Fizika 8. munkafüzet

A TERM ESZEIRŐL TIZENÉVESEKNEK

’S'

FIZIKA

m u n k a f ü z e t

Elektromosságtan,

fénytan

9., VÁLTOZATLAN KIADAS

S ze rző k :

BÜNIFERT DOM ONKOSNÉ DR.

főiskolai docens

DR. HALÁSZ TIBOR

DR. KÖVESDI KATALIN

DR. MISKOLCZI JÓZSEFNÉ

gyakorló iskolai szakvezető tanár

M OLNÁR GYÖRG YNÉ DR.

főiskolai docens

DR. SÓS KATALIN PhD

főiskolai adjunktus B írá ló :

HORVÁTHNÉ FAZEKAS ERIKA

gyakorló iskolai vezetőtanár

K irendelt szakértők: Ahrahám Jtdianna, dr. R adnóti Katalin, Szokolai Tibor

*

B orítóterv: Deák Ferenc • A hrák: Szentinuai Péter

KERETTANTERV:

MOZAIK Kerettiintervrendszer 17/2004 (V. 20.)OM rendelet OM Keicíumterv 17/2004 (V. 20.) OM rendelet

Minden jog fenntartva, beleértve a sokszorosítás, n inű bővített.

Ille tv e rö v id íte tt v á lto z a ta k ia d á sá n a k j o g á t is. A k ia d ó írásb eli e n g e d é ly e n é lk ü l se m a te lje s m ű . se m a n n ak ré s z e s e m m ifé le f o n n á b a n nem s o k s z o ro s íth a tó .

i m a g y a r

ENGEDÉLYSZÁM: KHF/3608-13/2009

ISBN 978 963 697 446 6

KEDVES NYOLCADIKOSOK!

A z elektrom osságtan a fizika egyik legérdekesebb és legfontosabb fejezete. M a mái' nem nélkülözheti senki az elektrom osságtan alapism ereteinek tudását és azok elemi szintű alkalm azását. Ez a m unkafüzei hozzásegít benneteket ahhoz is, hogy észreve- gyétek, az az igazán hasznos tudás, am it alkalm azni tudtok.

A m unkafüzet K ÍSÉRLETEZZÜ N K ! cím ű része az iskolai m unkát segíti, haszná­ latával m egtanulhattok csoportban dolgozni, ami döntő fontosságú szem élyiségetek kialakulása és így a felnőttkori m unkakapcsolatok szem pontjából is. A csoportm unka lehetőségére azzal hívjuk fel a figyelm eteket, hogy a feladatok elvégzé.sére többes szám ban szólítunk fel benneteket. Fontos, hogy a közösen végzendő m unkát előre ter­ vezzétek meg: döntsctek el a m unkavégzés egym ást követő lépeseit (pl. az eszközök összekapcsolása, a m érőm űszerek leolvasása, a mérési eredm ények feljegyzése, a szá­ m olás elvégzése, a végeredm ény értékelése stb.), állapodjatok m eg, m elyiket ki végzi. Figyeljetek a n a is, hogy a munka különböző típusú lépéseinek elvégzése ne m indig ugyanannak legyen a feladata. Am it lehet (pl. számolás, rajzolás), mindenki külön, önál­ lóan végezze el és a közös munkából ne m aradjon ki senki.

A m unkafüzet m ásodik fejezete a M ÉRJ, SZÁM OLJ. G YAK O RO LJ! az otthoni munkát segíti. Ezekkel ellenőrizheted, hogy tudod-e, értec-e, begyakoroltad-e, tudod- € alkalm azni az aktuális tananyagot és ezzel is felkészülhetsz a tém azáró dolgozat sike­ res m egírására. A kötelező tananyagot m eghaladó ism ereteket igénylő feladatokat '•-gal jeleltü k .

A N É Z Z U TÁN A! cím ű harm adik fejezettel iu ra szerelnénk felhívni a figyelm edet, hogy a mai korszem lehetőségek az iskolán kívüli ism eretszerzésnek .sokféle módját biztosítják szám odra. Ilyen például az internet és a könyvtár használata is. Ezek segítségével m egerősítheted, kibővítheted az iskolában tanultakat és kielégítheted kíváncsiságodat nagyon széles teióiletről.

Reméljük, hogy ez a munkafüzet is jól szolgálja majd alkalmazni képes tudásod bő­ vülését.

a Szerzők

X A

A) KÍSÉRLETEZZÜNK!

I. ELEK TRO M O S A LA PJELEN SEG EK ,

ÁRAM ERŐSSÉG, FESZÜLTSÉG

1. Egyszerű áram köri kapcsolások

Tervezzétek m eg a következő feladat végiehajtásának lépéseit, majd végezzétek el a kísérletet! 1.1. Á llítsatok össze záil áram köröket:

- zsebtelepből, zsebizzóból és két vezetékből;

- zsebtelepből, zsebizzóból, kapcsolóból és három vezetékből.

1.2. Tanulm ányozd önállóan a leggyakrabban használt kapcsolási jeleket, és készítsd el az 1.1. pontban összeállított áram körök kapcsolási rajzál!

izzólám pa: izzólám pa viiágít:

kapcsoló nyitva: kapcsoló zárva: — 0 0—

elem:

- ^ \ t - telep: h i i It

elektrom os csengő: hálózati áiarr.forrás: — O o—

elektrom otor: —c(M)3— tetszés szerinti fogyasztó: H 1

2. Az áramerősség mérése

Teivezzélek meg a következő feladatok végiehajlásának lépéseit,és végezzétek el a kísérletet! 2.1. Állítsátok össze az ábra szerinti kapcsolást! K apcsoljátok az am pem iérőt az áram kör­ ben három különböző helyre! H atáiozzátok meg az áiam erősséget m indhárom esetben! Hasonh'tsátok össze a mért áiam erosségeket!

