Αρχείο ετικέτας H Φυσική με Πειράματα

Φύλλο εργασίας 12 – Η ηλεκτρική γεννήτρια

Το Φύλλο εργασίας 12 μας μιλάει για την ηλεκτρική γεννήτρια, ή αλλιώς πώς πάμε από το μαγνητισμό στον ηλεκτρισμό.

Μάθημα 10 – Η ηλεκτρική γεννήτρια

“Η Φυσική με πειράματα Α’ Γυμνασίου” – Φύλλο εργασίας 12

Θεωρία

Γεννήτριες και οικολογία
Όταν η μηχανική ενέργεια προκύπτει από ανανεώσιμες πηγές, η χρήση της γεννήτριας είναι οικολογική, όπως

  • στο υδροηλεκτρικό εργοστάσιο (από τη δυναμική ενέργεια του νερού)
  • στην ανεμογεννήτρια (από αιολική ενέργεια)
  • στο δυναμό ποδηλάτου (από την κινητική ενέργεια της ρόδας)

Όταν απαιτείται η κατανάλωση φυσικών πόρων δεν είναι οικολογική ούτε οικονομική, όπως στο ατμοηλεκτρικό εργοστάσιο,  όπου απαιτείται η καύση γαιανθράκων (μη ανανεώσιμη πηγή ενέργειεας).


Λειτουργία μίας γεννήτριας
Η γεννήτρια έχει τα ίδια μέρη με τον κινητήρα. Αποτελείται από ένα πηνίο στο μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη.Τα μέρη μίας γεννήτριας
Όταν το πηνίο περιστρέφεται στο μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη, λόγω του φαινομένου της επαγωγής, διαρρέεται από ρεύμα. Το ίδιο συμβαίνει και όταν ο μαγνήτης περιστρέφεται.

Λειτουργία γεννήτριαςΤο φαινόμενο της επαγωγής:

Νόμος του Φαραντέι

Κλικ για εκτέλεση

 

Κάποια στοιχεία για τη γεννήτρια είναι:

  1. Η τάση που βγάζει σε βολτ (V).
  2. Η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος, σε Χερτζ (Hertz).
  3. Η ταχύτητα περιστροφής του άξονα του κινητήρα σε στροφές ανά λεπτό (rpm ή RPM).
Πείραμα

Διαθέτουμε έναν κινητήρα, καλώδια και ένα φωτάκι led.
Κατασκευάζουμε τη διάταξη της εικόνας.

Κινητήρας συνδεδεμένος με led

Παρατηρούμε ότι όταν περιστρέφουμε τον κινητήρα με το χέρι, λειτουργεί ως γεννήτρια και ανάβει το λαμπάκι led.

Την εικόνα και το βίντεο τα πήραμε από εδώ. Το πείραμα αυτό προτιμήσαμε και στην τάξη λόγω της απλότητάς του.

 

Πείραμα βιβλίου
Διαθέτουμε μονωμένο χάλκινο καλώδιο (περίπου 100 μέτρα), δύο παραλληλόγραμμους μαγνήτες, μεγάλο καρφί ή βίδα, μικρής ισχύος λαμπάκι led, χαρτόνι, κολλητική ταινία.
Κατασκευάζουμε τη διάταξη της εικόνας.

γεννήτρια φύλλο εργασίας 10

Παρατηρούμε ότι όταν περιστρέφουμε το καρφί με το χέρι, ανάβει το λαμπάκι led.

Άλλη μία ίδια απλή γεννήτρια μπορούμε να δούμε και εδώ.

Φύλλο εργασίας 11 – Ο ηλεκτρικός κινητήρας

Στη Φυσική Α Γυμνασίου στο Φύλλο εργασίας 11 του βιβλίου «Η Φυσική με πειράματα», μαθαίνουμε για τον ηλεκτρικό κινητήρα.

Μάθημα 9. Ο ηλεκτρικός κινητήρας

“Η Φυσική με πειράματα Α’ Γυμνασίου” – Φύλλο εργασίας 11

Θεωρία

Βρείτε όλη τη θεωρία σε φυλλάδια pdf στο “Φυσική Α Γυμνασίου Θεωρία”.


Λειτουργία κινητήρα

Ο κινητήρας αποτελείται κατά βάση από ένα πηνίο (ρότορας) μέσα στο μαγνητικό πεδίο ενός μαγνήτη (στάτορας).
Όταν το πηνίο διαρρέεται από ρεύμα, δέχεται δυνάμεις από το μαγνήτη, που το κάνουν να περιστρέφεται.

 Στοιχεία ηλεκτροκινητήρα

  1. Η απαιτούμενη τάση για την τροφοδοσία του σε βολτ (V).
  2. Το είδος της απαιτούμενης τάσης, συνεχές (DC) ή εναλλασσόμενο ρεύμα (~ ή AC), και στη 2η περίπτωση, μονοφασικό (1PH) ή τριφασικό (3PH).
  3. Η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος, σε Χερτζ (Hertz).
  4. Η ισχύς του κινητήρα σε Βατ ή ίππους (W ή HP).
  5. Η ένταση του ρεύματος σε αμπέρ (Α) που διαρρέει τον κινητήρα.
  6. Η αποκτώμενη ταχύτητα περιστροφής του άξονα του κινητήρα σε στροφές ανά λεπτό (rpm ή RPM).

