úvod
Keď zapneš baterku, rozsvieti sa žiarovka. Prúd pritom prechádza elektrickým obvodom: od zdroja cez vodiče a spínač k žiarovke a odtiaľ späť do zdroja.
teória
Časti obvodu
- Zdroj napätia: batéria, článok, akumulátor alebo zásuvka. Má dva póly, kladný (+) a záporný (−).
- Vodiče: drôty, ktoré prúd vedú.
- Spínač: obvod uzatvára (zapnuté) alebo prerušuje (vypnuté).
- Spotrebič: žiarovka, motorček, zvonček, ohrievač, ktorý elektrickú energiu mení na svetlo, pohyb, zvuk alebo teplo.
Prúd prechádza len uzavretým obvodom. Keď sa obvod niekde preruší, napríklad spínačom alebo prepálenou žiarovkou, prúd zanikne. Obvody sa kreslia schémami so značkami: zdroj sú dve rovnobežné čiarky rôznej dĺžky (dlhšia je kladný pól), žiarovka krúžok s krížikom, spínač prerušená čiara.
teória
Postav si obvod v stavebnici
Obvod si môžeš poskladať aj tu, v Stavebnici obvodov. Pingo ťa prevedie krok za krokom: povie, ktorú súčiastku vziať, a na doske ukáže, kam ju položiť. Krok sa odškrtne sám, keď je obvod správne. Keď niečo nesvieti, ťukni na Prečo to nefunguje? a Pingo ukáže, kde je chyba. Nič sa nepokazí naozaj a všetko vrátiš tlačidlom Späť.
súčiastky v stavebnici
Čo je čo
Hore značka, ktorou súčiastku kreslíš do schémy, pod ňou ako vyzerá naozaj. V stavebnici ich prepneš tlačidlom Schéma a Reálne.
- BatériaZdroj, ktorému nastavíš napätie. Plochá batéria má 4,5 V, lebo sú v nej tri články za sebou.Dve batérie za sebou: kladný pól jednej k zápornému pólu druhej, napätia sa sčítajú. Otočená batéria napätie odčíta.
- VodičSpája súčiastky do obvodu. V stavebnici je to medený drôt, ktorý nemá skoro žiadny odpor.Kde sa stretnú tri a viac vodičov, prúd sa rozvetví. Vodič priamo medzi pólmi zdroja je skrat.
- ŽiarovkaSvieti, keď ňou ide prúd: tenké vlákno z volfrámu sa rozžeraví do biela. Na žiarovke je napätie a prúd, pri ktorých svieti naplno, napríklad 4,5 V a 0,3 A.Pri oveľa väčšom napätí vlákno praskne, pri menšom svieti slabo alebo vôbec.
- SpínačSpája a rozpája obvod. Zapnutý vedie ako vodič, vypnutý obvod preruší a prúd nejde nikde v tej ceste.Spínač vypne len tú časť obvodu, cez ktorú prúd ide.
- TlačidloSpojí obvod, len kým ho držíš stlačené. Pružina ho potom vráti. Takto funguje zvonček pri dverách aj klávesy.
- PrepínačPošle prúd raz jednou, raz druhou cestou. Má tri vývody: stred a dva konce. Dvoma prepínačmi sa zapája svetlo na schodoch, ktoré zapneš dole aj hore.
- PredmetVec z bežného života (minca, ceruzka, guma, klinec) vložená do obvodu. Keď žiarovka svieti, predmet je vodič. Keď nesvieti, je izolant.
vyskúšaj si
Stavebnica: prvý obvod s Pingom
Stavebnica sa načíta v prehliadači.
teória
Vodiče a izolanty
Látky, ktoré prúd vedú, sú elektrické vodiče: všetky kovy, grafit, roztoky s iónmi (slaná voda, voda z vodovodu) aj ľudské telo. Látky, ktoré prúd nevedú, sú izolanty: plasty, guma, sklo, porcelán, suché drevo, papier a vzduch. Vodiče a izolanty sa v technike dopĺňajú: drôt je z medi a obal z plastu.
vyskúšaj si
Vodič alebo izolant v obvode
Čo vložíš medzi svorky?