<A )--- ^ /. /l = /l ... .... A ; I2 — h .../3. A ; / i — A. h h

2.2. K észítsetek sorosan kapcsolt zsebizzóval és kaiácsonyfaizzóval áram kört! M érjétek meg az áram kör több pontján az áram erősséget! Hasonlítsátok össze a mérési eredm é­ nyeket! k /-> / \ ■ö—ö- _{1 1 1} / | = ...A ; I2 = ...A ; = ...A,' I4 = ... A. / | ... h ... h ...

U-2.3. Kapcsoljatok zsebizzót és karácsonyfaizzót párhuzam osan zsebtelepre! M érjétek meg az ábrán feltüntetett helyeken az áram erősségeket, és hasonlítsátok össze a mérési eredm ényeket! / = ... A ; / /

...

... /,

5

3. A feszültség mérése

Tervezzétek meg a következő feladatok végiehajtásának lépéseit, és végezzétek el a kísérletet 3.1. Kapcsoljatok zsebtelepre egy zsebizzót, m ajd egy karácNonyfaizzót, és m érjétek meg

m indkét izzó kivezetései közötti feszültséget!

1 I I

I I I

3.2. Kapcsoljatok zsebtelepre sorosan zsebizzót és karácsonyfaizzót!

U,

r ®

TH-I TH-I TH-I

- M érjétek m eg a két izzó kivezetésein

a feszültséget!

Uy = V; t / , = V.

- M érjétek meg az áram forrás kivezeté­ sei közötti feszültséget!

í / = V.

— Hasonlítsátok össze a mérési eredm é­ nyeket!

V í;,;

V Ui\

V (/, + t/2.

3.3. Kapcsoljatok zsebtelepre párhuzam osan zsebizzót és kaiácsonyfaizzót! M érjétek meg az ábrán feltüntetett helyeken a feszültségeket! Végezzetek összehasonlítást!

.U. L/

r - ( y A

—

H I

ll-<y>

II. AZ ELEKTROMOS ELLENÁLLÁS.

AZ EGYENÁRAM HATÁSAI

1. Az elektromos ellenállás. Ohm törvénye. Az egyenáram hatásai

Tei'vezzétek meg a következő feladatok végiehajtásának lépéseit,és végezzétek el a kísérletet! 1.1. K apcsoljatok ugyanazon zsebtelepre egym ást követően két különböző fogya.sztót!

Az áram erősség mérése alapján döntsélek el. m elyik fogyasztó akadályozza nagyobb m értékben az elektronok áramlását!

í/, = í /2; / 1 —... A; h —... A; f i ... h

Ó ZD

! I >

Tehát a ...job b an akadályozza az elektronok áram lását. mint a ...

1.2. M érjétek m eg, hogy k ülönböző feszü ltség ű áramforrá>;ok e setén az áram körben m ekkora erősségű áram folyik át ugyanazon a fogyasztón!

1. 2. 3.

t /( V ) / ( A )

U í \ '

/ U ,

C seréljétek ki a fogyasztót egy, az előbbitől különbözőre! Ism ételjétek m eg ezzel is a mérést! 1. 2. 3. U { \ ) / ( A ) c / r v ' / U ,

V álaszoljatok önállóan a következő kérdésekre:

- M elyik fogyasztónál kisebb az áram erősség ugyanakkora feszültség esetén?

~ M elyik fogyasztó akadályozza nagyobb m éilékben az elektronok áram lását?

U

- M elyik fogyasztónál nagyobb az — h á n y a d o s? ...

- M elyik fogyasztónak nagyobb az elektrom os ellenállása? / ? j .../?2

-2. E le k tro m o s m u n k a és teljesítm én y (M érési g y a k o rla t)

Tervezzétek meg a következő feladatok végrehajtásának lépéseit, és végezzétek el a kísérletet! 2.1. M érjétek m eg egy fogyasztó kivezetésein a feszültséget és a fogyasztón áthaladó áram

erősségét!

A mérési eredményekből állcipítsd meg önállóan a fogyasztó ellenállását, a teljesítményi és az elektrom os munkát! A fogyasztó üzem eltetésének időtartam át tekintsük úgy. m intha /j = 5 min = 300 s lenne.

Ui

Ri

Pl

2.2. Kapcsoljátok az előbbi fogyasztót kisebb feszültségű áiam fonáshoz! Ism ét mérjelek és szám oljatok a 2.1. feladatnak m egfelelően! ( h = 5 min)

- H asonlítsd össze a két táblázat m egfelelő adatait!

- Mi az eltérés oka?

Ü2

h

Ri

Pl

III. AZ ELEK TRO M Á G N ESES INDUKCIÓ.

A VÁLTAKOZÓ ÁRAM

1. o) Kapcsoljatok egy tekercs kivezetéséhez am peiinéről! (Minden részfeladat elvégzése után rajzold be az am perm érő m utatóját a m egfelelő helyre!)

H elyezzünk a tekercsbe egy rúdm ágnest, m ajd hagyjuk benne nyugalom ban! M indenki végezze el ezt -a kísérletet és figyelje m eg az eredm ényt!