Πείραμα

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 4 – ΠΕΙΡΑΜΑ

Κατασκευή κινητήρα

Περιγραφή πειράματος

Διαθέτουμε μπαταρία 1,5 Volt, 2 μεταλλικές παραμάνες, κολλητική ταινία, 2 κυλινδρικοί ισχυροί μαγνήτες, μονωμένο χάλκινο καλώδιο, κοπίδι.
Κατασκευάζουμε τη διάταξη της εικόνας.
Παρατηρούμε ότι όταν το πηνίο διαρρέεται από ρεύμα και είναι στο μαγνητικό πεδίο του μαγνήτη, περιστρέφεται.


Video

 

Φύλλο εργασίας 3 – Μέτρηση μάζας-βάρους

Στη Φυσική Α Γυμνασίου, μαθαίνουμε για τη μάζα και το βάρος, τις διαφορές τους και τις μετρήσεις τους, στο Φύλλο Εργασίας 3 του βιβλίου “Η Φυσική με πειράματα”. Σκοπός του πειράματος είναι η εξοικείωση των μαθητών  με τα διαγράμματα.

Μάθημα 3. Μέτρηση Μάζας Βάρους

Η Φυσική με πειράματα Α Γυμνασίου – Φύλλο εργασίας 3

Θεωρία

Βρείτε όλη τη θεωρία σε φυλλάδια στο “Φυσική Α Γυμνασίου Θεωρία

Βάρος Β

  • Το  (γήινο) βάρος είναι η δύναμη που ασκεί η Γη στα σώματα.
  • Η βασική μονάδα μέτρησης του βάρους είναι το 1 Newton (1N).
  • Το όργανο μέτρησης του βάρους είναι το δυναμόμετρο.

 

  • Το βάρος δεν είναι παντού το ίδιο. Έτσι το βάρος ενός σώματος στη Σελήνη είναι το 1/6 του γήινου βάρους του.

Μάζα m

  • Η μάζα σχετίζεται με το πόση ύλη περιέχει το σώμα.
  • Η βασική μονάδα μέτρησης της μάζας είναι το κιλό ή αλλιώς χιλιόγραμμο (1 kg). Άλλες μονάδες είναι το γραμμάριο, το miligram, ο τόνος  κ.ο.κ.
  • Το όργανο μέτρησης της μάζας είναι ο ζυγός σύγκρισης. Δηλαδή συγκρίνουμε το σώμα που μετράμε με σταθμά γωστής μάζας.

scale-sketch-solidworks1

  • Η μάζα είναι σταθερή παντού.

 


Δοκίμασε πώς αλλάζει το βάρος ανάλογα με τον πλανήτη ενώ η μάζα παραμένει σταθερή.

ΔΙΑΦΟΡΕΣ ΜΑΖΑΣ – ΒΑΡΟΥΣ

διαφορές μάζας βάρους


Σχέση μάζας βάρους

Εάν ξέρουμε τη μάζα ενός αντικειμένου σε κιλά, μπορούμε να βρούμε και το βάρος του  από τον τύπο: Β=mg

όπου το g είναι ένα φυσικό μέγεθος με αριθμητική τιμή περίπου 10m/s2 στην επιφάνεια της Γης.

Παράδειγμα: Ένα σώμα μάζας 50g τι βάρος έχει;

m=50g=0,05kg  και  B=mg=0,05 10 N=0,5N

Άσκηση

Πείραμα 1

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 – ΠΕΙΡΑΜΑ 1

Μέτρηση μάζας με ζυγό σύγκρισης

Περιγραφή πειράματος

Διαθέτουμε ένα ζυγό σύγκρισης με ίσους βραχίονες, μία πλαστελίνη και σταθμά γνωστής μάζας.  Αν δεν έχουμε ζυγό σύγκρισης, κατασκευάζουμε έναν από μία κρεμάστρα με δύο πιατάκια κρεμασμένα στα άκρα της. Στο ένα πιατάκι βάζουμε το αντικείμενο που θέλουμε να μετρήσουμε, και στο άλλο βάζουμε διαδοχικά σταθμά. Όταν ισορροπήσει, προσθέτουμε τις μάζες των σταθμών και προκύπτει η μάζα του αντικειμένου.

Εφαρμογή

Τοποθετούμε στο ένα πιατάκι αντικείμενο άγνωστης μάζας και στο άλλο πιατάκι διαδοχικά σταθμά. Ισορροπεί τελικά με τα διπλανά σταθμά.

