egyforma területűek, ezért az alátámasztásra ható nyomás függ a felülettől. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Számítsd ki a téglatest oldalainak területét és a súlyerőt! 2. Számold ki az összes oldal területével, hogy mekkora nyomást gyakorolnak a talajra! 3. Számítsd ki a legnagyobb területű oldalra ható nyomást az 1. táblázatban leírt adataid segítségével, ha két és három test helyezkedik egymásra! Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: A fizikai és kémiai folyamatok lezajlására hatással van a légköri nyomás. Kisebb légköri nyomáson alacsonyabb hőmérsékleten forr a víz Biológia: A vízmélységgel együtt nő a víz alatti nyomás. A mélytengeri élőlények a légköri nyomás több százszorosát viselik el Földrajz: A kőzetek és a helységek kialakulásában számottevő szerepe van a Föld belsejében lévő hatalmas nyomásnak Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A halak légzéséhez fontos tényező a vizekben oldott oxigén mennyisége, amelyre hatással van a légnyomás.

34


Kísérletek a folyadék belsejében lévő nyomással Szükséges eszközök

Szükséges anyagok

■■ üvegkád, ■■ vízcsap és több liter víz ■■ U alakú üvegcső, ■■ gumicső és membrános tölcsér, ■■ műanyag vonalzó, ■■ mindkét végén nyitott, 5 cm átmérőjű üvegcső,

■■ gumimembrán, ■■ madzag, ■■ olló Kísérletleírás 1. Töltsük tele az üvegkádakat vízzel! A gumicső egyik végére rögzítsük rá a membrános tölcsért! Töltsünk vizet úgy az U alakú csőbe, hogy a vízszint kicsit alacsonyabban álljon benne a felénél, és rögzítsük a gumicső másik végét az U alakú cső egyik végére! A szárakban a vízszint egyenlő legyen!

2. A következő kísérletek elvégzése után írjuk be az 1. táblázatba a megfigyeléseinket! a) Vigyük az üvegkád vízfelszíne alá körülbelül 3 centiméterrel a membránt! Mi történt a vízzel az U alakú csőben? b) Azonos mélységben változtassunk a membrán helyzetén! Mi történt az U alakú csőben a vízzel? 35

c) Merítsük bele függőlegesen az üvegkád vizébe a vonalzót, mert a membrán szabad felszínétől így mérjük meg a bemerülési mélységét! Vigyük 3 cm, 6 cm, majd 9 cm mélységbe a membránt, vízszintes állapotban! Mi történt az U alakú csőben lévő vízzel? Mérjük meg a csőben lévő vízoszlopok magasságkülönbségét! 3. Rögzítsük feszesen a gumimembránt a mindkét végén nyitott, egyenes üvegcső egyik végére! Öntsünk fokozatosan egyre több vizet a csőbe! A membrán alakváltozása és a csőben lévő vízoszlop magassága közötti összefüggést írjuk be a 2. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Vigyázzunk a kísérleti eszközökre! ■■ A kifolyt vizet töröljük fel! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A felül lévő folyadékoszlop súlya ránehezedik az alatta lévő folyadékrétegekre. Innen származik a folyadékok belsejében lévő nyomás, ezt nevezzük hidrosztatikai nyomásnak. Minél mélyebben mérjük a hidrosztatikai nyomást a szabad felszínhez képest, annál nagyobb lesz. A hidrosztatikai nyomás kiszámolási módja a következő: ph =

f

10

N kg

h.

A ρf a folyadék kg/m3 mértékegységben mért sűrűsége, a h a szabad felszíntől mért mélység, és a nyomást Pa-ban kapjuk meg. Egy bizonyos mélységben iránytól független a hidrosztatikai nyomás. Például mindegy, hogy a tengeralattjáró alja, oldala vagy teteje van 10 méter mélységben a víz alatt, a rá ható hidrosztatikai nyomás minden esetben éppen a légköri nyomással egyezik meg. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A homokzsák árvíz esetén miért tartja a folyót a mederben? A nagy tapadási súrlódás miatt nem viszi el a sodrás, és nem nyomja el a víznyomás. A homokon nem hatol át a víz. 2. Árvíz esetén vagy beengedik a vizet az épületbe, vagy körbeépítik homokzsákokkal az épületek falait. Milyen okból kifolyólag? A házfalra nézve nagyon nagy veszély, ha csak az egyik oldalát nyomja a víz, a másikat pedig nem, mert az nyomáskülönbség hatására könnyen kidőlhet. A homokzsák meggátolja, hogy a falat nyomja a víz. A ház elárasztása szintén jó védelem lehet, mert ekkor a házfalat kívül-belül nyomja a víz. 36

3. Miért tanácsolják, hogy az ablakon át távozzanak a vízbe esett autóban rekedt utasok? Mert amíg az utastér meg nem telik vízzel a külső víznyomás miatt nem lehet kinyitni az ajtót. 4. A víz sűrűsége ρvíz =1000 kg/m3. Mekkora a víz nyomása 7 méterrel a vízfelszín alatt? ph =

f

10

N kg

h = 1000 10 7 = 70000

Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Az elemek sűrűsége Biológia: A mélytengeri halak alkalmazkodtak a víznyomáshoz. Mikor felszínre hozzák őket, a nagy nyomáskülönbség miatt testük megsérülhet. A tartósan nagy nyomású helyen tartózkodó ember vérében, így a mélytengeri búvár vérében is, megnő a nitrogénkoncentráció. Ha hirtelen lecsökken a nyomás, akkor a felesleges nitrogén buborék formájában kiválik, és komoly problémákat okozhat a szervezetben Földrajz: A levegőoszlop súlyából is származik nyomás, a légnyomás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Fokozatosan szélesebbre építik a gátakat az aljuk felé haladva, mivel alul sokkal nagyobb a víznyomás. A tengeralattjárók oldala vastag acélból készül, mivel hatalmas víz alatti nyomásnak vannak kitéve.

37


Kísérletek a felhajtóerővel Szükséges eszközök

Szükséges anyagok

■■ rugós erőmérő, ■■ kb. fél liter víz ■■ kancsó, ■■ főzőpohár, ■■ azonos térfogatú réz-, alumínium- és vashenger,

■■ Arkhimédész törvényének kimutatására szolgáló alumíniumhenger és üres henger pár Kísérletleírás 1. Akasszuk a henger alakú réztestet a rugós erőmérőre, és engedjük bele egy vízzel teli főzőpohárba! Változott a mért erő? Végezzük el a kísérletet vas- és alumíniumhengerrel is! A mért adatokat írjuk be az 1. táblázatba!

2. Az üres hengerbe rakjuk bele az alumíniumhengert, és győződjünk meg róla, hogy a térfogatuk egyenlő! Rugós erőmérőre akasszuk az üres hengert, és akasszuk a henger alá a tömör alumíniumhengert is! Lógassuk bele a vízzel töltött főzőpohárba a hengert! Az erőváltozást írjuk be a 2. táblázatba, majd az üres hengert töltsük tele vízzel! Az erőváltozást írjuk be a 2. táblázatba!