- Jelez-e áiam ot az am perm érő m utatója, am ikor rákapcsoltuk a tekercsre? ...

M i é i t ? ...

- M it tapasztalunk a m ágnesrúd tekercsbe helyezése k ö z b e n ? ...

- Jelez-e áram ot az am perm érő m utatója, am ikor a iíjdm ágnes nyugalom ban van a te k e rc s b e n ? ...

< = «

h) H úzzuk ki a tekercsből a lúdm ágnest! Ezt is végezze el mindenki!

- Mit tapasztalunk a rúdm ágnes kihúzása k ö z b e n ? ...

- Mi változott a tekercs belsejében a inídmágnes m ozgatása közben?

- A z (i) és h) feladatnál m ikor jelzett áram ot az am perm érő?

c) Helyezzünk egy tekercsbe áram fon ásra kapcsolt hengeres elektrom ágnest!

3 L

í

< í = í >

- M it tapasztalunk a mágnes m ozgása közben?

— Jelez-e áram ot az am perm érő, am ikor az elektrom ágnes nyugalom ban van?

Mit tapasztalunk, ha a tekercsben nyugvó elektrom ágnes áram körét megszakítjuk, majd ism ét zárjuk?

- Mi változott a tekercs belsejében a v) feladatnak 1. és 3. részében?

A z a), h) és c) kísérletek alapján fogalm azzuk meg, hogy m ikor jelzett elektro­ mos áiam ot a tekercsre kapcsolt am perm érő! Mi volt a közös ezekben a kísérle­ tekben?

d) A rúdm ágnest a tekercsbs helyezésekor és kihúzásakor m ozgassuk gyorsabban!

- A lassúbb m ozgatáshoz képest m it jelez a tekercs kivezetéseire kapcsolt amper- merő?

Mit jelez az ampermérő akkor, ha nem egy. hanem kát m ágnesm dat (azonos pólu­ saikkal egy irányban összefogva) ugyanúgy mozgatva helyezünk a tekercsbe?

Hogyan változik a tekercs belsejében a m ágneses mezó. ha a nádmágnest gyor­ sabban m ozgatjuk, vagy erősebb m ágnest ugyanúgy m ozgatunk a tekercsben?

e) K a p cso lju n k so rb a k ü lö n b ö ző m en etszám ú tek e rcsek e t és egy am p erm érő t!

M ozgassuk ugyanazt a m ágnest ugyanakkora sebességgel egym ás után m indegyik tekercsben. Közben figyeljük az am perm érőt. M it tapasztalunk?

— A d ) és e) kísérlet alapján fogalm azzuk m eg, hogy mitől függ a tekercsben folyó elektrom os áram e rő s sé g e !... - Mitől függ az indukált feszültség n a g y sá g a ? ...

IV. FÉNYTAN

1. A domború lencse képalkotása

1.1. Vizsgáljuk m eg a dom boní lencse képalkotását optikai pádon! A tárgy helyét a rajz m u­ tatja.

- K eressük m eg a táigy éles képét az ernyő helyének változtatásával! - Rajzold le a tárgy képét a tulajdonságok figyelem bevételével!

(N agyság, állás, képtávolság.) ít) y ---H----í ----

H---C)

A

±

-M-V

1.2. Helyezzünk egy tárgyat a dom boni lencsétől különböző távolságokra! - Szerkeszd m eg egy adott A pontjának A ' képét! Rajzold m eg a képet!

A .. 4 --- M--- 1 M---b) _A

l i

-M-C)

1

I I

A A

B) MERJ, SZÁMOLJ, GYAKOROLJ!

I. ELEK TRO M O S A LA PJELEN SÉG EK .

ÁRAM ERŐSSÉG, FESZÜLTSÉG

1. Az elektromos alapjelenségek

1.1. Nevezd m eg az anyag elektrom os tulajdonságú alkotóelemeit!

1.2. Mi az oka a testek elektrom os állapotának?

1.3. Mi jellem ző az elektrom osan sem leges testre?

1.4. Egy elektroszkóp negatív töltésű.

a) M it jelen i ez?

b) Ezt az elektroszkópot m egérintjük egy fém pálcával. Mi történik?

Mi a m agyaiázata?

v) Elveszíti-e töltését ez az elektroszkóp, ha m űanyag rúddal érintjük meg?

2. Elektromos áram , áramkör. Az áramerősség és mérése.

Fogyasztók kapcsolása

2.1. Készítsd el annak az áram körnek a kapcsolási rajzát, m elynek részei: zsebizzó.

zsebtelep, kapcsoló és

áram erósség-m éró!

Jelöld az elektronok áiamlásának irányát! 2.2. Végezd el az alábbi átváltásokat!

1 A = ...mA; 2.5 A = ...mA; 0.17 A = ...mA; I mA = ...A; 4255 mA = ...A; 18 mA = ...A.

2 3 . írd be a táblázat hiányzó adatait! <0

A m ennyiség neve jele m értékegysége kiszám ítása

átáram lott töltés áram erősség áram lási idő

h)

Q i O /( s ) / ( A ) c) Q iC ) /( s ) / ( A )

1 1 20 2

10 1 10 5

0.6 1 10 5

2.4. Állapítsd m eg a rajzok alapján a m űszerek m éréshatárát, s a m éit áram erősségeket! (A fekete pontok jelzik a „banándugók” helyét, vagy a m éréshatár kapcsoló állását.)

m éréshatár: ...A; m éréshatár: ... A; m éréshatár: ... A; ^1 = ... A; I2 = ...A; ly - ... A.

