Наставна средства
физике
2
Класификација 3 – прилагођена
обради у оквиру предмета
 основна наставна средства
 очигледна дводимензионална и тродим...
Наставна средства из
електростатике и
електродинамике
Наставна средства из
електростатике
НС из магнетизма
МС из електр...
4
НС из електростатике
 Средства за добијање статичких
наелектрисања
 Индикатори наелектрисања
 Модели у електростатици
5
НС из магнетизма
 Магнети и магнетне игле
 Модели у области наставе о магнетизму
 Инструменти из магнетизма
6
НС из електромагнетизма
 Извори електричне струје
 Хемијски извори струје
 Мрежни исправљачи као извори струје
 Изво...
7
НС из електромагнетизма
 Демонстрациони електрични мерни инструменти.
Амперметар, волтметар, галванометар,
ватметар
 Е...
8
НС из електростатике
 Средства за добијање статичких
наелектрисања
 Индикатори наелектрисања
 Модели у електростатици
9
Електростатика
 античка грчка, 500 п.н.е. – ћилибар
привлачи комаде сламе када се
протрља
 трење ђонова обуће о вунени...
10
 постоје два типа –
позитивно (стакло када
се протрља свиленом
тканином) и негативно
(свилена тканина након
трљања о с...
11
 Шарл де Фе – први показао постојање два
типа наелетрисања
 смоласто и
 Стакласто
 Бенџамин Френклин (1706-1790) им...
12
Наелектрисања, електрони,
протони
Износи масе и нелектрисања електрона су били
непознати до краја 19 века.
np
ep
pe
mm
...
13
Наелектрисавање тела
 Атом је неутралан
 Раздвајање наелектрисања – трењем
 у батеријама услед хемијских процеса
 б...
14
У акцелераторима
 креирање
електронско-
позитронског пара
 и обрнуто
 али и у тим
процесима се
одржава
нелектрисање!
15
Наелектрисавање контактом
 Електроскоп
16
Наелектрисавање индукцијом.
Поларизација
 наелектрисање без додира – први начин
17
Наелектрисање индукцијом.
Поларизација “-” шипка
18
Наелектрисање индукцијом.
Поларизација “+” шипка
 наелектрисање без додира – други
начин
19
НС за добијање статичких
наелектрисања
 Једноставна
 Стаклена шипка/свила
 Ебонитна шипка/крзно
 Сложенија
 Електр...
20
Електрофор
 Изумитељ(и)
 Швеђанин Johan Carl Wilcke, 1762
 Алесандро Волта, 1775
 Бенџамин Френклин (18. век)
 ήλε...
21
Конструкција једноставног
електрофора
22
Инфлуентна
(електрофорна)
машина
 Конструисана око 1880. од
стране Британског
изумитеља Џејмса
Уимшрста
 Електростати...
23
Инфлуентна
(електрофорна)
машина
 Делови
 Два диска од изолатора – ротирају у
супротним смеровима и имају
равомерно р...
24
Инфлуентна
(електрофорна)
машина
 Шема рада
инфлуентне машине
 Сектори су
представљени
покретним квадратима,
контактн...
25
Ван де Графов генератор
 Електростатички генератор
за добијање веома високих
напона - милиони волти
 Али је струја ре...
26
1. Позитивно
наелектрисана шупља
метална сфера
2. Електрода са четкицом
3. Горњи ваљак од
изолацијског материјала
4. Ст...
27
Индикатори наелектрисања
 Електростатичко клатно
 Куглица од зовине, сунцокретове сржи, алуминијумске
фолије или неко...
28
Електростатичко клатно
29
Електростатичко клатно
 Две врсте наелектрисања и
разелектрисавање
30
•Већина тела у природи је електронеутрална
•Степен наелектрисаности се одређује електроскопом
31
ЕлектроскопЕлектроскоп
ИзолаторИзолатор
МеталниМетални
листићилистићи
ПроводникПроводник
32
33
Електроскоп/електрометар
 Је у ствари кондензатор одређене
капацитивности, Q=CU, може да се
отклони максимално за напо...
34
Једноставна реализација
електроскопа
а b
Slika 3.3 – 2
а – elektroskopi spojeni provodnikom
b – elektroskopi spojeni iz...
35
 Кулонов закон и Кулонова
вага
36
Модели у електростатици
 Линије електричног поља
 Електростатичке перјанице (“вишеструки
електроскоп”)
 Еквипотенциј...
37
Линије електричног пољаЛиније електричног поља
Линије електричног пољаЛиније електричног поља ::
a. Смер је у смеру E у...
38
Линије поља су
• Усмерене радијално од
наелектрисање
• Централно симетричне у односу на
наелектрисање
• Растојање сусед...
39
Eлектрично поље два позитивна
тачкаста наелектрисања
+
+
40
Eлектрично поље једног позитивног и
једног негативног тачкастог
наелектрисања
+
-
41
Перјаница
42
Перјаница
43
Расподела наелектрисања на
проводницима
Slika 3.5 – 1
Naelektrisanja na provodniku
44
Слика 3.5 – 2
Faradejev kavez
45
Тела са шиљком - громобран
Slika 3.5 – 3
Sveća u blizini šiljka
46
Модел громобрана
Slika 3.6 – 1
Model Frenklinovog gromobrana
47
 Балони су наелектрисани истоименим наелектрисањима.
 Ако су “-”, кад се приближи игла између њих електрони у
металу,...
48
 Колбеова електростатичка мрежица
 Показује да се наелектрисања распоређују по
спољњој површи тела
 Савитљива мрежиц...
49
Проводници и изолатори
 проводник – има слободне носиоце
електрицитета који могу да се крећу кроз њега
 изолатор – не...
50
Електрично поље за велику “+”
равномерно наелектрисану плочу
Линије поља су
• праве
• Под правим углом усмерене према с...
51
Електрично поље велике “-”
равномерно наелектрисане плоче
-
- -
- - -
- - -
- - -
- -
-
52
Електрично поље пара паралелних
супротно наелектрисаних плоча
+
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+
-
- -
- - -
- - -
- - -
- -...
