Opracowała
Jolanta Drogoń
Nauczycielka fizyki w XXXIII LO w Warszawie

TEMAT
Symulacja wyznaczania charakterystyki prądowo-napięciowej za pomocą programu PRĄD STAŁY.

ZAKRES
podstawowy

PROGRAM
PRĄD STAŁY
Program ten pozwala uczniowi “zbudować" obwód prądu stałego, zawierający typowe elementy i badać działanie takiego obwodu.

FORMY PRACY
Praca uczniów w zespołach 2-3 osobowych w pracowni komputerowej

CELE LEKCJI
Celem lekcji jest, aby uczeń:

• potrafił “zbudować" obwód prądu stałego
• potrafił przy danych parametrach obwodu użyć miernika o odpowiednim zakresie skali
• wstępnie zapoznał się z podstawowymi prawami dla obwodu prądu stałego
• rozwinął umiejętności analizowania wykresów.

POZIOM WIEDZY I UMIEJĘTNOŚCI WSTĘPNYCH
Uczeń powinien umieć:

• opisać zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego
• posługiwać się programem komputerowym “PANDA"

PRZEBIEG LEKCJI

1. Wprowadzenie do lekcji - nauczyciel zadaje uczniom pytania:
   • Jaki prąd nazywamy prądem stałym?
   • Wymień mierniki służące do pomiaru prądu i napięcia
   • W jaki sposób podłączamy mierniki w obwodach prądu stałego?
2. Wprowadzenie pojęcia charakterystyki prądowo-napięciowej.
3. Omówienie metod badania charakterystyki I-U (burza mózgów).
4. Nauczyciel rozdaje poszczególnym zespołom kartę pracy przeznaczając 20 minut na wykonanie zawartych w niej poleceń.

KARTA PRACY

1. Zmontuj niezbędny obwód korzystając z zakładki “Elementy obwodu". Umieść w nim odpowiednio mierniki: amperomierz i woltomierz.
2. Dobierz wartości elementów obwodu (wartość oporu opornika, wartość SEM ogniwa).
3. Ustal zakres pracy mierników.
4. Przeprowadź serię pomiarów dla badanego obwodu zmieniając wartość SEM ogniwa.
5. Przenieś tabelę do programu PANDA i wykonaj wykres zależności natężenia prądu w funkcji przyłożonego napięcia.
6. Całą procedurę powtórz dla żarówki.
7. Podaj przyczynę różnic w otrzymanych wykresach.
8. Oblicz opór elektryczny dla opornika i żarówki.

SPODZIEWANE EFEKTY
W testowanych obwodach uczniowie otrzymali następujące wyniki i zależności I (U)

WNIOSKI:
Dla badanego opornika zależność prądowo - napięciowa jest liniowa. Stosunek napięcia do natężenia prądu nazywany jest oporem elektrycznym i dla danego opornika jest on wielkością stałą.
Natomiast w przypadku żarówki zależność ta nie jest liniowa. Opór żarnika wolframowego nie jest wielkością stałą i rośnie wraz ze wzrostem temperatury.

PRACA DOMOWA:
Wykonaj, na lekcję za tydzień, posługując się programem PRĄD STAŁY charakterystykę I (U) dla trzech żarówek o tej samej nominalnej mocy, ale o różnych nominalnych napięciach. Zapisz wnioski.

UWAGI DOTYCZĄCE REALIZACJI LEKCJI
Wykorzystanie programu PRĄD STAŁY nie powinno polegać na zastępowaniu nim prawdziwych pomiarów przeprowadzonych w szkolnym laboratorium. Program symulacyjny można zastosować jako wstęp do działania praktycznego, a więc przed rzeczywistymi pomiarami przeprowadzanymi w pracowni.