13

R ajzold be az am perm érők m utatójának állását az alábbi adatoknak m egfelelően! (Ügyelj a m éréshatárokra!)

2.5. Válaszolj az alábbi kérdésekre! — M it m utat meg az áram erősség?

- Mit jelen t az, hogy I A az áram erősség?

2.6. Rajzold le annak az áramköi nek a kapcsolási rajzát, m elynek részei két fogyasztó, egy zsebtelep, egy kapcsoló, kél áram erősség-m érő. ha:

a) a fogyasztókat sorosan kapcsolod!

b) a fogyasztókat párhuzam osan kapcsolod!

2.7. H asonlítsd össze az áiam erósség-m érők által jelzett áram erősségeket!

2.8. Állapítsd m eg a kapcsolási rajzról, hogy hogyan kapcsoltuk a fogyasztókat!

Melyik fogyasztó működik a kapcsoló zá­ rásakor?

Hasonlítsd össze a három m ém m űszer ál­ tal jelzett áram erősséget!

h.

2.9. Állapítsd m eg a kapcsolási rdjz alapján, hogyan vannak kapcsolva a fogyasztók, ha m indkét kapcsoló zárva van!

M elyik fogyasztó m űködik

- az „A ” kapcsoló z á iá s a k o r? ... - a „B” kapcsoló z á rásak o r? ... - m indkét kapcsoló z á rá s a k o r? ... A három közül melyik áram erősség-m é- rő jelzi a legnagyobb áram eiosséget (ha m indkét kapcsoló zárva van)?

Mi a m agyarázata? 1 11 1. 2.

B

(i) Az izzókat kapcsold sorosan!

H M

-<Á )--- ---(A >

b) Az izzókat párhuzam osan kapcsold!

H l l l r

2.11. Párhuzam os kapcsolásnál miért m utat a főágba kapcsolt am perm érő nagyobb erőssé­ gű áram ot, m int bárm elyik m ellékágban lévő?

2.12. Két párhuzam osan kapcsolt fogyasztó közül az egyikben 0,2 A, a m ásikban 0,5 A az áram erőssége. Hány mA a főágban folyó áram erőssége?

3. Az elektromos feszültség, a feszültség mérése

3.1. írd le a feszültségről, hogy a) mire je lle m z ő ? ... ... h) m it m utat m eg? ... c) mi a j e l e ? ... (l) mi a m érték eg y ség e?.... ... e) pl. m ikor 1 V a feszültség? f ) hogy szám ítható k i ? ...

3.2. írd le az áram erősségről, hogy

a) m ire je lle m z ő ? ... ... h) mit m utat m eg? ... ... c) mi a j e l e ? ...

d) ini a m érték eg y ség e?... p l m i k o r I A a7 ;ír /jm e r o s s é g ?

f) hogy szám ítható k i ? ...

3.3. Rajzold le annak az ái amkömek a kapcso­ lási rajzát, m elynek részei:

egy fogyasztó, egy zsebtelep, egy kap­ csoló és két feszültségm érő!

3.4. Á llapítsd m eg a rajzok alapján a m űszerek m éréshatárát és a mért feszültségeket! (A fekete pontok jelzik a „banándugók” helyét, vagy a méréshatái’ kapcsoló állását.)

í/. =

Rajzold be a voltm érők m utatójának állását az alábbi esetekre vonatkoztatva! (Ügyelj a m éréshatárokra!)

3.5. Az áram körök kapcsolási rajza között hibás is van. Keresd m eg a hibákat, és javítsd k i!

h)

<y>

I \

A

I I

c) » /

d)

■<y>

1 1 1 1 1 1

3.6. M elyik izzó világít a következő áram körökben, ha a kapcsoló nyitott (ny), illetve zárt (z) állásban van?

o)

h)

I I I

c)

1 I I

I I I

H I I

H I I

✓ ^

II. AZ ELEK TRO M O S ELLENÁLLÁS.

AZ EGYENÁRAM HATÁSAI

L Az elektromos ellenállás. Ohm törvénye. Vezetékek ellenállása

1.1. M it jelen t az, hogy a fogyasztónak ellenállása van?

Állapítsd meg a grafikonok alapján, hogy melyik fogyasztónak nagyobb az ellenállása!

M ilyen aiányosság van í / és / között, ha R állandó? Mit jelen t e z ? ... Ki fedezte fel ezt az ö ssze fü g g ést? ...

1.2. Töltsd ki a táblázatot!

A m ennyiscg neve jele m crlékegyscgc kiszániítá.sa

ellenállás feszültség áram erősség

1.3. vSzámítsd ki a táblázutok hiányzó adatait!

o)

c)

1.4. o) Két áram körbe egyenlő ellenáUású fogyasztókat kapcsoltunk. A m ásodik áram kör­ ben az á ram fo n ás feszültsége kétszer nagyobb. H asonlítsd össze a kél áram körben folyó áram erősségét!

--- 1 ^ 1--- 1 --- --- 1 --- o o---/i ---O 0---/i V 2U

M ilyen arányosság van a í / és / között, ha az R állandó?

h) Két áram körbe egyenlő feszültségű áram fo n ásra különböző ellenállású fogyasztót

kapcsoltunk. A m ásodik áram körben a fogyasztó ellenállása fele az elsőhöz képest.