53
+
+ +
+ + +
+ + +
+ + +
+ +
+
-
- -
- - -
- - -
- - -
- -
-
54
 да ли је поље између две наелектрисане
плоче баш скроз хомогено?
55
 Расподела наелектрисања на
неуниформном проводнику
56
 што је шиљак већи јаче је
и поље око тог дела
проводника
 тела са шиљком –
громобрани
 Електрично пражњење –
појава...
57
Модел кондензатора
 Расклопиви кондензатор
58
 Лајденска боца
 Ewald Georg von Kleist
1745. (медицинска
боца)
 Pieter van Musschenbroek
у Лајдену
 Кондензатор об...
59
 Цилиндрични кондензатор
 диелектрик између два
проводна слоја
 Један је фолија а други
ексер са водом – између је
п...
60
 “+” наелектрисан
електрофор
дотакне ексер
 Електрони иду са
ексера на
електрофор
 Ексер ће бити “+”
наелектрисан а
...
61
Електрични потенцијал и
напон
 електрично поље убрзава наелектрисање
 оно добија кинетичку енергију
 механичка анало...
62
Кондензатори
 уређаји за складиштење наелектрисања (радио апарати,
компјутери, блицеви, за дефибрилацију у медицини, ....
63
Диелектрици –повећање
капацитивности кондензатора-
поларизација
 диелектрик смањује услед
поларизације јачину поља
изм...
64
НС из магнетизма
 Магнети и магнетне игле
 Модели у области наставе о магнетизму
 Инструменти из магнетизма
65
Магнети
 Откриће магнета-Магнезија (Мала Азија)
 прва употреба за навигацију – компаси
 због оријентације у правцу З...
66
Магнети
 Имају два пола
(северни и јужни -
North & South)
 Полови не могу да
се одвоје
 Исти се одбијају,
различити ...
67
Дељење магнета – шта се
добија?
 Ако наставимо да делимо магнете шта добијамо?
 Одвајање полова магнета је немогуће
...
68
 Боје у означавању полова?
69
Магнети
70
НС
 Магнети
 Шипкасти
 Потковичасти – појачавају поље у једном делу
простора и чине га приближнијим хомогеном –
кори...
71
НС
 Магнетна игла са стожером
 Чување:
 спаривањем - спајају се супротни полови
 Не треба да падају
 Ни да се греју
72
Модели у области
магнетизма
 Модел “молекуларне грађе” магнета
 Затворена кутија са зидовима од провидног
материјала ...
73
Модели у области
магнетизма
 Гвоздени опиљци за приказ изгледа
линија магнетног поља
74
Опиљци и магнетно поље
75
76
Наставна средства из
електромагнетизма
 Извори електричне струје
 Хемијски извори струје
 Мрежни исправљачи као изво...
77
Наставна средства из
електромагнетизма
 Електрични мерни инструменти
 Основни делови електричних мерних
инструмената
...
78
Наставна средства из
електромагнетизма
 Демонстрациони електрични инструменти.
Амперметар, волтметар, галванометар,
ва...
79
Електромагнети
 Ерстед – почетак 19. века – показао да струја ствара око
себе магнетно поље – проводник је електромагн...
80
Извори струје
81
Просто електрично коло
Конвенција: смер струје је смер кретања слободних
позитивних наелектрисања (када би их било): од...
82
КОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕКОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕ
Ems
83
Електромоторна силаЕлектромоторна сила (Ems -(Ems - εε))
•Снага извора
AVWI
dt
dq
dt
dA
P ⋅==== ,ε
ε
•У извору електрич...
84
Хемијски извори струје
 Засновани на претварању хемијске
енергије у електричну – галвански
елементи
 Лекланшеов суви ...
85
 До 18. века је електрицитет произвођен трењем
и инфлуенцом.
 1789. године Галвани случајно открива да се
свеж жабљи ...
86
Волтин елемент
 Волта 1796. саставља
први извор трајне
електричне струје –
волтин елемент
 Волтино објашњење-два
разл...
87
Електричне батерије
Волтина батерија – прва
батерија коју је направио Волта
спајајући различите метале (или
угљеник) – ...
88
Галвански елементи
У кристалној решетци цинка налазе се позитивни јони Zn2+
који се
одвајају од метала под дејством при...
89
Галвански елементи
Овај систем је извор електромоторне силе :
VZnrastvorrastvorCuZnCu 1,1)()( =−+−=−= ϕϕϕϕϕϕε
На бакарн...
90
 Волтин елемент се не употребљава јер
његова струја брзо слаби са временом
услед покривања бакарне плоче
водоником
 Л...
91
Сува батерија
Цинк је растворен у сувој електролитичкој пасти. Када је коло
затворено, електрони цинка путују ка позити...
92
 У металном (цинк) суду налази се водени
раствор нишадора коме је додат скробни лепак
да би се добила каша
 Цинкани с...
93
Акумулатори
 Хемијски извор струје већег напона и
капацитета
 “пуњива” батерија
 Непогодан за наставу због:
 Штетни...
94
Оловни акумулатор
 Електроде су оловне плоче
 Електролит је водени раствор сумпорне
киселине
 Када се повежу на изво...
95
Оловни акумулатор
 Негативна електрода је плоча од чистог олова
 Позитивна је исто оловна али је на њој приликом
пуње...
96
Оловни акумулатор
 Поларизациони напон међу електродама
тј. ЕМС износи 2,5-2,8 V
 Радни напон је 2,0 V
 Минимални до...
97
Вестонов елемент
 Изум из 1893.
 Има константну ЕМС у
току дугог временског
интервала
 Репродуцибилна је
 По правил...
98
Вестонов елемент
 Лева електрода је у
контакту са Hg а десна са
кадмијум амалгамом
 Изнад живе је паста
меркуро-сулфа...
99
Вестонов елемент
 Из амалгама у раствор одлазе
јони кадмијума и пошто сваки
оставља по 2 електрона
амалгам је наелектр...