39


■■ A kísérleti eszközökkel bánjunk óvatosan! ■■ A kifolyt vizet takarítsuk fel! ■■ Tartsunk rendet! A kísérletek végeztével a nem használt mérőeszközöket rakjuk vissza a tartóikba! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A folyadékba vagy gázba merülő testre felhajtóerő hat, ezért a súlya lecsökken. Arkhimédész törvénye szerint a felhajtóerő (Ffel) egyenlő a test bemerülő térfogatával megegyező térfogatú folyadék vagy gáz súlyával. A felhajtóerő kiszámolásának módja: Ffel =

f

10

N Vt , kg

ahol ρf a folyadék vagy gáz sűrűsége, a Vt pedig a test folyadékba vagy gázba merülő részének a térfogata. A felhajtóerő annál nagyobb, minél sűrűbb a folyadék vagy a gáz, továbbá függ a bemerülő test térfogatától is. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Állapítsd meg az 1. táblázatba beírt adataid segítségével, hogy mi figyelhető meg a vízbe merülő azonos térfogatú testek súlycsökkenésénél! Ugyanannyival csökken a súlyuk. 2. A levegőben lévő testekre is hat felhajtóerő. Miért? Mert a levegőre is hat a Föld gravitációja, a levegőoszlopnak is van nyomása, és a levegő nyomása a földfelszíntől felfelé csökken. 3. Hogy bizonyítja a 2. kísérlet Arkhimédész törvényét? Állapítsd meg a 2. táblázatba beírt adataid segítségével! A vízbe mártott henger súlya csökken. Viszont, ha a test térfogatával megegyező vízmennyiséget öntünk a hengerbe, az eredeti súlyt kapjuk vissza. Vagyis valóban a test által kiszorított víz súlyának megfelelően csökken a test súlya. 4. Számítsd ki a vízbe merülő 300 m3 térfogatú tengeralattjáróra ható felhajtóerőt! A víz sűrűsége: ρvíz =1000 kg/m3. Ffel = 40

f

10

N Vt = 1000 10 300 = 3000000 kg

Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Általában egy anyag szilárd állapota nagyobb sűrűségű a folyékony állapotúnál. Például a szilárd halmazállapotú alkohol elsüllyed a folyékony alkoholban. A víz nem ilyen tulajdonságú. Biológia: A halak úszóhólyagjuk segítségével befolyásolják az átlagos sűrűségüket. Földrajz: A jégtáblák átlagos sűrűsége kisebb a folyékony víznél, ezért úsznak a víz színén. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A só sűríti a vizet, ezért a tengerekben és óceánokban nagyobb felhajtóerő hat az emberekre és a tárgyakra. A meleg levegőnek alacsonyabb a sűrűsége azonos nyomáson, mint a hideg levegőnek, ezért repülnek a meleg levegővel töltött hőlégballonok és léghajók. Víztartályok és kamrák elárasztásával, illetve kiürítésével növelik vagy csökkentik a sűrűséget, így szabályozva a tengeralattjáró merülését.

41


Kísérletek a bolygómozgással Szükséges eszközök

■■ 2 rajzszög, ■■ 1 gombolyag cérna, ■■ olló, ■■ 1 toll vagy ceruza (töltős ceruza), ■■ szögmérő, ■■ vonalzó, ■■ számológép Kísérletleírás 1. Az 1. táblázatba rajzoljunk egy ellipszist! A 20 cm hosszú cérna két végére kössünk egy-egy hurkot! (A cérna hossza így maximum 15 cm legyen!) Rögzítsük rajzszögek segítségével a cérna két végét az 1. táblázatban! Egy íróeszközzel rajzoljuk meg mindhárom ellipszist!

2. A négy Föld típusú bolygó pályájának körközelítését mutatja be a 2. táblázat. Szögmérő segítségével ábrázoljuk a pályákon, hogy fél földi év elteltével hol tartózkodnak a bolygók! 3. Mennyit fordulnak el 1 nap alatt a Föld típusú bolygók? Szerkesszük meg a 3. táblázatban! Lehetséges hibák és veszélyek A rajzszögek hegyesek, ne szúrjuk meg velük társainkat vagy magunkat! Tapasztalat Az utasítások és mérések alapján rajzoljunk a táblázatokba a tanulói munkafüzetben.

43

Magyarázat Ellipszis alakú pályán mozognak a bolygók körül a holdak, és a csillagok körül a bolygók. Az ellipszis pontjainak a síkban lévő két ponttól vett távolságösszege állandó. A két pontot, amelyektől a pontok távolságösszegeit mérjük, fókuszpontoknak nevezzük. Mindig valamelyik fókuszpontban található az a csillag vagy bolygó, amelyik körül keringenek. A keringési idő azt mutatja meg, hogy mennyi idő alatt tesz meg egy teljes kört a bolygó. Ha a Merkúr 0,24 év alatt tesz meg egy kört, akkor 1 év alatt 1 : 0,24 = 4,17 kört tesz meg, vagyis 4,17 × 360° = 1500°-ot fordul el a vezérsugár. Vonjuk ki négyszer a teljes körhöz tartozó 360°-ot: 1500° – 4 × 360° = 60°. A Mars, a Föld és a Vénusz helyzete hasonló módon határozható meg. Gyorsabban forog a Föld a tengelye körül, mint a Merkúr és a Vénusz. Míg a Föld 360°-ot fordul, addig a Merkúr csak 360° : 58,65 = 6,1°-ot fordul el. Ezen a módon számolható ki a többi bolygó napi elfordulása is. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Hányszor kerüli meg egy év alatt a Hold Hold a Földet, ha egyszer 27,32 nap alatt teszi? 365 : 27,32 = 13,4-szer kerüli meg a Hold a Földet 1 év alatt. 2. Mekkora a tengely körüli forgási periódusa a Holdnak, ha 27,32 nap alatt kerüli meg a Földet, és a Földről nézve mindig ugyanaz a fele látszik? A Hold forgási periódusa 27,32 nap. 3. Amíg a Mars egy teljes kört megtesz, addig a Föld a Naphoz képest hány fokot fordul el? Használd a 2. táblázat adatait! 687 : 365 = 1,88 periódust tesz meg a Föld. 1,88 × 360° = 677°-ot fordul el a Föld a Naphoz képest. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A Földön kívül jelenleg nem ismerünk életformákat Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A Föld körül, ellipszispályán keringenek a műholdak is. A kör olyan ellipszispálya, amelynek a két fókuszpontja egybeesik a kör középpontjával. Körülbelül másfél óra alatt kerülik meg a holdat a földközeli pályán mozgó műholdak. Az Egyenlítő ugyanazon pontja felett lévő műholdak keringési ideje 24 óra.

44


Kísérletek a fogyatkozásokkal Szükséges eszközök

■■ ki- és bekapcsolható 10-50 W-os halogénizzó, ■■ csipesz, ■■ pénzdarabok (pl. 20 Ft-os, 5 Ft-os), ■■ világos, sima felület (ernyő), ■■ papírszűrő, ■■ teniszlabda Kísérletleírás 1. Világítsunk meg egy ernyőt halogénlámpa segítségével! Fogjuk meg csipesszel a pénzdarabot, majd helyezzük úgy az ernyő és a lámpa közé, hogy az ernyőre eső árnyék széle előbb elmosódott legyen, azután pedig éles! A tapasztalatainkat írjuk le az 1. táblázatba!

2. Takarjuk el papírszűrő segítségével a fényforrást! A kerek fényforrás a Nap. Csipesszel fogjuk meg a fényforrásnál kisebb átmérőjű pénzérmét, és mozgassuk úgy, hogy a) alig takarja el a fényforrást, b) teljesen eltakarja szemünk elől a fényforrást, c) egy fényes karikát lehessen látni a pénz körül, d) éppen eltakarja a fényforrást! A megfigyelés tapasztalatait írjuk le a 2. táblázatba! 3. Hozzuk annyira közel a szemünkhöz a pénzérmét, hogy pont eltakarja a fényforrást, ezután a szemünk előtt lassan mozgassuk el vízszintesen! Ezzel modellezhetjük a részleges és a teljes napfogyatkozás fázisait! Rögzítsük a fázisokat a 3. táblázatban!