Predpovedz a zapni spínač: čo urobí žiarovka?
0 / 0Kedy prechádza obvodom elektrický prúd?
0 / 0vyskúšaj si
Elektrický vodič alebo izolant?
Vodič prepustí elektrický prúd, izolant nie. Kam patrí každá látka?
0 / 0teória
Skrat
Keď spojíme póly zdroja priamo drôtom bez spotrebiča, vznikne skrat. Obvodom prechádza veľmi veľký prúd, drôty sa rozpália a batéria sa rýchlo vybije alebo poškodí. V domácej sieti skrat okamžite vypne istič, o ktorom hovorí lekcia Elektrina doma a bezpečnosť.
Zapamätaj si: obvod musí byť uzavretý a musí mať zdroj. Kovy prúd vedú, plast, guma a sklo nie. Voda z vodovodu a ľudské telo prúd vedú, preto elektrina a voda nejdú dokopy.
Nosiče náboja
Prúd je usporiadaný pohyb nabitých častíc. V kovoch ho tvoria voľné elektróny, ktoré nie sú viazané na jeden atóm, ako ukazuje lekcia Kovová a koordinačná väzba. V roztokoch a taveninách prúd vedú ióny: kladné sa pohybujú k zápornej elektróde, záporné ku kladnej. V izolantoch sú všetky elektróny pevne viazané a voľné nosiče náboja chýbajú. Polovodiče, napríklad kremík, majú voľných nosičov málo, ale ich počet sa dá meniť teplom, svetlom alebo prímesami.
skús doma Skúšačka vodičov
Potrebuješ: plochá batéria 4,5 V, malá žiarovka 3,5 V v objímke (z vreckovky alebo zo školskej súpravy), tri vodiče, najlepšie s krokosvorkami, veci na skúšanie: lyžica, minca, alobal, ceruzka, guma, papier, plastové pravítko, drevená špajdľa.
- Spoj vodičom kladný pól batérie so žiarovkou. Druhý vodič veď od žiarovky a tretí od záporného pólu. Ich voľné konce sú tvoja skúšačka.
- Dotkni sa voľnými koncami navzájom. Žiarovka sa rozsvieti, obvod je uzavretý.
- Teraz nimi chyť každú vec na dvoch miestach. Keď žiarovka svieti, vec je vodič. Keď nesvieti, je to izolant.
- Zapíš si výsledky do dvoch stĺpcov. Ceruzku zastrúhaj z oboch strán a vyskúšaj jej tuhu. Svieti žiarovka rovnako jasne ako pri lyžici?
Prečo? Kovy majú voľné elektróny, ktoré sa dajú do pohybu, preto vedú. V plaste, papieri a dreve sú elektróny pevne viazané. Tuha je grafit, ten vedie, ale horšie ako kov, a preto žiarovka svieti slabšie.
Póly batérie nikdy nespájaj priamo vodičom ani lyžicou bez žiarovky, to je skrat. Zásuvku nikdy neskúšaj.
rozšírenie Prvá batéria z mincí a soli
Taliansky fyzik Alessandro Volta okolo roku 1800 poskladal na seba kotúčiky zinku a medi oddelené kúskami látky namočenej v slanej vode. Tento Voltov stĺp bol prvý zdroj, ktorý dával stály elektrický prúd. Na jeho počesť sa jednotka napätia volá volt. Ako článok funguje, vysvetľuje lekcia Galvanický článok.
teória
Časté chyby
- „Stačí jeden drôt od batérie k žiarovke.“ Obvod musí byť uzavretý, k žiarovke vedú dva vodiče.
- „Voda je izolant.“ Destilovaná voda takmer áno, ale voda z vodovodu a pot obsahujú ióny a prúd vedú.
- „Prúd sa v žiarovke spotrebuje.“ Prúd sa nespotrebuje, rovnaký prúd tečie do žiarovky aj z nej. Spotrebuje sa energia.
- „Skrat je neškodný, veď tam nie je žiarovka.“ Pri skrate tečie veľmi veľký prúd a drôty sa môžu rozpáliť.
Ako sa prúd meria a od čoho závisí, ukazuje ďalšia lekcia Elektrický prúd a jeho meranie.