100
Мрежни исправљачи као
извори струје
 Исправљачи, претварачи, усмерачи , ..
наизменичне струје
 засновани на особини ...
101
 Полуталасни
 Пуноталасни
102
Извори наизменичног напона
 Градска мрежа, 220 V, 50 Hz
 Подела према напону
 Мали напони, 0-40 V
 Ниски напони, 4...
103
Трансформатори
 220 V постоји у градској електричној
мрежи
 Мале и ниске напоне добијамо
трансформатором
 принцип р...
104
Магнетно поље проводника са
струјом. Амперов закон
 магнетна пропустљивост
вакуума µ0
 откриће Ерстеда из 1820.
105
106
Електромагнетна индукција
107
Од чега зависи ефекат?
108
109
Флукс магнетног поља
 свака промена флукса изазива
електромоторну силу
110
Фарадејев закон индукције и
Ленцово правило
 индукована електромоторна сила (ЕМС) у свакој
проводној контури има такв...
111
Илустрација Ленцовог
правила
112
Индуктивност
 – Електромагнетна индукција – стварање ЕМС
услед променљивог магнетног флукса
 Трансформатори – уређај...
113
Међусобна индуктивност
114
Међусобна
индуктивност
 флукс се мења само услед промене јачине
струје у овом случају
 Промена струје у првом колу и...
115
Самоиндукција
 према Фарадејевом закону и Ленцовом правилу
свака промена флукса доводи до стварања
ЕМС
 значи и у са...
116
Трансформатори
117
Трансформатори
 Сем као извори они су и објекат
проучавања јер су често саставни делови
других електричних уређаја
 ...
118
Аутотрансформатор
 Један намотај
 Снижавајући и повишавајући
аутотрансформатор
119
Румкорфов индуктор
 Извор пулсирајуће струје високог напона
 Даје напон потребан за пражњења у ваздуху
 У Гајслеров...
120
121
Румкорфов индуктор
 Крајеви секундара имају вертикалне
стубиће са кружним отворима кроз који су
провучене металне игл...
122
 Напомене
 Варница између шиљка и диска скаче независно од тога да
ли је правилно везан индуктор на полове (диск – к...
123
Теслин трансформатор
 Извор струје високог напона и високе
учестаности
 Демонстрира
 настајање високофреквентних Те...
124
125
Семинарски радови
 Електрични мерни инструменти у настави физике
 Принцип рада
 Примена у настави – преглед градива...
126
Електрични мерни
инструменти
 ЕМ енергија се трансформише у механичку
енергију неког покретног дела у инструменту
(ка...
127
 Магнетоелектрични –
инструменти са покретним
калемом,
 поље перманетног
потковичастог магнета делује
на наелектриса...
128
 Карактеристике
 Осетљиви, класа тачности 0,1 Угао скретања
је линеарна функција јачине струје, односно
напона
 Ска...
129
 Електромагнетни –
инструменти са меким
гвожђем,
130
131
Елементи струјних кола
 Отпорници
 Кондензатори
 Инуктивни калеми
132
Смисао Омовог закона
Ω
===
V
A
R
U
I
R
U
I ;
][
][
][;
1. Електрична струја и напон
су пропорционални једно
другом.
2....
133
Отпорност и њена температурна
зависност
Специфична отпорностСпецифична отпорност ((ρρ)) је карактеристика материјала.
...
134
Температурна зависност отпорности
( )
[ ]
KC
T
o
11
)10
≡=
∆+=
α
αρρ
α– температурски коефицијент отпорности.
Tемперат...
135
Отпорници
 За регулисање струје на жељену јачину
(осигурачи)
 Проводници одређене форме која даје познату
отпорност ...
136
Отпорници
 Врсте
 Са чеповима
 Серијски повезани са
отвором у који може да
се уметне месингани
чеп
 Са клизним кон...
137
Кондензатори
 Лајденска боца
 Расклопиви демонстрациони
кондензатор
 У зависности од
капацитивности
 Стални
 Пром...
138
139
140
Индуктивни калемови и
трансформатори
 пригушнице
 Индуктивни отпор
 Индуктивне декаде (mH)
141
Компоненте електричних кола
• Батерије (извори енергије)
• Проводници који повезују
елементе кола
• отпорници (сијалиц...
142
Princip rada sinhronog generatoraPrincip rada sinhronog generatora
Princip rada se bazira na elektromagnetnog
indukcij...