45

4. Amikor holdfogyatkozás van, a Föld kerül a Nap és a Hold közé. A Föld árnyéka okozza a Hold elsötétülését! Álljunk a fényforrásnak háttal! Tartsuk úgy a pénzérmét, hogy megvilágítsa a fényforrás, majd helyezkedjünk úgy, hogy a fejünk a pénzérme és a fényforrás közé essen! A fejünk árnyéka rávetül a pénzérmére, így az sötétségbe borul. A fejünk vagy az érme elmozdításával újra fény esik a pénzérmére. 5. Modellezhetjük egy teniszlabdával a Hold különböző fényviszonyait. Álljunk szemben a fényforrással, majd a teniszlabdát annyira tartsuk a fejünk fölé, hogy ne vessünk rá árnyékot! Forduljunk egy teljes kört a teniszlabdával! Tapasztalatainkat írjuk le a 4. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A forró lámpa felgyújthatja a papírt, a fényforráshoz ne érjen a papírszűrő! ■■ Ne nézzünk közvetlenül a lámpa fényébe! ■■ Óvatosan fogjuk meg a lámpát, kicsit hagyjuk kihűlni! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A fény egyenes vonalban terjed. A pontszerű fényforrásból jövő fénysugarak visszaverődnek a tárgyról, vagy elnyelődnek a felületén, a tárgyat nem érintő sugarak pedig elhaladnak mellette, az ernyőt megvilágítva. A kiterjedt fényforrás különböző mértékben tud bevilágítani a test mögé, mivel sok pontszerű fényforrásból áll, és így az árnyék széle elmosódottá válik. A napfogyatkozás a földfelszín azon területéről látható, ahova a Nap és a Föld közé kerülő Hold árnyéka esik. Ha a Hold a Napot csak részben takarja el, akkor van részleges napfogyatkozás. Amikor a Napot teljesen eltakarja a Hold, akkor beszélünk teljes napfogyatkozásról. A holdfogyatkozásnál a Nap és a Hold közé kerül a Föld. A Föld árnyékolja a Holdat. A Hold azért látható, mert a Nap fényéből a vörös színt a földi légkör képes megtörni annyira, hogy az megvilágítsa. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. A Földön miért nem élesek az árnyékok, és a Holdon miért igen? A légkörben szóródik a fény. 2. Miért láthatunk teljes napfogyatkozást? Mert a Hold még olyan közel van a Földhöz, hogy el tudja takarni teljes egészében a Napot. Ha jóval messzebb lenne, akkor a Nap széle láthatóvá válna. 3. Volt már teljes napfogyatkozás Magyarországon? Igen. Legutóbb 1999. augusztus 11-én volt. 46

Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A teliholdról visszaverődő napfény megkönnyíti az éjszakai látást Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A Holdnak azért látjuk mindig ugyanazt az oldalát a Földről, mert a tengely körüli forgási periódusa és a keringési ideje megegyezik.

47


Kísérletek a hatalmas távolságokkal Szükséges eszközök

■■ körző, ■■ vonalzó, ■■ olló, ■■ röplabda, ■■ szögmérő, ■■ számológép Kísérletleírás 1. Mérjük meg a röplabda átmérőjét, majd az eredményt írjuk be az 1. táblázatba!

2. Az 1 CsE-nek (csillagászati egységnek) 5 cm felel meg! Szerkesszük meg körző segítségével a 2. táblázatban a Föld típusú bolygók pályájának körközelítését! 3. Szerkesszük meg a gázbolygók pályájának körközelítését a 3. táblázatban, ha 5 CsE-nek 1 cm felel meg! 4. A fénymásodperc az a távolság, amelyet a fény egy másodperc alatt tesz meg, vagyis megközelítőleg 300 000 km. Állapítsuk meg a 4. táblázatban, hogy hány fénymásodpercnek felelnek meg a távolságok! 5. Mérjük meg a kijelölt távolságokat az 5. táblázatban! Lehetséges hibák és veszélyek A körzővel ne szúrjunk meg senkit! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat, és szerkesszük meg a körközelítéseket a tanulói munkafüzetben.

49

Magyarázat A Föld és a Nap közepes távolságát csillagászati egységnek (CsE) nevezzük. 1 CsE = 149,6 millió kilométer Azt a távolságot nevezzük fénymásodpercnek, amelyet a fény 1 másodperc alatt megtesz, ez megközelítőleg 300 000 km. Azt a távolságot nevezzük fényévnek, amelyet a fény 1 év alatt tesz meg, ez 9461 milliárd kilométer. 1 fényév = 63 241 CsE. Az 1 parszek távolság fogalma az 5. táblázat segítségével érthető meg. Egy szög (a) szárait a csúcstól mérve azonos távolságra (d) elmetszve és a két metszéspontot összekötve egy szakaszt (h) kapunk. Másként fogalmazva, a h szakasz az adott d távolságból a megadott a szögben látszik. A parszeknél nagyon kicsi a szög, a fok 3600-ad része, vagyis 1 szögmásodperc, a szakasz pedig a Föld–Nap távolság, vagyis az 1 CsE. A parszek az a távolság, amelyről az 1 csillagászati egységnyi távolság 1 szögmásodpercben látszik. 1 parszek = 3,26 fényév. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Ha tudjuk, hogy 3600 másodperc 1 óra, 24 óra 1 nap és 365 nap 1 év, akkor 1 fényév mekkora távolság? Az 1 év = 365 × 24 × 360 = 31 536 000 másodperc. Ezalatt a fény 31 536 000 × 300 000 = 9 460 800 000 000 km-t tesz meg, megközelítően ennyi kilométer 1 fényév távolság. 2. A Proxima Centauri, a hozzánk legközelebb lévő csillag 4,2 fényév távolságra van tőlünk. Számold ki a 2. kísérlet segítségével, hogy ez a távolság hány kilométernek felel meg! 4,2 × 9 460 800 000 000 = 39 735 360 000 000 km-re van a Proxima Centauri. 3. 3,262 fényév 1 parszek. Számold ki a 3. kísérlet segítségével, hogy a Proxima Centauri hány parszekre található! 4,2 : 3,262 = 1,29 parszekre található a Proxima Centauri. Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: A világűr tanulmányozásánál fontos a csillagászati mértékegységek ismerete Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Ma a helymeghatározást már modern eszközök segítségével, pl. műholdas GPS-szel végzik. A tőlünk több száz kilométerre keringő műholdak nemcsak azt mondják meg, merre található az autós, hanem azt is, hogy mekkora sebességgel közlekedik.

50


Kísérletek az áramkör összeállításának alapjaival Szükséges eszközök

■■ 4 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ feszültségforrás, ■■ kapcsoló, ■■ 3 különböző alacsony feszültségű izzó, ■■ változtatható ellenállás Kísérletleírás 1. Először állítsuk össze az 1. táblázat ábráján lévő kapcsolást, majd írjuk be az áramköri elemek nevét is! Ha kész vagyunk, kapcsoljuk be és ki az áramkört! Észrevételeinket írjuk be az 1. táblázatba! 2. Az áramkört kapcsoljuk ki, és cseréljük ki az izzót!

3. Iktassunk be még egy változtatható ellenállást a 2. táblázatban látható ábra segítségével! Hogyan világít az izzó az ellenállás változtatásával? Válaszoljunk a kérdésekre a 2. táblázatban! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Nem mindegy, hogy az egyes vezetékeket a berendezés melyik csatlakozójához kapcsoljuk. Az elektromos áram használata általában nagy körültekintést igényel.

■■ A kapcsoló bekapcsolása előtt győződjünk meg arról, hogy mindent helyesen csatlakoztattunk! A kapcsolót csak kikapcsolt állapotban építsük az áramkörbe!