M i e n n e k a k ö v e t k e z m é n y e ? I n d o k o l d a v á l a s z o d !

f}

c) Két áram körbe különbözőellenállású fogyasztót kapcsoltunk. A m ásodik áiam kör-

ben a fogyasztó ellenállása kétszer nagyobb. A két áiam körben az áiam erősség egyenlő. H asonlítsd össze az áram források feszültségét!

R

o-t/|

1.5. Egyenlő ellenállá.sú fogyasztókból

0) először egyet; h) m ajd sorosan kettőt:

c) végül párhuzam osan kettői kapcsolunk egyenlő feszültségű áram forrásokhoz.

h)

/,

H asonlítsd össze az ái

/ ,. .. . ....h ' h =....

/ , . . . . ....h l / i h =....

A .... ..../ 3; h / , =....

őrizd szám ítással, ha /? = 20 f í és í / = 60 V! /? = 2 o n í / = 60 V o) /, = ?

h) h = ?

o)

t/, =?

( A ) /=?

/>)

í/| = ?

/?,=?

/■>=?

/?, = ?

/?, = ?

@ / = 5A

o o

>

1.7. Az alábbi állítások közül melyik az igaz (i) és m elyik a ham is (h)? írd az állítások m ellé a m egfelelő betűt!

<() A sorba kapcsolt fogyasztok ellenállása összeadódik.

h) A párhuzam osan kapcsolt fogyasztók eredő ellenállása kisebb bái melyik bekapcsolt

fogyasztó ellenállásánál.

c) Sorosan kapcsolt fogyasztók egyikén 0,2 A, m ásikán 0.5 A erősségű áram halad át. d) Párhuzam osan kapcsolt fogyasztók szám át növelve a főágban az áram erősség nő.

1.8. a) Két különböző ellenállású fogyasztót sorosan kapcsoltunk. N öveljük a sorosan kapcsolt fogyasztók számát m ég egy fogyasztó beiktatásával. Az áram fon ás feszült­ sége változatlan. U

u;

"H ^1 H

H ^ í

l-*-(A)

/ ’

Á llapítsd m eg a következő m ennyiségekről, hogy a fogyasztók szám ának növelé­ sével változnak-e, és ha igen, akkor hogyan!

í/2

í/í;

í^i;

/

R.

/•;

2.?

b) M egállapításaidat számítúsokkul is ellenőrizd! /?, = 4 o n /?2 = 20 n / ? 3 = 1 2 0 t ; = 6 0 V / ? , = ? / ? * = *’ / = ? / • = ? í / l = ? t / , ’ = ? í / 2 = ? t / i = ? í / 3 = ?

1.9. A rajz alapján készíts szabályos kapcsolási rajzot!

M elyik változatban világít leggyengébben, illetve legerősebben az izzó?

1.10. H ogyan lehet a 20 V-ra hitelesített kaiácsonyfaizzókat 230 V-os hálózati áiam fonás* ról üzem eltetni?

2. Az elektromos munka és teljesítmény

4

2.1. Húzd alá a teljesítm ény m értékegységeket! Á llapítsd meg a többiről, hogy m inek a m értékegysége! ) W s I J ... 1 W .. 1 kW W h .. kW h 2.2. Egészítsd ki a táblázatokat!

A m ennyiség neve jele m crtckcgyscgc kiszám ítása

V W Q p

h) M elyik m ennyiséget számítjuk ki a következőképpen? U U I f = P_ _ u ~ ... / P Ö (C ) »V(J) Í/(V ) <h V { \ ) 7(A ) t i s ) y v Q) 0.1 10 1 1 I 0.2 20 2 1 1 0,2 2 1 2 I 1 I 1 1 2

2.3. Olvasd le néhány, a lakásotokban található fogyasztó teljesítményét! Értelm ezd, hogy m it jelentenek ezek a teljesítm ények!

Pl.: vasaló porszívó izzólám pa W; W; W; Pa = Pe.= W; W; W.

25

2.4. vSzámítsd ki, hogy mennyibe kerül a csillárotokban lévő izzók két órán keresztül tör­ ténő felesleges üzem eltetése! (1 kW h elektrom os energia árát a villanyszám láról álla­ pítsd meg!)

P-6 =

/ = 2 h W = ? Fizetendő = ? (Ft)

2.5. Figyeld m eg a villanyóra táicsájának forgását először egy, m ajd több fogyasztó m ű­ ködése közben! O lvasd le a villanyóra állását pl. két egym ást követő vasárnap reg­ gel! Szám ítsd ki a heti fogyasztást!

2.6. H asonlítsd össze két különböző ellenállású fogyasztó teljesítm ényét!

ü ) R i _{< ^ 2»} h ) < = U 2. í / | ... O r.

/ i ... ^2; = h ’.

...P i^ P l •... P 2^

M elyik kapcsolásm ódban alakul a fogyasztók teljesítm énye az í/>-hoz h a s o n ló a n ? ... ... a /?^-hez h a so n ló a n ? ... -...

3. Az egyenáram hatásai

3.1. M ilyen kölcsönhatás eredm énye az áram hőhatása?

3.2. M ilyen folyam atot nevezünk elektrolízisnek?

3.3. M in alapszik a galvánelem ek m űködése?

IIL AZ ELEK TRO M Á G N ESES INDUKCIÓ.

A VÁLTAKOZÓ ÁRAM

1. Indukció

1.1. Egészítsd ki!

Az elektrom ágneses indukció akkor jö n létre, ha ...