143
Princip rada sinhronog generatoraPrincip rada sinhronog generatora
144
of 144

Nastavna sredstva fizike elektrostatika-2012

elektrostatika
Published on: Mar 3, 2016
Published in: Education      
Source: www.slideshare.net


Transcripts - Nastavna sredstva fizike elektrostatika-2012

  • 1. Наставна средства физике
  • 2. 2 Класификација 3 – прилагођена обради у оквиру предмета  основна наставна средства  очигледна дводимензионална и тродимензионална наставна средства  помоћна лабораторијска опрема  наставна средства из механике чврстих тела  наставна средства из механике течних и гасовитих тела  наставна средства из молекуларне физике и топлоте  наставна средства из електростатике и електродинамике  наставна средства из акустике  наставна средства из оптике  наставна средства из атомске и нуклеарне физике  посебни уређаји и збирке
  • 3. Наставна средства из електростатике и електродинамике Наставна средства из електростатике НС из магнетизма МС из електромагнетизма
  • 4. 4 НС из електростатике  Средства за добијање статичких наелектрисања  Индикатори наелектрисања  Модели у електростатици
  • 5. 5 НС из магнетизма  Магнети и магнетне игле  Модели у области наставе о магнетизму  Инструменти из магнетизма
  • 6. 6 НС из електромагнетизма  Извори електричне струје  Хемијски извори струје  Мрежни исправљачи као извори струје  Извор наизменичног напона  Електрични мерни инструменти  Основни делови електричних мерних инструмената  Основни параметри електричних мерних инструмената  Принцип рада електричних мерних инструмената  Проширивање мерног опсега амперметра и волтметра  Универзални мерни инструмент
  • 7. 7 НС из електромагнетизма  Демонстрациони електрични мерни инструменти. Амперметар, волтметар, галванометар, ватметар  Елементи струјних кола  Отпорници  Кондензатори  Индуктивни калемови и трансформатори  Апарати, уређаји и модели у електромагнетизму  Комплети делова у електромагнетизму
  • 8. 8 НС из електростатике  Средства за добијање статичких наелектрисања  Индикатори наелектрисања  Модели у електростатици
  • 9. 9 Електростатика  античка грчка, 500 п.н.е. – ћилибар привлачи комаде сламе када се протрља  трење ђонова обуће о вунени тепих  сушење веша у машинама  кесе у продавници  балони када се протрљају лепе се за зид  у свим појавама имамо посла са статичким електрицитетом – наелектрисањима  објашњење: у супстанци постоје наелектрисања
  • 10. 10  постоје два типа – позитивно (стакло када се протрља свиленом тканином) и негативно (свилена тканина након трљања о стакло)  Ебонитна шипка (чврста пластика) – негативно наелектрисање - вунена/животињско крзно позитивно наелектрисање
  • 11. 11  Шарл де Фе – први показао постојање два типа наелетрисања  смоласто и  Стакласто  Бенџамин Френклин (1706-1790) им је дао данашње називе
  • 12. 12 Наелектрисања, електрони, протони Износи масе и нелектрисања електрона су били непознати до краја 19 века. np ep pe mm mm qq ≈ = = 1836 |||| Ceq kgm e e 19 31 106.1 101.9 − − ×== ×= Неутрони нису наелектрисани 1C1C ((CoulombCoulomb=Кулон)=Кулон)== 6.25 x 106.25 x 101818 електрона!!!електрона!!!..
  • 13. 13 Наелектрисавање тела  Атом је неутралан  Раздвајање наелектрисања – трењем  у батеријама услед хемијских процеса  битно је да се не креирају ни уништавају већ само одвајају – закон одржања: укупна количина наелектрисања је константна  да ли овај закон важи увек?
  • 14. 14 У акцелераторима  креирање електронско- позитронског пара  и обрнуто  али и у тим процесима се одржава нелектрисање!
  • 15. 15 Наелектрисавање контактом  Електроскоп
  • 16. 16 Наелектрисавање индукцијом. Поларизација  наелектрисање без додира – први начин
  • 17. 17 Наелектрисање индукцијом. Поларизација “-” шипка
  • 18. 18 Наелектрисање индукцијом. Поларизација “+” шипка  наелектрисање без додира – други начин
  • 19. 19 НС за добијање статичких наелектрисања  Једноставна  Стаклена шипка/свила  Ебонитна шипка/крзно  Сложенија  Електрофор  Инфлуентна машина  Ван де Графов генератор
  • 20. 20 Електрофор  Изумитељ(и)  Швеђанин Johan Carl Wilcke, 1762  Алесандро Волта, 1775  Бенџамин Френклин (18. век)  ήλεκτρον + έρω - носилац/ималацϕ наелектрисања  http://osnove.tel.fer.hr/pokusioe/ELEKTROFOR/Elektrofor1.htm  Конструкција једноставног електрофора  http://www.as.wvu.edu/phys/rotter/phys 201/6_Electricity/Electrostatics.htm
  • 21. 21 Конструкција једноставног електрофора
  • 22. 22 Инфлуентна (електрофорна) машина  Конструисана око 1880. од стране Британског изумитеља Џејмса Уимшрста  Електростатички генератор високог напона (100 000 Волти)  Примена  Наелектрисавање тела  Пуњење кондензатора  Напајање вакуумских цеви, ...
  • 23. 23 Инфлуентна (електрофорна) машина  Делови  Два диска од изолатора – ротирају у супротним смеровима и имају равомерно распоређене алуминијумске сегменте  Два кондензатора типа лајденске боце – капацитивности по 500 pF  Два пара четкица на крајевима двеју металних шипки  Два покретна метална лоптаста проводника између којих скаче варница  http ://www.youtube.com/watch?NR=1&v=Zilvl9tS0Og&feature=endscreen
  • 24. 24 Инфлуентна (електрофорна) машина  Шема рада инфлуентне машине  Сектори су представљени покретним квадратима, контактне четкице стрелицама.  Црвена боја – позитивна наелектрисања, зелена - негативна
  • 25. 25 Ван де Графов генератор  Електростатички генератор за добијање веома високих напона - милиони волти  Али је струја реда микроампера  Користи покретну траку за прикупљање наелектрисања на шупљој металној кугли
  • 26. 26 1. Позитивно наелектрисана шупља метална сфера 2. Електрода са четкицом 3. Горњи ваљак од изолацијског материјала 4. Страна траке са поизитивним наелектрисањем 5. Супротна страна траке са негативним наелектрисањем 6. Доњи проводни ваљак 7. Уземљена доња електрода 8. Узмљена кугла која служи за пражњење горње сфере 9. Искра произведена разликом потенцијала 10. http://www.youtube.com/w atch?v=SAqiVF7g2rc