51

Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Az elektronokat az áramkörben a feszültségforrás hajtja körbe. Nyugodtan használható a 3 V, 4,5 V, 6 V, 9 V, 12 V feszültség az iskolai kísérleteknél. Az egyenfeszültség-forrásnál számít, hogy melyik a negatív és pozitív kapcsa. Az áramköri elemekhez a vezető anyagokból készült vezetékek segítségével juttatják el az elektronokat. A vezetékeket szigetelőanyagokkal szokták burkolni. Az áramköri elemekhez csatlakoztathatók a vezetékek, ez lehet végleges, ekkor vagy odaforrasztják, vagy odacsavarozzák a vezeték végét, vagy ideiglenes, például banándugó. Az elektromos kör létrehozásának lényege, hogy az elektromos áram elektromos berendezéseket üzemeltessen! Az izzókra ráírják, hogy maximum mekkora feszültséget kaphatnak, hogy nehogy kiégjen az égő, ezt mindig le kell ellenőrizni! A kapcsoló révén avatkozhat a felhasználó bele az áramkör működésébe, és a kapcsoló kikapcsolásával megszakítja az áramkört, bekapcsolásával zárja az áramkört, azaz nem világít az izzó, vagy világít az izzó. A másik beavatkozási lehetőség, hogy a változtatható ellenállás értékét változtatjuk. Ezzel tudjuk megosztani a feszültségforrás feszültségét az izzó és a változtatható ellenállás között. Annál ros�szabbul világít az izzó, minél magasabb az ellenállás értéke, és minél kisebb az ellenállás értéke, annál több feszültség jut az izzóra. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Milyen feszültségforrások találhatók nálad? Valószínűleg a karóra, mobilkészülék, zenelejátszó, számológép vagy játékgép feszültségforrása lehet náluk. 2. A közeledben milyen feszültségforrások találhatók? Az 1. feladatban felsoroltakon kívül, lehet fényképezőgép, hálózati feszültség, autóakkumulátor stb. 3. Ha leszakadt vezetéket látsz, hogyan reagálsz? Nem szabad megközelíteni, és azonnal jelezni kell az Elektromos Műveknek, mert nagyon balesetveszélyes!

52

Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Az elektrolízis az a folyamat, amelyben az oldatból elektromos áram hatására anyag válik ki Biológia: Az áramütés hatására görcsbe rándulhatnak az izmaink Földrajz: Erőművek elhelyezkedése; Elektromosenergia-szolgáltatás Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az elektromos áram behálózza az életünket. Lakásban és lakott területeken könnyedén hozzájuthatunk 230 V feszültséghez, mely révén melegít a hősugárzó, szól a zene a CD-lejátszóból, üzemel a tv, vagy működik a sütő. Rendkívül mérgező anyagokat tartalmazhatnak az áramforrások, ezért szelektíven gyűjtjük őket.

53


Kísérletek az áramerősséggel Szükséges eszközök

■■ 4 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ elemek, ■■ kapcsoló, ■■ legalább 2 különböző ampermérő, ■■ változtatható ellenállás (nem nulláról indul), ■■ multiméter Kísérletleírás 1. Helytelen használat esetén az áramerősség-mérő műszer tönkremehet! Állítsuk össze a kapcsolást az 1. táblázatban, és iktassuk be a következő szabályok szerint az ampermérőt: a) A műszer áramkörbe építésekor az áramkör ne legyen feszültség alatt! b) Mindig sorosan kell az áramerősség-mérő műszert bekapcsolni az áramkörbe! c) Az ampermérő pozitív sarka végső soron a feszültségforrás pozitív sarkával, negatív sarka pedig a feszültségforrás negatív sarkával legyen összeköttetésben! d) A méréshatár a legnagyobb értékre legyen mindig beállítva! e) Ha már ellenőriztük az a)–d) pontokat, bekapcsolhatjuk a kapcsolót! f) Ha a méréshatár túl nagynak bizonyul, a kapcsoló kikapcsolása után fokozatosan csökkentsük, amíg megfelelő értéket mutat a műszer! 2. A változtatható ellenállást változtassuk meg, aztán olvassuk le az áramerősség értékét! Észrevételeinket írjuk le az 1. táblázatba! 3. Cseréljük ki más ampermérő műszerekre is az áramerősség-mérőt! Állítsuk be a multimétert, hogy egyenáramot mérjen! Nagyobb méréshatárral kezdjük a mérést!

55


■■ Az 1. mérésben leírt módon kell használni az ampermérő műszert! ■■ Figyeljünk, hogy melyik vezetéket a berendezés melyik csatlakozójához kapcsoljuk! ■■ A kapcsolót kikapcsolt állapotban építsük be az áramkörbe! A kapcsoló bekapcsolása előtt győződjünk meg arról, hogy minden a helyén van! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Egyenlő nagyságú áram folyik a sorosan kapcsolt áramköri elemeken. Ezért szükséges az ampermérőt sorosan kötni a mérendő áramköri szakaszra. Tekercset tartalmaznak az egyszerűbb iskolai ampermérők. Minél nagyobb az áram, annál jobban kileng a mutató, és annál nagyobb a tekercsben a mágneses indukció. A tekercsen nem folyhat akármekkora áram. Erről a védelemről gondoskodik a méréshatár beállítása. Ha a tekercsben az áram iránya megfordul, akkor a mutatót a másik irányba próbálja elmozdítani. Ha a műszer nem kétirányú, elgörbül a mutató, tönkremegy, ezért fontos ügyelni az ampermérő helyes bekötésére. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Az ampermérőt sorosan vagy párhuzamosan kell bekötni az áramkörbe? Az ampermérőt mindig sorosan kell bekötni. 2. Az ampermérő műszer skálája 10 nagy beosztású. Mekkora áramot mér 20 mA méréshatár esetén, ha a mutató a harmadik beosztásnál van? Egy nagy beosztás értéke 20 mA : 10 = 2 mA. A három beosztás tehát 3 × 2 mA = 6 mA. 3. Az ampermérő műszer skálája 10 nagy beosztású. 50 mA méréshatár esetén mekkora áramot mér, amikor a 2,6 beosztásnál van a mutató? Egy nagy beosztás értéke 50 mA : 10 = 5 mA. A három beosztás tehát 2,6 × 5 mA = 13 mA. Tantárgyközi kapcsolódások Kémia: Az elektrolízisnél a kiváló anyag mennyisége függ az áramerősségtől. Az áramerősség és az idő mérésével megállapítható a kiváló anyag mennyisége Biológia: A 10 mA erősségű áram már halálos lehet

56

Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A mérendő mennyiség nagysága és az elektromos áram között kapcsolat van a különböző men�nyiségek automatizált mérésénél. A mérendő mennyiséget elektromos jellé alakítja át egy eszköz. Például a képet félvezető chippel, a hangot mikrofonnal alakítják át elektromos jellé.

57


Kísérletek a feszültséggel Szükséges eszközök

■■ 6 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ feszültségforrás, ■■ kapcsoló, ■■ legalább 2 különböző voltmérő, ■■ változtatható ellenállás, ■■ ellenállás, ■■ multiméter Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázat segítségével a kapcsolást, és a következő szabályok szerint iktassuk be a voltmérőt: a) Ne legyen az áramkör feszültség alatt, amikor beépítjük a műszert az áramkörbe! A kapcsoló mindig legyen kikapcsolva! b) Mindig párhuzamosan kell az áramkörbe bekapcsolni a feszültségmérő műszert! c) A feszültségmérő műszer pozitív sarka végső soron a feszültségforrás pozitív sarkával, negatív sarka pedig a feszültségforrás negatív sarkával legyen összeköttetésben! d) A méréshatár mindig a legnagyobb értékre legyen beállítva! e) Amennyiben ellenőriztük az a)–d) pontokat, bekapcsolhatjuk a kapcsolót! f) Amennyiben a méréshatár nagyon nagy lenne, a kapcsoló kikapcsolása után fokozatosan csökkentsük, amíg megfelelő értéket nem mutat a műszer! 2. Változtassuk meg a változtatható ellenállást, és olvassuk le a feszültség értékét! Észrevételeinket írjuk be az 1. táblázatba! 3. Cseréljük ki más voltmérő műszerekre is a feszültségmérő műszert! A multiméter használatánál állítsuk be, hogy egyenfeszültséget mérjen, és szintén a nagyobb méréshatárral kezdjük a mérést!