1.2. M ilyen m ágneses pólus alakul ki a tekercs má.snesrúd felé eső végén, ha a tekercshez a m ágnesrúd E-i pólusú vége

L 0 J

É D

a) közeledik? h) távolodik?

Mit tudsz az a), illetve h) esetben az indukált áram egym áshoz viszonyított irányáiól?

1.3. M ilyen áram ot nevezünk váltakozó áram nak?

1.4. M ilyen berendezéseket ismersz, am elyek az elektrom ágneses indukció alapján mű­ ködnek?

1.5. Egy tekercs eirtn nídm ágnes: forgatunk. M ilyen m ágneses pólus alakul ki a tekercs rúdm ágnes felé eső végén, ha

(\) az D ‘i m ágneses pólus k ö z e le d ik ? ... h) az D-i m ágneses pólus tá v o lo d ik ? ... c) M ilyen erő ellenében kell m unkát végezni

az a) e s e tb e n ? ... a h) e s e tb e n ? ...

2. Transzformátor

2.1. Egy álam fo n ásk én t használt transzform átor szekunder tekercsének m enetszám a két­ szer nagyobb, mint a prim er tekercs m enetszám a.

Á llapítsd m eg a m egfelelő feszültségek, áiam erősségek és teljesítm ények arányát!

1:2;

u , , : ( / „ =

: / « = • ^sz ~

2.2. A generátor által előállított váltakozó áram ot feltranszforraáljuk. Erre vonatkozóan egé­ szítsd ki a feladatot! N f,... /V,, V , , ... Vsz ^/>... ^sz P P ‘ f>... *sz

M iéil célszena az elektrom os energia „szállításakor” a feltranszform álás?

2.3. A hálózati áram forrás feszültségét (230 V) ötödrészére akarjuk letranszform álni.

a) Tervezd m eg a transzform átort!

í//, = 230 V

Usz = 4 6 V

1. 2. 3. 4.

^sz 1200 1 2 0 0 0

600 2400

h) Szám ítsd ki a prim er áram erősséget, a prim er és a szekunder teljesítm ényt, ha

a prim er feszültség í/p = 230 V és a szekunder áiam erősség 7,^ = 5 A! A m enetszá­ mok aránya a táblázat szerint változik.

: Nsz 1 :1 1 :2 1 : 1(H> 1 :500

P p m l*sz (W)

2.4. Számítsd ki a hiányzó adatokat! V p i \ ) _{Ppi'W ) l^sz (V) fsz (A) P s z ( ^ )} 600 200 300 1000 1200 200 600 1000 50 1200 10 2000 *2.5. Számítsd ki a hiányzó m ennyiségeket!

r

P =

/ = ■>

L <2)—

S

R

H E H

29

IV. FÉNYTAN

1. A fény terjedése

1.1. Sokáig azt hitték, hogy a fény terjedéséhez nem kell idő. Sok jel azonban arra utalt, hogy ez nem így van. A z 1600-as évek óta többen kísérletet tettek a fény nagyon nagy sebességének meghatározásáia.

O la f R ö m er dán csillag ász 1676-ban úgy m érte m eg a Jupiter egyik holdjának keringési idejét, hogy m eghatározta azt az időtartam ot, am ely a holdnak a Jupiter ár­ nyékából történő két egymást követő kilé­ pése közölt telt el. Ezt közel 2 napnak ta­

lálta. A m érés pontosabbá tétele éidekében azt is kiszán'.ította, hogy m ikor kell m eg­ jelennie a holdnak fél év múlva. A hold azonban 22 percet késett az előre kiszám ított

időponthoz képest. Röm er tudta, hogy az első mérése nem lehetett ilyen pontatlan, ezért m ás m agyarázatot keresett.

M iközben a Jupiter holdja sokszor já rt körül a pályáján, a Föld a N ap kőiül kering­ ve a Jupitertől mért legközelebbi pontjától pályája legtávo.abbi pontjába jutott (eközben a Jupiter pályájának csupán 1 /24 részét tette meg). így a Jupiter holdjáiól érkező fény­ nek an n y iv al h o sszab b utat k ellett m eg ten n ie, m int a Föld p ály áján ak átm érője (kb. 300 000 000 km). M ekkorának adódik a fény sebessége R öm er mérése alapján?

.s'2 - .V, = .V =

t

-r = ?

1.2. A fény vákuum ban r = 300 OOO km /s sebességgel terjed M ekkora távolság az egy fényév, ha az évet 365,25 napnak vesszük? (A fényév a csillagászatban használt hosz- szúság mcitékcgy.scg, az a távolság, amennyi utat a fény egy év alatt m egtesz.)

1 ^ . A m érések pontos elvégzésének alapvető feltétele, hogy az alapm ennyiségek m érték- egységét pontosan ismerjük. A hosszúság m értékegységének, a m éternek a fogalm át először a nagy francia fonadalom alatt határozták meg. A m odern tudom ányok igé­ nyének m egfelelő pontosságú m étert 1983-ban ~ Bay Zoltán m agyar fizikus jav asla­ tára - a fény terjedési sebességének felhasználásával adta m eg a N em zetközi M érték­ ügyi Bizottság. M eghatározták azt az időtartam ot, am ely alatt a fény vákuum ban egy m éter utat tesz meg. A m ásodperc hányad része ez az időtartam ? (Legalább 9 szám ­ jegy pontossággal add meg!)