  • 27. 27 Индикатори наелектрисања  Електростатичко клатно  Куглица од зовине, сунцокретове сржи, алуминијумске фолије или неког другог лаког изолаторског материјала обешена о свилени или најлонски конац  Приближавањем наелектрисаном телу помера се из равнотежног положаја и тако показује присуство наелектрисања на телу  Електроскоп  Електрометар
  • 28. 28 Електростатичко клатно
  • 29. 29 Електростатичко клатно  Две врсте наелектрисања и разелектрисавање
  • 30. 30 •Већина тела у природи је електронеутрална •Степен наелектрисаности се одређује електроскопом
  • 31. 31 ЕлектроскопЕлектроскоп ИзолаторИзолатор МеталниМетални листићилистићи ПроводникПроводник
  • 32. 32
  • 33. 33 Електроскоп/електрометар  Је у ствари кондензатор одређене капацитивности, Q=CU, може да се отклони максимално за напон од око 4 kV  Око 5 pF
  • 34. 34 Једноставна реализација електроскопа а b Slika 3.3 – 2 а – elektroskopi spojeni provodnikom b – elektroskopi spojeni izolatorom
  • 35. 35  Кулонов закон и Кулонова вага
  • 36. 36 Модели у електростатици  Линије електричног поља  Електростатичке перјанице (“вишеструки електроскоп”)  Еквипотенцијалне тачке, линије, површи
  • 37. 37 Линије електричног пољаЛиније електричног поља Линије електричног пољаЛиније електричног поља :: a. Смер је у смеру E у свакој тачки. E је тангента на линију. b. Почињу од (+) или бесконачности и имају крај у (-) или бесконачности c. Број линија је пропорционалан јачини електричног поља d. За хомогено поље, линије су паралелне и на једнаким растојањима e. Линије електричног поља се не секу. то значи да једнозначно дефинишу електрично поље
  • 38. 38 Линије поља су • Усмерене радијално од наелектрисање • Централно симетричне у односу на наелектрисање • Растојање суседних линија расте са повећањем растојања од наелектрисања (поље постаје слабије) Линије поља су • …… • …… • …… “+” тачкасто наелектрисање “-” тачкасто наелектрисање + -
  • 39. 39 Eлектрично поље два позитивна тачкаста наелектрисања + +
  • 40. 40 Eлектрично поље једног позитивног и једног негативног тачкастог наелектрисања + -
  • 41. 41 Перјаница
  • 42. 42 Перјаница
  • 43. 43 Расподела наелектрисања на проводницима Slika 3.5 – 1 Naelektrisanja na provodniku
  • 44. 44 Слика 3.5 – 2 Faradejev kavez
  • 45. 45 Тела са шиљком - громобран Slika 3.5 – 3 Sveća u blizini šiljka
  • 46. 46 Модел громобрана Slika 3.6 – 1 Model Frenklinovog gromobrana
  • 47. 47  Балони су наелектрисани истоименим наелектрисањима.  Ако су “-”, кад се приближи игла између њих електрони у металу, услед индукције, скупе на доњи крај игле и преко руке одлазе у земљу.  Врх игле је сада позитивно наелектрисан и привлачи негативно наелектрисане балоне.  На позитивно наелектрисаном шпицу долази до пражњења.  Линије електричног поља у близини шпица су велике густине  У ваздуху су присутни носиоци наелектрисања, (настали космичким зрачењем), који у јаком пољу имају довољну енергију да врше даљу јонизацију.  Настали јони разелектришу балоне.
  • 48. 48  Колбеова електростатичка мрежица  Показује да се наелектрисања распоређују по спољњој површи тела  Савитљива мрежица која има папирне листиће
  • 49. 49 Проводници и изолатори  проводник – има слободне носиоце електрицитета који могу да се крећу кроз њега  изолатор – нема слободне носиоце ....  полупроводник – има али не толико колико има проводник  суперпроводник – проводи наелектрисања без губитака  проводници – метали – проводници прве врсте  проводници – електролити и гасови – проводници друге врсте
  • 50. 50 Електрично поље за велику “+” равномерно наелектрисану плочу Линије поља су • праве • Под правим углом усмерене према споља • Простор између суседних је константан (поље је константно тј. униформно) + + + + + + + + + + + + + + +
  • 51. 51 Електрично поље велике “-” равномерно наелектрисане плоче - - - - - - - - - - - - - - -
  • 52. 52 Електрично поље пара паралелних супротно наелектрисаних плоча + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -
  • 53. 53 + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - -
  • 54. 54  да ли је поље између две наелектрисане плоче баш скроз хомогено?
  • 55. 55  Расподела наелектрисања на неуниформном проводнику
  • 56. 56  што је шиљак већи јаче је и поље око тог дела проводника  тела са шиљком – громобрани  Електрично пражњење – појава варница око тела
  • 57. 57 Модел кондензатора  Расклопиви кондензатор
  • 58. 58  Лајденска боца  Ewald Georg von Kleist 1745. (медицинска боца)  Pieter van Musschenbroek у Лајдену  Кондензатор облика чаше
  • 59. 59  Цилиндрични кондензатор  диелектрик између два проводна слоја  Један је фолија а други ексер са водом – између је пластика или стакло
  • 60. 60  “+” наелектрисан електрофор дотакне ексер  Електрони иду са ексера на електрофор  Ексер ће бити “+” наелектрисан а облога боце “-”
  • 61. 61 Електрични потенцијал и напон  електрично поље убрзава наелектрисање  оно добија кинетичку енергију  механичка аналогија
  • 62. 62 Кондензатори  уређаји за складиштење наелектрисања (радио апарати, компјутери, блицеви, за дефибрилацију у медицини, ...)  електронеутрални су у целини  од чега зависи количина електрицитета на плочама?  од напона  од физичких карактеристика самог кондензатора
  • 63. 63 Диелектрици –повећање капацитивности кондензатора- поларизација  диелектрик смањује услед поларизације јачину поља између плоча кондензатора – смањује се и напон између њих при истој количини наелектрисања на плочама. следи да има већу капацитивност  молекули диелектрика се поларизују. услед тога се на површини диелектрика ближој облогама кондензатора формира слој супротних наелектрисања услед чега на плоче долазе додатна наелектрисања – повећава јој се капацитивност
  • 64. 64 НС из магнетизма  Магнети и магнетне игле  Модели у области наставе о магнетизму  Инструменти из магнетизма
  • 65. 65 Магнети  Откриће магнета-Магнезија (Мала Азија)  прва употреба за навигацију – компаси  због оријентације у правцу Земљиних полова и полови магнета су добили име – северни и јужни  данас – примена – за добијање струје, медицинску дијагностику, снимање, брзи возови - левитација, ...