59


■■ Nem mindegy, hogy a berendezés melyik csatlakozójához kapcsoljuk az egyes vezetékeket! ■■ A kapcsoló bekapcsolása előtt győződjünk meg arról, hogy mindent helyesen csatlakoztattunk! ■■ A voltmérőt mindig az 1. feladatban leírt módon kell használni! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A párhuzamosan kapcsolt áramköri egységeken ugyanakkora feszültség esik, ezért a feszültségmérő műszert is párhuzamosan kell a mérendő áramköri szakaszra kötni. A méréshatár beállítására azért van szükség, mert a műszer belső egységein nem eshet akármekkora feszültség. Azért kell nagyon vigyázni, mert a mutató kitérési iránya függ a rákapcsolt feszültség paritásától. A műszer pozitív kapcsát a nagyobb potenciálú helyhez kössük! A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Az áramkörbe a feszültségmérő műszert sorosan vagy párhuzamosan kell kapcsolni? A feszültségmérő műszert párhuzamosan kell bekapcsolni.

60

2. 10 nagy beosztással rendelkezik a feszültségmérő műszer. A méréshatár 40 V. Ha a 3. beosztásnál áll a mutató, mekkora a mért feszültség? Egy beosztáshoz tartozó érték: 40 V : 10 = 4 V. A mutatott feszültség: 3 × 4 V = 12 V. 3. 10 nagy beosztással rendelkezik a feszültségmérő műszer. A méréshatár 100 V. Ha a 4,5 beosztásnál áll a mutató, mekkora a mért feszültség? Egy beosztáshoz tartozó érték: 100 V : 10 = 10 V. A mutatott feszültség: 4,5 × 10 V = 45 V. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: Ha emberbe csap a villám, azonnal meg kell kezdeni az újraélesztését! Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Magyarországon a hálózati feszültség 230 V. Úgy készülnek az elektromos készülékek, hogy csak bizonyos feszültséghatárok között vagy csak bizonyos feszültségen működjenek biztonságosan.

61


Kísérletek az ellenállással Szükséges eszközök

■■ 4 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ elemek, ■■ kapcsoló, ■■ ampermérő, ■■ változtatható ellenállás, ■■ voltmérő, ■■ két különböző értékű ellenállás Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázat segítségével a kapcsolási rajzot! 2. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett mérjük meg az első ellenálláson eső feszültséget és a rajta átfolyó áramerősséget! 3. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett mérjük meg a második ellenálláson eső feszültséget és a rajta átfolyó áramerősséget!


■■ Figyeljünk, hogy az egyes vezetékeket a berendezések megfelelő csatlakozóiba kapcsoljuk! ■■ Mielőtt bekapcsoljuk a kapcsolót, győződjünk meg arról, hogy mindent helyesen csatlakoztattunk! ■■ Szakszerűen alkalmazzuk a műszereket! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben.

63

Magyarázat Egyenes arányosság van az ellenálláson eső feszültség (U) és az ellenálláson átfolyó áram erőssége (I) között. Ez az Ohm-törvény. Az ellenállás mértékegysége az ohm (Ω). Az arányossági tényező U az ellenállás (R). Ohm törvényének matematikai alakja: R = . I A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mekkora az ellenállás, ha 4 A erősségű áram folyik az ellenálláson 20 V feszültség hatására?

R = U / I = 20 V / 4 A = 5 Ω 2. Mekkora a feszültség, ha 5 A erősségű áram folyik a 20 kW ellenállású ellenálláson?

U = R ⋅ I = 20000 Ω ⋅ 5 A = 5 Ω 3. Ha a feszültség 5 V, mekkora áram folyik a 100 ohmos ellenálláson?

I = U / R = 5 V /100 Ω = 0, 05 A Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: Egy országról fontos energiaellátási információ a távfeszültség-hálózatának ismerete. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A változtatható ellenállás segítségével szabályozhatjuk például a hangerőt.

64


Kísérletek a soros kapcsolással Szükséges eszközök

■■ 13 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ feszültségforrás, ■■ kapcsoló, ■■ változtatható ellenállás, ■■ 3 egyforma voltmérő, ■■ két különböző értékű ellenállás Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázatban lévő kapcsolási rajzot! 2. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett olvassuk le a feszültségértékeket a feszültségmérő műszereken! Az adatokat írjuk be az 1. táblázatba! 3. Állítsuk össze a 2. táblázatban lévő kapcsolási rajzot! 4. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett olvassuk le az ampermérő műszereken mutatott áramerősség-értékeket! Az adatokat írjuk be a 2. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Figyeljünk, hogy az egyes vezetékeket a berendezés melyik csatlakozójához kapcsoljuk! ■■ Az áramkörbe a kapcsolót csak kikapcsolt állapotban építsük be! ■■ Szakszerűen kezeljük a műszereket! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A sorosan kapcsolt ellenállásokon eső feszültség összeadódik (Ue = U1 + U2), viszont ugyanolyan erősségű áram folyik (I1 = I2 = Ie).

65

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Sorba kapcsolunk egy 20 ohmos és egy 40 ohmos ellenállást. Mekkora feszültség esik rajtuk, ha 0,2 A az átfolyó áram erőssége? Az ellenállásokon folyó áramok megegyeznek: I1 = I 2 = I e = 0,2 A . Az első ellenálláson eső feszültség: U1 = R1 I1 = 20 W 0,2 A = 4 V . A második ellenálláson eső feszültség: U 2 = R2 I 2 = 40 W 0,2 A = 8 V . 2. Egy 20 ohmos és egy 40 ohmos ellenállást sorba kapcsolunk. Ha a 20 ohmoson 6 V feszültség esik, mekkora feszültség esik a 40 ohmos ellenálláson? Az első ellenálláson I1 = U1 / R1 = 6 V / 20 W = 0,3 A erősségű áram folyik. A soros kapcsolás miatt ugyanekkora áram folyik a második ellenálláson is: I 2 = 0,3 A . A második ellenálláson eső feszültség tehát: U 2 = R2 I 2 = 40 W 0,3 A = 12 V . 3. 40 egyforma ellenállást 230 V hálózati feszültségre sorba kapcsolunk. Mekkora feszültség esik egy ellenállásra? 230 V / 40 = 5,75 V Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A nagyon magas feszültségtől a karácsonyfaizzók sorba kapcsolással védik meg egymást, mert a 230 V hálózati feszültséget felosztják egymás között.

66


Kísérletek a párhuzamos kapcsolással Szükséges eszközök

■■ 13 megfelelő csatlakozóval rendelkező vezeték, ■■ feszültségforrás, ■■ kapcsoló, ■■ változtatható ellenállás, ■■ 3 egyforma voltmérő, ■■ két különböző értékű ellenállás Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázatban lévő kapcsolási rajzot! 2. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett olvassuk le a feszültségmérő műszereken mutatott feszültségértékeket! Az adatokat írjuk be az 1. táblázatba! 3. Állítsuk össze a 2. táblázatban lévő kapcsolási rajzot! 4. A változtatható ellenállás különböző értékei mellett olvassuk le az ampermérő műszereken mutatott áramerősség-értékeket! Az eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Figyeljünk, hogy az egyes vezetékeket a berendezés melyik csatlakozásához kapcsoljuk! ■■ A kapcsolót csak kikapcsolt állapotban építsük be az áramkörbe! ■■ Szakszerűen kezeljük a műszereket! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat A párhuzamosan kapcsolt ellenállásokon folyó áram összeadódik (Ie = I1 + I2), és ugyanakkora feszültség esik rajtuk (U1 = U2 = Ue).