1.4. Sötét szobában néhány m illim éter átm érőjű nyíláson engedj be fényt! Figyeld meg

^ fény útját! Porm entes szobában alig látszik a fénysugár, de port vagy füstöt juttatva

fcz útjába, sokkal jobban látható a fény útja. M iért?

1.5. Készítsd el a fényképezőgép ősét, az ún. lyukkam erát (camera obscurát)! Ez lehet pél­ dául egy kb. 25-30 cm oldalélű doboz, am elynek az egyik oldala áttetsző vékony se­ lyempapír. Az ezzel szemben lévő oldallap közepén egy kicsi, 2-3 mm átmérőjű lyuk van. Ha a szoba belsejéből a doboz lyukas oldalát az ablak felé fordítod, akkor nem egy fény­ foltot látsz, h a n e m ... Ha elkészítetted a cam era ob>curát, m egtudod, hogy mit! Mi a jelenség m agyarázata?

2. A fény visszaverődése. A tükrök képalkotása

2.1. M it jelen t az a megállapítás, hogy a síktükör képe látszólagos?

2.2. Le lehet-e fényképezni a síktüköi ben keletkező látszólagos képet? Indokold is állításod!

2.3. Irányíts egy keskeny fénysugarat síktükörre! Kísérlettel és (vagy) szám olással határozd m eg. hogy m ekkora szöggel fordul el a visszavert fénysugár az eredeti irányától, ha a tükröt ü sz ö g g e l ( « < 180*)elforgatod!

2.4. Szerkeszd m eg a tükör előtt lévő tárgy egy adott A pontjának /4‘ tükörképét! - Rajzold m eg a tükörben látott képet és írd le tulajdonságait!

S ík tü k ö r A k A kép n a g y s á g a :... term észete: ... á ll á s a : ... távolsága a tükörtől: h ) D om ború tü k ö r i A i T F A kép n a g y s á g a :... term észete: ... á ll á s a : ... távolsága a tükörtől:

c) Ilo m o rú tük(>r

(a tárgy a fókuszon belül)

\ (a tárgy F és C között) - b ^ ... I— X---_{T C} A kép nagysága: ... te rm é sz e te :... állása: ... . távolsága a tükörtől: A kép nagysága: ... te rm é sz e te :... á llá s a : ... távolsága a tükörtől:

3. A fénytörés. A lencsék képalkotása

3.1. M ilyen kapcsolata van a fénytörésnek a fény terjedési sebességével?

3.2. Készíts házilag fénykábelt!

Horgászzsinórból vágj le 10-15 darab. 30-40 cm (azonos) hosszúságú részt! Fogd azo­ kat egyetlen kötegbe úgy, hogy végeik m indkét oldalon egy-egy síkban legyenek! Cérnával tekerd körül a szálakat, hogy a köteg együtt maiadjon! Fogd hüvelyk- és m uta­ tóujjad közé a köteg egyik végét, és taitsd világító zseblám pa elé! Mit tapasztalsz? Mi történik, ha a kábelt hajh'tgatod? Mi a jelen ség m agyarázata?

3.3. Egy üres befottesüveget tölts m eg három negyed részig vízzel! Tedd az asztal szélére, és az üveg túlsó oldalához tám aszd hozzá a fizikatankönyvedet úgy, hogy a FIZIKA 8 felirat legyen alul! Mit látsz, ha leguggolva, az üveg oldalán át, a vízfelületre alulról nézel? Mi a látottak m agyarázata?

3.4. M érd meg, hogy egy lencse (pl. nagyító, szem üveglencse) m ekkora távolságra gyűjti össze legkisebb területű foltra a rajta m erőlegesen áthaladó fénysugaiakat! Számítsd ki, hogy hány dioptríás a lencse!

(A dioptria a lencse „gyűjtoképességére” jellem zó m ennyiség, am it a látszerészek használnak. A dioptria kiszám ítható úgy, m int a lencse méterben m egadott fókusztá­ volságának reciproka. Pl. h a / = 25 cm = 0,25 m, akkor D = 4 dioptria.)

3.5. S zerk eszd m eg a gyűjtőlencse által alk o to tt képeket öt k ü lö n b ö ző tárgytávolság esetében! A í

1 /

/

+

h)

V

-X-1

1

T árgj'távolság A kép nagysága: nagyított, kicsinyített, term észetes nagyságú term észete: vahklí, látszólagos állása: egyező, fordított távolsága a gyűj­ tőlencsétől (A:): k > 2 l k = 2f, 2 f > k > f r < f 2 f > r > f f = 2 f r > 2 f

35

C) NEZZ UTANA!

I. M IÉ R T HASZNÁLJUNK ELEM HELYETT

AKKUM ULÁTORT?

Hogy hol? ... pl. az internetei} o könyvtárban. Ötlet: www.google.hu (kulcsszó: elem , akkum ulátor)

A m obiltelefonok, szám ítógépek, hordozható eszközök rohamos és töm eges elterjedésével nag>on m egnövekedett az ezek m űködtetéséhez szükséges elem ek szám a. A galvánelem ek miután újra nem hasznosíthatók -je le n té s m énékben szennyezhetik környezetünket. GyÖjtsd össze, m ilyen veszélyforrásokat hordoznak ezek az elhasznált és a háztartási szem étbe kidobott elemek!

A környezetszennyezés nagymértékben csökkenthető lenne, ha az elemek helyett ugyanolyan m éretű akkum ulátorokat használnánk, am elyek kb. 1000 alkalom m al újratölthetóek. Ezek persze jóval drágábbak az elemeknél, és tartalék akkum ulátona, valamint akkumulátortöltőre is szükség van.