  • 66. 66 Магнети  Имају два пола (северни и јужни - North & South)  Полови не могу да се одвоје  Исти се одбијају, различити привлаче Џилбертов модел магнета
  • 67. 67 Дељење магнета – шта се добија?  Ако наставимо да делимо магнете шта добијамо?  Одвајање полова магнета је немогуће  Докле уопште има смисла да делимо и шта се добија “на крају”?
  • 68. 68  Боје у означавању полова?
  • 69. 69 Магнети
  • 70. 70 НС  Магнети  Шипкасти  Потковичасти – појачавају поље у једном делу простора и чине га приближнијим хомогеном – користе се код инструмената са покретним калемом  Прстенасти магнети
  • 71. 71 НС  Магнетна игла са стожером  Чување:  спаривањем - спајају се супротни полови  Не треба да падају  Ни да се греју
  • 72. 72 Модели у области магнетизма  Модел “молекуларне грађе” магнета  Затворена кутија са зидовима од провидног материјала у којој се налази 20 магнетних игала  Лаким ударцима се постигне њихова хаотична оријентација  Приближи се онда перманентни магнет који изазива оријентацију у једном смеру  Тиме је моделирано намагнетисавање спољашњим мангетним пољем
  • 73. 73 Модели у области магнетизма  Гвоздени опиљци за приказ изгледа линија магнетног поља
  • 74. 74 Опиљци и магнетно поље
  • 75. 75
  • 76. 76 Наставна средства из електромагнетизма  Извори електричне струје  Хемијски извори струје  Мрежни исправљачи као извори струје  Извори наизменичног напона  Трансформатори
  • 77. 77 Наставна средства из електромагнетизма  Електрични мерни инструменти  Основни делови електричних мерних инструмената  Основи параметри електричних мерних инструмената  Принцип рада електричних мерних инструмената  Проширивање мерног опсега амперметра и волтметра  Универзални мерни инструмент
  • 78. 78 Наставна средства из електромагнетизма  Демонстрациони електрични инструменти. Амперметар, волтметар, галванометар, ватметар.  Елементи струјног кола  Отпорници  Кондензатори  Индуктивни калемови и трансформатори  Апарати, уређаји, модели у електромагнетизму  Комплети делова за огледе из електромагнетизма  Комплет за једносмерну струју  Комплет за наизменичну струју
  • 79. 79 Електромагнети  Ерстед – почетак 19. века – показао да струја ствара око себе магнетно поље – проводник је електромагнет
  • 80. 80 Извори струје
  • 81. 81 Просто електрично коло Конвенција: смер струје је смер кретања слободних позитивних наелектрисања (када би их било): од позитивног пола извора ка негативном! + -
  • 82. 82 КОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕКОЛО ЈЕДНОСМЕРНЕ СТРУЈЕ Ems
  • 83. 83 Електромоторна силаЕлектромоторна сила (Ems -(Ems - εε)) •Снага извора AVWI dt dq dt dA P ⋅==== ,ε ε •У извору електричне енергије се неелектрична енергија (механичка, топлотна, хемијска, светлосна, ...) претвара у електричну. •Нелектрисања се раздвајају (преносе се супротно од смера поља) U dq Udq dq dA ===ε
  • 84. 84 Хемијски извори струје  Засновани на претварању хемијске енергије у електричну – галвански елементи  Лекланшеов суви елемент  Вестонов елемент  Акумулатори  Оловни  Челични  Сви имају позитивну и негативну електроду и одговарајући електролит
  • 85. 85  До 18. века је електрицитет произвођен трењем и инфлуенцом.  1789. године Галвани случајно открива да се свеж жабљи батак грчи када се један крај жице стави на његов нерв а другим додирује метлана плоча на којој се налази  Претпоставка: нерви и мишићи су услед животних процеса наелектрисани па кроз жицу настаје пражњење “животињског” наелектрисања – слично као код лајденске боце.
  • 86. 86 Волтин елемент  Волта 1796. саставља први извор трајне електричне струје – волтин елемент  Волтино објашњење-два различита метала при додиру са истом течношћу се наелектришу до различитих потенцијала  Има напон око 1 волт Проста електрична ћелија: сумпорна киселина је електролит
  • 87. 87 Електричне батерије Волтина батерија – прва батерија коју је направио Волта спајајући различите метале (или угљеник) – електрохемијска ћелија
  • 88. 88 Галвански елементи У кристалној решетци цинка налазе се позитивни јони Zn2+ који се одвајају од метала под дејством привлачне силе диполних момената молекула воде и одлазе у раствор Плочица постаје наелектрисана негативно а течност око ње позитивно. Електрично поље које настаје на такав начин тежи да врати јоне на плочицу. Када се успостави равнотежа број јона који у јединици времена прелазе са плочице у течност биће једнак броју јона који из течности дођу на плочицу. Између плочице и течности тада постоји одређена разлика потенцијала, тзв. контактни напон. Колики је тај напон зависи од врсте метала и врсте течности. Метална плочица (нпр. од цинка) се потопи у воду или електролит (сумпорну киселину). На додиру електроде и течности се формира тзв. двојни електрични слој. VU Znrastvor 34,0=−= ϕϕ
  • 89. 89 Галвански елементи Овај систем је извор електромоторне силе : VZnrastvorrastvorCuZnCu 1,1)()( =−+−=−= ϕϕϕϕϕϕε На бакарну електроду долазе позитивни јони бакра из раствора, а одговарајућа контантна разлика потенцијала је VU rastvorCu 76,0=−= ϕϕ VU Znrastvor 34,0=−= ϕϕ
  • 90. 90  Волтин елемент се не употребљава јер његова струја брзо слаби са временом услед покривања бакарне плоче водоником  Лекланшеов суви елемент има и данас примену – батерије у уређајима (пљоснате и ваљкасте).