67

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Mekkora az eredő áramerősség, ha 2 A és 3 A erősségű áram folyik a párhuzamosan kapcsolt ellenállásokon? Párhuzamos kapcsolásnál az áramok összeadódnak: I e = I1 + I 2 = 2 A + 4 A = 6 A . 2. Párhuzamosan kapcsolunk 40 W-os és 60 W-os ellenállást. Mekkora áram folyik a 60 W-os ellenálláson, ha a 40 W-os ellenálláson 0,3 A erősségű folyik? Az első ellenálláson eső feszültség: U1 = R1 I1 = 40 W 0,3 A = 12 V . A második ellenálláson szintén 12 V feszültség esik, hiszen párhuzamos a kapcsolás. Így a második ellenálláson folyó áram: I 2 = U 2 / R2 = 12 V / 60W = 0,2 A . 3. Mekkora áram folyik egy ellenálláson, ha 4 A erősségű áramot eresztünk rá 10 egyforma, párhuzamosan kapcsolt ellenállásra? 4 A / 10 = 0,4 A Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A háztartásokban a konnektorok párhuzamos kapcsolásúak, hiszen így eshet minden eszközön 230 V feszültség. Az egyes eszközökön folyó áram összeadódik. A biztosíték arról gondoskodik, hogy ne folyhasson a vezetékeken túl nagy áram.

68


Kísérletek az állandó mágnesekkel Szükséges eszközök

■■ iránytű, ■■ 2 rúdmágnes, ■■ alkoholos filc, ■■ 1 patkómágnes,

■■ több kis iránytű, ■■ fekete és piros ceruza, ■■ üveglap, ■■ vasreszelék

Kísérletleírás 1. Térkép segítségével állapítsuk meg, hogy a teremben merre van észak! Rajzoljuk le az 1. táblá zatba a terem alaprajzát és az északi irányt! 2. Állapítsuk meg, hogy az iránytű melyik fele mutat észak felé! Megfigyeléseinket írjuk le az 1. táblázatba! 3. Állapítsuk meg a két rúdmágnes pólusait az iránytű segítségével! Írjuk rá a mágnesek végére alkoholos filctollal, hogy milyen pólusúak! Amelyik felé az iránytű északi pólusa mutat, az a déli (D) pólus, amelyik felé pedig az iránytű déli pólusa mutat, az az északi (É) pólus. Nézzük meg, hogy a rúdmágnesek pólusai hogyan hatnak egymásra! Tapasztalatainkat írjuk le az 1. táblázatba! 4. Rajzoljuk le a 2. táblázatba vonalak (erővonalak) segítségével, hogy szerintünk hogy néz ki a mágneses tér, miután letapogattuk iránytű segítségével a rúdmágnes és patkómágnes körüli mágneses teret! Fekete ceruzával dolgozzunk! 5. Rakjunk üveglapot a rúdmágnesre, majd a patkómágnesre, és szórjunk rá apránként vasreszeléket! Hagyjuk a vasreszeléket elrendeződni! A vasreszelék által kirajzolt erővonalábrákat rajzoljuk le piros ceruzával a 2. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A mágnesek törékenyek! ■■ A vasreszelék durva anyag, vigyázzunk vele! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Az állandó mágnest permanens mágnesnek nevezzük. A vastárgyak jól mágnesezhetők, ezért a permanens mágnest általában vasból készítik. A mágnesek körül kialakult mágneses mező az iránytűt jó megfigyelhető rendszer alapján forgatja el, így a mágneses mező erővonalrendszerrel szemléltethető. 69

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Az Északi-sarkra mutat az iránytű északi pólusa. Melyik pólusa lehet ott a Föld mágneses terének? Az Északi-sarkon a Föld mágneses terének északi pólusa található. 2. Megközelítőleg milyenek a mágneses erővonalak a patkómágnesek szárai között? Párhuzamosak. 3. Egészítsd ki a következő mondatot! A mágnesek azonos pólusai taszítják egymást, a különböző pólusai pedig vonzzák egymást. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A madarak a Föld mágneses tere alapján tájékozódnak Földrajz: A Földnek is van mágneses tere Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A Napból jövő töltött részecskék gyilkos sugárzását a Föld mágneses tere téríti el. Az ember tájékozódásra használja a Föld mágneses terét.

70


Kísérletek az anyaggal és a mágneses terekkel Szükséges eszközök

■■ sokféle tárgy (pl. réz-, vas-, fa-, bakelit-, alumínium-, műanyag rúd, rongydarab, szőrme stb.),

■■ rúdmágnes, ■■ fogó, ■■ gombostűk, ■■ gyertya,

■■ gyufa, ■■ nem mágneses vas, ■■ lágyvas rúd, ■■ vasreszelék, ■■ két egyforma vasrúd, az egyik mágneses, a másik nem az

Kísérletleírás 1. A rúdmágnessel próbáljuk meg felemelni a tárgyakat! Milyen anyagokat sikerült felemelni? Karikázzuk be vagy írjuk be az 1. táblázatba azokat az anyagokat, amelyekre hat a mágnes, és amelyekre nem! 2. Fogó segítségével közelítsük a gombostűt egy vastárgyhoz! Mutassuk ki, hogy nem rendelkezik mágneses tulajdonsággal! Aztán a gombostűt többször simítsuk végig a rúdmágnesen! Vigyázzunk, ne érintsük meg a fogóval a mágnest! Nem mágneses vashoz tapasztva mutassuk meg, hogy a gombostű mágneses lett! 3. A bemágnesezett gombostűt fogóval tartsuk gyertya lángja fölé! A tű épphogy csak izzon fel! Ha lehűlt, nem mágneses vashoz érintve mutassuk meg, hogy elveszítette a mágneses tulajdonságát! 4. A lágyvas rudat tartsuk vasreszelékes tálba! A kilógó végéhez rúdmágnest érintve kisebb vasreszelékkupac emelhető ki a lágyvas segítségével. A mágnes elvétele után a reszelék leesik. A lágyvas a mágneses tér megszűnése után elveszíti a mágneses tulajdonságát. 5. Állapítsuk meg, hogy két egyforma vasrúd közül melyik permanens mágnes, és melyik nem! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A mágnesrúddal csak a kísérleti tárgyakhoz érjünk! ■■ A mágnesek törékenyek! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben.

71

Magyarázat A mágneses térben az anyagok viselkedése megváltozik. Az anyagok többségénél a mágneses jelenségek gyengék, alig észlelhetők. A mágneses jelenségek látványosak a ferromágneses anyagoknál. Ilyen ferromágneses anyag a vas vagy az acél. A mágnestől elválasztva a vastárgyak egy része még megőrzi mágneses tulajdonságát, maga is permanens mágnes lesz, másik részük, az úgynevezett lágyvasak pedig elveszítik a mágneses tulajdonságukat, és nem alakulnak permanens mágnessé. A permanens mágnesek bizonyos hőmérsékletre felmelegítve elveszítik mágneses tulajdonságukat, ez a Curie-pont. A két mágneses pólus a rúdmágnes két végén található. Ott a legerősebb a mágneses tér, a mágnes közepén pedig gyenge. Ezt a jelenséget lehet felhasználni az 5. feladat megoldásánál.

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Keress még ferromágneses anyagot az interneten! Pl. a kobalt. 2. Mondj két eljárást, amellyel demagnetizálni tudunk egy mágneses tárgyat! Curie-pont fölé melegítjük. Ellentétes pólusú, nagyon erős mágneses térbe helyezzük. 3. A hűtőszekrény ajtaja mágneszáras, de az ajtót műanyag csík szegélyezi. Hogyan záródik a hűtőszekrény? A műanyagba mágneses tulajdonságú vasport kevertek. Tantárgyközi kapcsolódások Földrajz: Bizonyos vastartalmú kőzetek mágneses tulajdonságúak, ezért az ilyen ércet tartalmazó hegyek között nem használható az iránytű. A Föld mágneses pólusainak időközönkénti felcserélődésére bizonyíték az Atlanti-óceán fenekének ellentétesen mágneses tulajdonsága

72

Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A permanens mágnes könnyen kárt is okozhat, pl. módosulhat az acél fogaskerekeket tartalmazó karóra működése, vagy a mágnescsíkot tartalmazó kártya is tönkremehet.