Végezz szám ítást, hogy hányadik elem vásárlásánál térül meg a befektetés (az aktuális áraknak nézz utána valam elyik szaküzletben!)

1 db tartós ceruzaelem ára: ... 1 db akkum ulátor ára: ... 1 db tartalék akkum ulátor ára: ... I db akkum ulátortöltő ára: ... 1 kWh elektrom os energia ára: ...

Az íikkum ulátor 1000 újratöltésével kb. 2 5 0 -3 0 0 tartó s elem vásárlását válthatjuk ki. A szám ításaidnál vedd figyelem be az akkum ulátor újratöltésének költségeit is!

II. HOGYAN TAKARÉKOSKODHATUNK

AZ ENERGIÁVAL?

Örlef: www.google.hu (kulcsszó: energiaoszfóly)

A konyhagépeket az EU szabványok alapján ún. energiaosztályokba sorolják. O lvass utána, m it jelent ez! H ányfajta energiaosztályról beszélünk? M elyik energiaosztályba tallóznak a leginkább energiatakarékos háztai^ási gépek?

M enj el v a la m e ly ik h á ztartási g ép ek et fo rg alm az ó sz ak ü zletb e, és g y ú jts a d ato k at (teljesítmény, ár, hűtótéifogat) különböző energiaosztályba tanozó hűtőgépekről! Az ada­ tok felhasználásával végezz szám ításokat, mennyi idő alatt téiiil m eg, ha az energiatakaré­ kosabb gépet választjuk! Beszéljétek meg, hogy milyen szem pontok alapján hoztok döntést egy hűtőszekrény megvásárlásakor!

III. HOGYAN MŰKÖDNEK A NAPERŐM ŰVEK?

Örle:: www.google.hu (kuicsszó: naperőm ű, naperdmfívek)

Hogyan m űködnek a naperőm űvek?

Hol vannak a legnagyobb teljesítm ényű naperőm űvek a világon?

Végezd el az alábbi kísérletet!

Borítsd be egy nagyobb tálnak (p l salátástál) a belsejét alufóliával! Alaposan simítsd el, meil a tálnak olyannak kell lennie, mint egy hom oní tükör! A tál aljára ittgzíis egy öntapadós koi onggal rendelkező akasztót! (Ezen a helyen előtte szakítsd fel a fóliát.) Erre az akasztóra erősíts egy alm át, m ajd a tálat fordítsd a N ap felé! Várj néhány percet, és figyeld m eg. hogy mi történik az alm ával! M agyarázd m eg a tapasztaltakat! Készíts rajzot!

TARTALOM

L ELEKTROMOS ALAPJELENSÉGEK. ÁRAMERŐSSÉG, FESZÜLTSÉG ... 4

L Egyszeiij áram köri kapcsolások ...-... 4

2. Az áram erősség mérése ...-... 5

3. A feszültség m érése ... -... 6

IL AZ ELEKTROMOS ELLENÁLLÁS. AZ EGYENÁRAM HATÁSAI ... 7

L Az elektrom os ellenállás. Ohm törvénye. Az egyenáram hatásai ... 7

2. E lektrom os m unka és teljesítmény. (M érési g y a k o rla t)... 8

IIL AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ. A VÁLTAKOZÓ Á R A M ... 9

IV. FÉNYTAN ... 11

I. A dom ború lencse k ép alk o tá sa ... ... 11

B) M É R J. S Z Á M O L J. GYAKOROLJ! L ELEKTROMOS ALAPJELENSÉGEK. ÁRAMERŐSSÉG. FESZÜLTSÉG ... 12

1. Az elektrom os a la p je len ség e k ...-... 12

2. Elektrom os áram, áramköi\ Az áram erősség és mérése. Fogyasztók k a p c so lá sa ... -... 13

3. Az elektrom os feszültség, a feszültség m é ré s e ... -... 16

II. AZ ELEKTROMOS ELLENÁLLÁS. AZ EGYENÁRAM HATÁSAI ... 19

1. Az elektrom os ellenállás. Ohm törvénye. Vezetékek ellenállása ... 19

2. A z elektrom os m unka és te lje sítm é n y ... ... 25

3. Az egyenáiam hatásai ... -... 26

III. AZ ELEKTROMÁGNESES INDUKCIÓ. A VÁLTAKOZÓ Á R A M ... 27

1. Indukció ... 27

2. Transzform átor ... 28

IV. FÉNYTAN ... 30

1. A fény te rje d é s e ... 30

2. A fény visszaverődése. A tükrök k é p alk o tá sa ... ... 32

3. A fénytörés. A lencsék k é p alk o tá sa ... ... 33

C ) N É Z Z U T Á N A ! I. MIÉRT HASZNÁUUNK ELEM HELYETT AKKUMULÁTORT? ... 36

II. HOGYAN TAKARÉKOSKODHATUNK AZ ENERGIÁVAL?... 37

Kiadja a Mozaik Kiadó, 6723 Szeged. Debreceni u. 3/B.; Telefon; (62) 470-101. 554-664 E-maii: kiado@ tnozaik.info.hu • Honlap: www.m0Z4iik.inf0.hu > Felelős kioldó: T öiök Zoltán Grafikus: Dcitk Ferenc • Felelős szerkesstő: Tóth Katalin • Műsz«iki szerkesztő: Daróczi Edit Készült a Dürer Nyom da Kft.-ben • Felelős vezető: Kovács János