  • 91. 91 Сува батерија Цинк је растворен у сувој електролитичкој пасти. Када је коло затворено, електрони цинка путују ка позитивној електроди (угљенику). Временом, електроде се истроше и постају “мртве”
  • 92. 92  У металном (цинк) суду налази се водени раствор нишадора коме је додат скробни лепак да би се добила каша  Цинкани суд је негативан пол а позитиван пол је угљенична шипка која се налази у врећици напуњеној мангандиоксидом (MnO2) и графитом  И суд и врећица су заливени смолом да вода не би испарила (батерија није у потпуности сува).  Напон је око 1,5 волта.
  • 93. 93 Акумулатори  Хемијски извор струје већег напона и капацитета  “пуњива” батерија  Непогодан за наставу због:  Штетних испарења  Спонтаног пражњења (од стајања)  Осетљивост на кратак спој  Гломазност (запреминска и масена)  Принцип рада је интересантан
  • 94. 94 Оловни акумулатор  Електроде су оловне плоче  Електролит је водени раствор сумпорне киселине  Када се повежу на извор једносмерног напона врши се пуњење – услед хемијске реакције настаје поларизација електрода  Напуњен акумулатор је електрохемијски систем (-)Pb/H2SO4/PbO2(+)
  • 95. 95 Оловни акумулатор  Негативна електрода је плоча од чистог олова  Позитивна је исто оловна али је на њој приликом пуњења настала оксидација олова у олово оксид.  При пражњењу се врши обрнут процес  Електролит је сумпорна киселина густине 1,18-1,19 g/cm3 .  При пуњењу се густина електролита повећава а при пражњењу смањује PbО2 +2H2SO4+ Pb 2PbSO4 +2H2O пражњење пуњење  Сумарни хемијски процеси су
  • 96. 96 Оловни акумулатор  Поларизациони напон међу електродама тј. ЕМС износи 2,5-2,8 V  Радни напон је 2,0 V  Минимални до кога сем да се празни је 1,8 V  “батерије оловних акумулатора” - од 3 до 6 редно везаних батерија  Радни напон је тако 6, односно12 V
  • 97. 97 Вестонов елемент  Изум из 1893.  Има константну ЕМС у току дугог временског интервала  Репродуцибилна је  По правилу не служи као извор већ као стандард за мерење напона, баждарење потенциометара, ...  На 20о С ЕМС је 1,0183 V 1850-1936
  • 98. 98 Вестонов елемент  Лева електрода је у контакту са Hg а десна са кадмијум амалгамом  Изнад живе је паста меркуро-сулфата Hg2SO4 а изнад кадмијум амалгамасу кристали кадмијум сулфата  Обе цеви су напуњене до врха раствором кадмијум сулфата и затворене плутом и парафином. 1850-1936
  • 99. 99 Вестонов елемент  Из амалгама у раствор одлазе јони кадмијума и пошто сваки оставља по 2 електрона амалгам је наелектрисан негативно  Равнотежна вредност наелектрисања се постиже када исти број јона кадмијума оде у раствор и врати се у амалгам  Ствара се потенцијална разлика јер Hg електрода је позитивна према електроди од амалгама 1850-1936
  • 100. 100 Мрежни исправљачи као извори струје  Исправљачи, претварачи, усмерачи , .. наизменичне струје  засновани на особини неких материјала да пропуштају струју само у једном смеру (директни смер) док у другом (инверзни) пружају веома велики отпор.  Полупроводнички  Електронски (са електронским цевима)
  • 101. 101  Полуталасни  Пуноталасни
  • 102. 102 Извори наизменичног напона  Градска мрежа, 220 V, 50 Hz  Подела према напону  Мали напони, 0-40 V  Ниски напони, 40-250 V  Високи напони, > 250 V  Према фреквенцији  Извори ниске, 50 Hz  Звучне  Високе учестаности  Извори малих напона чија аудио учестаност има фреквенцију од 20-20000 називају се и тон генератори.
  • 103. 103 Трансформатори  220 V постоји у градској електричној мрежи  Мале и ниске напоне добијамо трансформатором  принцип рада
  • 104. 104 Магнетно поље проводника са струјом. Амперов закон  магнетна пропустљивост вакуума µ0  откриће Ерстеда из 1820.
  • 105. 105
  • 106. 106 Електромагнетна индукција
  • 107. 107 Од чега зависи ефекат?
  • 108. 108
  • 109. 109 Флукс магнетног поља  свака промена флукса изазива електромоторну силу
  • 110. 110 Фарадејев закон индукције и Ленцово правило  индукована електромоторна сила (ЕМС) у свакој проводној контури има такво магнетно поље да оно компензује промену флукса која је изазвала његово стварање.  (Јасно) објашњење знака “–” се назива Ленцовим правилом
  • 111. 111 Илустрација Ленцовог правила
  • 112. 112 Индуктивност  – Електромагнетна индукција – стварање ЕМС услед променљивог магнетног флукса  Трансформатори – уређаји који се састоје од два кола. Промене у једном стварају могућност да се у другом индукује струја жељеног напона и јачине уз веома мале губитке у преносу.  ефикасност оваквих уређаја се дефинише њиховом индуктивношћу
  • 113. 113 Међусобна индуктивност
  • 114. 114 Међусобна индуктивност  флукс се мења само услед промене јачине струје у овом случају  Промена струје у првом колу индукује ЕМС у другом  М коефицијент међусобне индукције јединица коефицијента М је Хенри, 1 Н = 1 Vs/A
  • 115. 115 Самоиндукција  према Фарадејевом закону и Ленцовом правилу свака промена флукса доводи до стварања ЕМС  значи и у самом колу у коме се мења флукс се (само)индукује ЕМС по истим правилима као и у другом колу  Самоиндукована ЕМС је, према томе L – коефицијент самоиндукције калема. Ако има N намотаја
  • 116. 116 Трансформатори
  • 117. 117 Трансформатори  Сем као извори они су и објекат проучавања јер су често саставни делови других електричних уређаја  Мрежни трансформатор  Језгро и два намотаја (примар и секундар)  Примар се везује за 220 V  На секундару се добија: 2,4,6,8,10, …, 24 V
  • 118. 118 Аутотрансформатор  Један намотај  Снижавајући и повишавајући аутотрансформатор
  • 119. 119 Румкорфов индуктор  Извор пулсирајуће струје високог напона  Даје напон потребан за пражњења у ваздуху  У Гајслеровим цевима  За напајање Теслиног трансформатора, ...  За паљење кола – бобина – акумулатор нема довољан напон да скочи варница код свећице  Делови  Језгро од трака трансформаторског гвожђа  Секундарног намотаја са већим бројем навојака у којима се индукује ЕМС  Примарног намотаја који се напаја једносмерним напоном од 10-12 V из акумулатора или исправљача  Нафовог чекића тј. електромагнетног прекидача  Кондензатора (спречава варничења на прекидачу)
  • 120. 120
  • 121. 121 Румкорфов индуктор  Крајеви секундара имају вертикалне стубиће са кружним отворима кроз који су провучене металне игле – обично једна са шиљком а једна са диском.