73


Kísérletek az elektromágnessel Szükséges eszközök

■■ iránytű, ■■ 3 különböző menetszámú tekercs, ■■ vasmag, ■■ 5 vezeték megfelelő csatlakozókkal, ■■ ampermérő,

■■ feszültségforrás, ■■ változtatható ellenállás (nem lenullázható), ■■ kapcsoló, ■■ vasgolyó, ■■ habszivacs

Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázatban található kapcsolást! Úgy állítsuk az asztalon a tekercset, hogy az északi irányba mutató iránytű a tekercs tengelyére merőlegesen álljon! a) Kapcsoljuk be az áramkört! Észrevételeinket írjuk le az 1. táblázatba! b) Az áramkör kikapcsolása után fordítsuk meg a feszültségforrás csatlakozóit, ezáltal az áramirányt fordítjuk meg! Kapcsoljuk be az áramkört! Észrevételeinket írjuk le az 1. táblázatba! 2. Kapcsoljuk be az áramkört! A változtatható ellenállás beállításával érjük el a lehető legkisebb áramot! Az iránytűt helyezzük a tekercs belsejétől olyannyira távol, hogy éppen elforduljon a tekercs mágneses hatására! Növeljük a tekercsen átfolyó áram erősségét a változtatható ellenállás állításával! Figyeljük meg, hogy milyen kapcsolat áll fenn az áramerősség és az iránytű elfordulása között! Írjuk le a 2. táblázatba az észrevételeinket! 3. Mérjük meg három különböző menetszámú tekercsnél a legnagyobb és a legkisebb áram erősségét az iránytű elfordulása és a tekercs menetszáma közötti kapcsolat feltárásához! A közös tartományból válasszunk ki egy értéket, mert ezt fogjuk mindegyik tekercsnél beállítani! A legkisebb menetszámú tekercsnél állítsuk be a kiválasztott áramerősség értékét! Majd vigyük olyan messze az iránytűt a belsejétől, hogy pont elforduljon! Cseréljük ki a tekercset a nagyobb menetszámú tekercsekre az iránytű helyben hagyása mellett, majd ezeknél is állítsuk be ugyanazt az áramerősség-értéket! Mit figyelünk meg? Írjuk be a 3. táblázatba a mérési adatokat! 4. Ha vasmagot helyezünk a tekercs belsejébe, elektromágnest kapunk. Rakjuk össze a 4. táblázatban látható rajzot! Emeljük fel a vasgolyót a vasmagos tekercs segítségével, miután bekapcsoltuk a kapcsolót! Vigyük a habszivacs fölé, és kapcsoljuk ki az áramkört! Megfigyeléseinket írjuk le a 4. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ A mágnessel felemelt vasgolyót csak a habszivacsra ejtsük rá! ■■ Tartsuk be az áramkör építésére vonatkozó szabályokat! 75

Tapasztalat Megfigyeléseink és a mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Mágneses tér alakul ki az áramjárta vezető körül. Ha a szigetelt réz vagy valamilyen más vezető anyagból készült vezetéket feltekercseljük, tekercset kapunk. Az áramjárta tekercs belsejében mágneses tér alakul ki. A tekercs egyik jelentősége abban rejlik, hogy elveszíti a mágneses tulajdonságát az áram megszűnése után. Ha a tekercs belsejében csak levegő található, akkor az légmagos tekercs. Vasmagos tekercset vagy elektromágnest akkor kapunk, ha lágyvasat teszünk a tekercs belsejébe.

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Miért előnyösebb a permanens mágnesnél az elektromágnes? Egyrészt, mert megszüntethető mágneses tér alakul ki az elektromágnesben, másrészt a permanens mágnesénél sokkal erősebb mágnes hozható létre az elektromágnessel. 2. A vasmag lágyvasból készül. Miért? A lágyvas mágneses tulajdonsága a mágneses térrel együtt megszűnik. 3. Hol találkozhatsz a környezetedben elektromágnessel? Elektromágnest tartalmaz a mágneszár, a villanymotor, a csengő stb. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik A részecskegyorsítókban hatalmas mágnesekkel kényszerítik a megfelelő pályára az elektromosan töltött részecskéket.

76


Kísérletek az elektromotorral és a generátorral Szükséges eszközök

■■ egyenáramú elektromotor működőképes modellje,

■■ feszültségforrás,

■■ kapcsoló, ■■ 3 vezeték, ■■ multiméter (ampermérő)

Kísérletleírás 1. Keressük meg az elektromos motor legfontosabb részeit az 1. táblázatban található rajz alapján! Ha egy alkatrész megvan, pipáljuk ki a rajzon! 2. Kössük rá az elektromotort egy kapcsoló közbeiktatásával egy megfelelő feszültségforrásra! Tanulmányozzuk az elektromos motort a bekapcsolása után! 3. A feszültségforrás helyett ampermérő műszert kapcsoljuk az áramkörbe! Forgassuk meg kézzel a motor forgórészét! Mi történik? Megfigyeléseinket írjuk be az 1. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Az áramkörbe kikapcsolt állapotban építsük be a kapcsolót! ■■ A motorhoz csak kikapcsolt állapotban nyúljunk! ■■ Tartsuk be az áramkörrel kapcsolatos biztonsági szabályokat! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Az elektromotor az elektromos energiát alakítja át forgási energiává. Az egyenáramú motor forgórésze elektromágnes, amely permanens mágnes által létrehozott mágneses térben forog. A tengelyen lévő csúszó érintkező révén kap áramot az elektromágnes. Adott áramirány mellett a forgórész két vége eltérő mágneses pólusú lesz. A forgórész pólusait a permanens mágnes ellentétes pólusai magához vonzzák, és amikor odafordul, a forgórészen a csúszó érintkezőn lévő szakadás miatt az áramirány felcserélődik, megváltozik a forgórész mágneses pólusa, így a másik pólus felé fordul a forgórész, ahol majd újra felcserélődnek a forgórész pólusai.

77

Mechanikusan forgatva a motor forgórészét, a motor két kapcsán váltakozó feszültség keletkezik, mivel a mágneses térben mozgó vezeték két vége között feszültség indukálódik. A berendezés ilyenkor generátorként viselkedik, vagyis a mechanikai energiát elektromos energiává alakítja át. A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Sorolj fel elektromotoros háztartási gépeket! Pl. ventilátor, turmixgép, hajszárító, fűnyíró gép stb. 2. Sorolj fel olyan közlekedési eszközöket, amelyeket elektromotor hajt! Elektromos autó, vonat, villamos, trolibusz stb. 3. Milyen jelenség az indukció? A mágneses térre merőlegesen álló és a térre merőlegesen mozgó vezeték végén feszültség jelenik meg. Tantárgyközi kapcsolódások Biológia: A kórházak tartalék áramkörei generátorokról működnek. Az autók többségében generátor tölti fel az akkumulátort Földrajz: Erőművek generátorai Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az elektromotor része az életünknek, megtalálható a közlekedési eszközökben, játékokban, háztartási gépekben. Nem szennyezi a környezetet és nem zajos. Ha azt szélerőművekkel, vízerőművekkel állítjuk elő, az elektromotort működtető elektromos áram előállítása is lehet környezetbarát.