Πόση είναι η μάζα του άγνωστου αντικειμένου;

Λύση

1o100g
2o100g
3o50g
4o50g

 

Προσομοίωση

Η Προσομοίωση, αυτή μπορεί να μας βοηθήσει να αναπαράγουμε στο σπίτι μας το πείραμα 1 που κάναμε στο εργαστήριο. Τοποθετήστε διάφορα σταθμά στη δεξιά πλευρά και όταν ισορροπήσει ο ζυγός προσθέστε τα για να υπολογίσετε τη μάζα του αντικειμένου στην αριστερή πλευρά.

Πείραμα 2

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 – ΠΕΙΡΑΜΑ 2

Διάγραμμα μάζας-επιμήκυνσης ελατηρίου

Περιγραφή πειράματος

Διαθέτουμε ένα ελατήριο, ένα χάρακα και σταθμά γνωστής μάζας.   Τοποθετούμε το μηδέν του χάρακα στην άκρη του ελατηρίου που κρέμεται από σταθερό σημείο. Τοποθετούμε διαδοχικά γνωστά σταθμά και σημειώνουμε σε πίνακα τις τιμές μάζας και επιμήκυνσης. Στο τέλος, κάνουμε ένα διάγραμμα με τις τιμές αυτές.

Εφαρμογή

Πραγματοποιείτε το πείραμα 2, στο Φύλλο Εργασίας 3 της Φυσικής Α Γυμνασίου: τοποθετείτε διαδοχικά μάζες στο ελατήριο, μετράτε τις επιμηκύνσεις του ελατηρίου και τις σημειώνετε στο διπλανό πίνακα.

Να σχεδιάσετε με τις τιμές του πίνακα ένα διάγραμμα μάζας – επιμήκυνσης ελατηρίου στο μιλιμετρέ σας.

Λύση

ΜΑΖΑ (γραμ.) ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ ΔL (εκατ.)
00
1005
20010
30015
40020
50025

 

Προσομοίωση

Η Προσομοίωση, αυτή,  μπορεί επίσης να μας βοηθήσει να αναπαράγουμε στο σπίτι μας το πείραμα 2 που κάναμε στο εργαστήριο. Τοποθετήστε διαδοχικά τα γνωστά σταθμά σημειώνοντας τις τιμές μάζας και επιμήκυνσης σε πίνακα.

(Εναλλακτικά, μπορείτε να ανοίξετε και αυτή την προσομοίωση).
Στη συνέχεια, σημειώστε τις τιμές σε ένα μιλιμετρέ και ενώστε τις με μία ευθεία.

Πείραμα 3

ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ 3 – ΠΕΙΡΑΜΑ 3

Υπολογισμός άγνωστης μάζας από το διάγραμμα

Περιγραφή πειράματος

Διαθέτουμε ένα ελατήριο, ένα χάρακα και μία πλαστελίνη άγνωστης μάζας, καθώς και το διάγραμμα μάζας επιμήκυνσης του ελατηρίου. Για να υπολογίσουμε τη μάζα της πλαστελίνης, ανατρέχουμε στο διάγραμμα  και βρίσκουμε στην ευθεία την τιμή της μάζας που αντιστοιχεί στην επιμήκυνση του ελατηρίου.

Προσομοίωση

Τοποθετήστε την άγνωστη μάζα, μετρήστε την επιμήκυνσή της, και από το διάγραμμα βρείτε την τιμή της μάζας.

Εφαρμογή

Χρησιμοποιούμε τα γνωστά σταθμά και σχεδιάζουμε το διπλανό διάγραμμα. Από το διάγραμμα να υπολογίσετε τη μάζα ενός άγνωστου αντικειμένου που προκαλεί επιμήκυνση 2εκατοστά.

Λύση

Διάγραμμα Φύλλο εργασίας3

 

Ασκήσεις

Εδώ θα βρείτε όλες τις ασκήσεις πάνω στη μάζα και το βάρος που προκύπτουν από την εφαρμογή των πειραμάτων.

α) Κάνοντας το πείραμα 1, ο ζυγός ισορρόπησε με τα εξής σταθμά.

1o100g
2o100g
3o50g
4o50g

Πόση είναι η μάζα του άγνωστου αντικειμένου;
Λύση

β) Να υπολογίσετε πόσο βάρος έχει ένα σώμα μάζας  150g στη Γη.
Λύση

γ) Κάνοντας το πείραμα 2 πήραμε τις παρακάτω τιμές.

ΜΑΖΑ m (γραμ.)ΕΠΙΜΗΚΥΝΣΗ ΔL (εκατ.)
00
1005
20010
30015
40020
50025

Να σχεδιάσετε το διάγραμμα επιμήκυνσης – μάζας.
Λύση

δ) Με βάση αυτό το διάγραμμα να βρείτε πόση μάζα έχει ένα σώμα που έχει επιμήκυνση 2 εκατοστά.
Λύση

 

Quiz

Πρόταση αξιολόγησης από το ΦΩΤΟΔΕΝΤΡΟ.

quiz φύλλο εργασίας 3