  • 122. 122  Напомене  Варница између шиљка и диска скаче независно од тога да ли је правилно везан индуктор на полове (диск – катода, игла – анода)  Када су правилно везани варница погађа диск ближе центру  Када нису добро везани ближе ободу  Код провере рада индуктора растојање игле и диска не сме да буде веће од 100 мм, да не би дошло до пробијања изолације  Диск и игла, и везе према потрошачима се не дирају рукама да не би дошло до електричног удара  Ако не дође до прескакања варнице између диска и игле треба подесити контакте ...  Водити рачуна о могућем прегревању
  • 123. 123 Теслин трансформатор  Извор струје високог напона и високе учестаности  Демонстрира  настајање високофреквентних Теслиних струја  Трансформација напона  Рад високофреквентног осцилаторног кола  Електромагнетно поље  Резонанција  Коронско пражњење  Светљење гаса, ...
  • 124. 124
  • 125. 125 Семинарски радови  Електрични мерни инструменти у настави физике  Принцип рада  Примена у настави – преглед градива по разредима у којима се користе за демонстрацију и мерења  Термометри  Подела  Принцип рада  Примена у настави...  Сила трења
  • 126. 126 Електрични мерни инструменти  ЕМ енергија се трансформише у механичку енергију неког покретног дела у инструменту (калем, комад гвожђа) који је повезан са казаљком  Деловање магнетног поља на проводник са струјом  Магнетног поља струје у једном калему на струју у другом калему, ...  Врсте  Магнетоелектрични  Електромагнетни  електродинамички
  • 127. 127  Магнетоелектрични – инструменти са покретним калемом,  поље перманетног потковичастог магнета делује на наелектрисања у покрету (струју у калему) - Амперова сила  спирала  Из једнакости механичког и момента магнетног поља следи да је угао скретања пропорционалан јачини струје
  • 128. 128  Карактеристике  Осетљиви, класа тачности 0,1 Угао скретања је линеарна функција јачине струје, односно напона  Скала је линеарна  Уз исправљачки елеменат служи и за мерења наизменичне струје
  • 129. 129  Електромагнетни – инструменти са меким гвожђем,
  • 130. 130
  • 131. 131 Елементи струјних кола  Отпорници  Кондензатори  Инуктивни калеми
  • 132. 132 Смисао Омовог закона Ω === V A R U I R U I ; ][ ][ ][; 1. Електрична струја и напон су пропорционални једно другом. 2. Да ли Омов закон може да се примени на све отпорнике? НЕ. Нису сви отпорници “омски”!
  • 133. 133 Отпорност и њена температурна зависност Специфична отпорностСпецифична отпорност ((ρρ)) је карактеристика материјала. Специфична отпорност неког материјалаСпецифична отпорност неког материјала (у SI) је отпорност жице дужине 1 m попречног пресека 1 m2 направљеној од тог материјала. m m m S L R ⋅Ω= ⋅Ω == 2 ][ρρ S L R σ ρ == S L σ ρ 1 = ρ -- Специфична отпорностСпецифична отпорност σ −σ − Специфична проводностСпецифична проводност
  • 134. 134 Температурна зависност отпорности ( ) [ ] KC T o 11 )10 ≡= ∆+= α αρρ α– температурски коефицијент отпорности. Tемпературна зависност отпорности се користи у отпорним термометрима, у термисторима и у другим уређајима где је потребно да се измери мала промена температуре. Т ρ ρ0
  • 135. 135 Отпорници  За регулисање струје на жељену јачину (осигурачи)  Проводници одређене форме која даје познату отпорност и максималну дозвољену јачину струје која не мења особине отпорника  Најчешће у облику намотане жице  Услови  Мали температурски коефицијент промене отпорности  Мала електромоторна сила (на споју са бакром)
  • 136. 136 Отпорници  Врсте  Са чеповима  Серијски повезани са отвором у који може да се уметне месингани чеп  Са клизним контактом  реостат  Са преклопницима –  отворени жичани спирални отпорници са преклопницима  Декадне кутије
  • 137. 137 Кондензатори  Лајденска боца  Расклопиви демонстрациони кондензатор  У зависности од капацитивности  Стални  Променљиви  У зависности од диелектрика  Ваздушни  електролитички
  • 138. 138
  • 139. 139
  • 140. 140 Индуктивни калемови и трансформатори  пригушнице  Индуктивни отпор  Индуктивне декаде (mH)
  • 141. 141 Компоненте електричних кола • Батерије (извори енергије) • Проводници који повезују елементе кола • отпорници (сијалице, електрични уређаји , жице,…) • Кондензатори, диоде, ... • Прекидачи … Дијаграм кола на скици може да изгледа другачије од реалног кола. Међутим, концептуално он је тачан! I
  • 142. 142 Princip rada sinhronog generatoraPrincip rada sinhronog generatora Princip rada se bazira na elektromagnetnog indukciji. d e dt Φ = −
  • 143. 143 Princip rada sinhronog generatoraPrincip rada sinhronog generatora
  • 144. 144