78


Kísérletek a transzformátorral Szükséges eszközök

■■ 2 db váltóáramú ampermérő, ■■ transzformátor közös vasmaggal és cserélhető tekercsekkel (legalább 4 tekercs, közülük 3 különböző menetszámú),

■■ kapcsoló, ■■ váltakozó feszültségforrás, ■■ 7 vezeték a megfelelő csatlakozókkal Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázatban található kapcsolást! Kapcsoljunk transzformátor primer tekercsére egyenfeszültség-forrást! Kössünk egy ampermérő műszert a szekunder tekercsre! a) Kapcsoljuk be az áramkört! b) Hagyjuk az egyenáramot folyni! c) Kapcsoljuk ki az áramkört! A kísérletek közben figyeljük meg a szekunder tekercsre kötött ampermérőt! Észrevételeinket írjuk le az 1. táblázatba! 2. Kapcsoljunk a transzformátor ismert menetszámú (Np) primer tekercsére váltakozó feszültségforrást! Mérjük meg a feszültség nagyságát (Up) váltakozó feszültség mérésére szolgáló voltmérővel! Az ismert menetszámú (Nsz) szekunder tekercsre kapcsoljunk váltakozó feszültségű voltmérőt! Mérjük meg a feszültséget (Usz)! Különböző menetszámú tekercsek cserélgetésével ismételjük meg a kísérletet háromszor! A leolvasott eredményeket írjuk be a 2. táblázatba! 3. Kapcsoljunk váltakozó feszültségforrást a transzformátor ismert menetszámú (Np) primer tekercsére, és mérjük meg a feszültség nagyságát (Ip) váltakozó áram mérésére szolgáló ampermérővel! Kapcsoljunk váltakozó áram mérésére szolgáló ampermérőt az ismert menetszámú (Nsz) szekunder tekercsre, és mérjük meg az áramot (Isz)! Különböző menetszámú tekercsek cserélgetésével ismételjük meg a kísérletet háromszor! A mérési eredményeinket írjuk be a 3. táblázatba! Lehetséges hibák és veszélyek

■■ Szakszerűen használjuk a műszereket! ■■ Az áramkör összeállításánál ügyeljünk az alapvető szabályokra! Tapasztalat A mérési eredmények alapján töltsük ki a táblázatokat a tanulói munkafüzetben. 79

Magyarázat A transzformátor a váltakozó feszültség értékének megváltoztatását segíti. Három nagyobb részből áll: primer tekercsből, szekunder tekercsből és a közös zárt vasmagból. Rétegelt, vagyis szigetelővel összeragasztott lágyvas lemezekből áll. Az indukció jelenségén alapul a transzformátor működése. Az első tekercsben váltakozó mágneses teret kelt a váltakozó feszültségforrás, amely a zárt vasmag révén eljut a második tekercs belsejébe. A második tekercs belsejében lévő váltakozó mágneses tér a tekercsben váltakozó feszültséget generál. Bár a feszültségtranszformálás folyamata bonyolult a feszültség váltakozása miatt, és sok mindentől függ, jó közelítéssel megállapítható a feszültségek és a tekercsek menetszáma közötti egyenes arányosság: U sz N sz . = Up Np Fordított arányosság figyelhető meg a tekercseken folyó áram és a menetszámuk között: I sz N p . = I p N sz

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Fel szeretnénk transzformálni 40 V váltakozó feszültséget 400 V-ra. Mekkora legyen a szekunder és a primer tekercs menetszámának aránya? N sz U sz 200 V = = = 10 . A két szekunder és primer tekercs aránya 10. N p U p 20 V 2. Le szeretnénk transzformálni 40 V feszültséget 3 V-ra. Amennyiben a primer tekercs menetszáma 1200, mekkora legyen a szekunder tekercs menetszáma? N sz U sz = Np Up N 3V Behelyettesítve az adatokat: sz = . 1200 20 V N sz = 180 A szekunder tekercs menetszáma 180. 80

3. A primer áram 0,06 A volt a 2. feladatban. Mekkora a szekunder áram? I sz N p = I p N sz Behelyettesítve az adatokat:

I sz 1200 = . 0,03 A 180

A szekunder áram tehát 2 A. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Az elektromos áramot erőművek állítják elő, sok száz kilométerre a fogyasztóktól. Az elektromos áramot a lehető legkevesebb veszteséggel kell hatalmas távolságokra eljuttatni. Az elektromos áram erősségének négyzetétől függ az elektromos veszteség. Az elektromosságot minél kisebb erősségű áram mellett kell szállítani. Ezért transzformálják fel a feszültséget, mert akkor csökken az elektromos áram nagysága.

81


Kísérletek a távkapcsolóval Szükséges eszközök

■■ 6 vezeték, ■■ távkapcsoló, ■■ kapcsoló, ■■ Morse-kapcsoló,

■■ izzó, ■■ két feszültségforrás, ■■ villanycsengő modellje

Kísérletleírás 1. Állítsuk össze az 1. táblázatban látható távkapcsolót tartalmazó áramkört! Észrevételeinket írjuk be a táblázatba! 2. Cseréljük ki Morse-kapcsolóra az első áramkör kapcsolóját! A Morse-ábécé rövid (ti) és hosszú (tá) jelekkel írja le a betűket. Például az S betű ti-ti-ti, az O betű pedig tá-tá-tá, így a segélykérő S. O. S. jelzést a ti-ti-ti-tá-tá-tá-ti-ti-ti jelkombinációval küldhetjük el. 3. A 2. feladatban összeállított Morse-távíró modelljét használjuk fel Morse-üzenetek továbbítására úgy, hogy az internet segítségével megkeressük a Morse-ábécét, és a rövid üzeneteinket átkódoljuk rá! 4. Tanulmányozzuk a villanycsengő működését, és mondjuk meg, miért pont a távkapcsolóval összefüggésben került elő ez az eszköz! Lehetséges hibák és veszélyek Tartsuk be az alapvető szabályokat az áramkör összeállításánál! Tapasztalat Megfigyeléseink alapján töltsük ki a táblázatot a tanulói munkafüzetben. Magyarázat Egy olyan, elektromágnest tartalmazó kapcsoló a távkapcsoló, amely bekapcsolt állapotban van az elektromágnes működése közben. Ha az elektromágnes nem működik, akkor egy rugó lerántja az érintkezőt, így kapcsolva ki a kapcsolót. Az elektromágnest több száz kilométer távolságról is kibe lehet kapcsolni, ezért hívják a berendezést távkapcsolónak. Az elektromos csengő is az elektromágnes kapcsolgató hatását használja ki, amikor a bekapcsolt áramkör miatt az elektromágnes a csengő ütőjét magához rántja, majd az megüti a harangot, de eközben megszakad az áramkör és kikapcsol a mágnes. Egy rugó visszarántja az ütőt, de ekkor zárul az áramkör.

83

A tanulói munkafüzetben szereplő önellenőrző kérdések és feladatok megoldása 1. Hogy működik a mágneszár? A zár nyelvét egy elektromágnes húzza ki, amelyet nagy távolságról is be lehet kapcsolni. 2. A TÁVKAPCSOLÓ szót kódold le a Morse-ábécé segítségével! |-|.--.-|...-|-.-|.-|.--.|-.-.|...|---|.-..|---| 3. Hol használnak elektromos csengőt? Az iskolai szünet-, illetve órakezdet jelzője. Lakáscsengő. Vészcsengő. Mindennapi környezetünkben megfigyelhető jelenségek és környezetvédelmi vonatkozásaik Távkapcsoló segítségével irányítják a gyárak és erőművek vezérlőterméből a berendezések működését. Távkapcsolókkal irányítják a vasúti közlekedésben is a váltókat és jelzőberendezéseket.

84

Szaktanári segédlet Fizika kísérletekhez Az általános iskolák számára

Recommend Documents