Sprawdzian Fizyka Klasa 8 Prąd Elektryczny

Hej ósmoklasiści! Przed nami Sprawdzian z Fizyki, a konkretnie z Prądu Elektrycznego. Nie martwcie się! Postaram się wszystko wytłumaczyć krok po kroku, tak żebyście zrozumieli, o co w tym wszystkim chodzi. Zapomnijcie na chwilę o skomplikowanych wzorach i skupcie się na zrozumieniu podstawowych pojęć. Zobaczycie, że prąd elektryczny to nic strasznego!

Czym w ogóle jest prąd elektryczny?

Wyobraźcie sobie wodę płynącą w rzece. Prąd elektryczny to coś podobnego, tylko zamiast wody mamy elektrony, a zamiast rzeki mamy przewodnik (np. kabel).

Elektrony

Elektrony to malutkie cząstki, które krążą wokół jądra atomu. Mają ujemny ładunek elektryczny. W niektórych materiałach, zwłaszcza w metalach, niektóre elektrony mogą się swobodnie poruszać. To właśnie te "wolne" elektrony tworzą prąd elektryczny.

Przewodnik

Przewodnik to materiał, który pozwala elektronom swobodnie się przemieszczać. Najlepszymi przewodnikami są metale, takie jak miedź i srebro. Dlatego kable elektryczne najczęściej robi się z miedzi.

Izolator

Odwrotnością przewodnika jest izolator. Izolator to materiał, który nie pozwala elektronom się przemieszczać. Przykładami izolatorów są plastik, guma i szkło. Izolatory stosuje się do zabezpieczenia przewodów, żebyśmy nie dostali porażenia prądem.

Mówiąc prościej, prąd elektryczny to uporządkowany ruch elektronów w przewodniku.

Podstawowe wielkości elektryczne

Żeby opisać prąd elektryczny, używamy kilku podstawowych wielkości:

Napięcie (U)

Napięcie, oznaczane literą U, to różnica potencjałów między dwoma punktami obwodu elektrycznego. Mówiąc prościej, to "siła", która pcha elektrony w obwodzie. Jednostką napięcia jest wolt (V). Można to sobie wyobrazić jako różnicę wysokości, z której spada woda - im większa różnica, tym silniejszy strumień wody (analogicznie - im większe napięcie, tym silniejszy prąd).

Na przykład, bateria AA ma napięcie 1,5V, a gniazdko elektryczne w domu ma napięcie 230V.

Natężenie prądu (I)

Natężenie prądu, oznaczane literą I, to ilość ładunku elektrycznego, która przepływa przez przewodnik w jednostce czasu. Jednostką natężenia prądu jest amper (A). Można to sobie wyobrazić jako ilość wody przepływającej przez rzekę w ciągu sekundy - im więcej wody, tym większe natężenie strumienia (analogicznie - im więcej elektronów przepływa, tym większe natężenie prądu).

Na przykład, żarówka może pobierać prąd o natężeniu 0,5A, a pralka może pobierać prąd o natężeniu 10A.

Opór elektryczny (R)

Opór elektryczny, oznaczany literą R, to właściwość materiału, która utrudnia przepływ prądu elektrycznego. Jednostką oporu elektrycznego jest om (Ω). Można to sobie wyobrazić jako przeszkody w rzece, które utrudniają przepływ wody - im więcej przeszkód, tym trudniej wodzie płynąć (analogicznie - im większy opór, tym trudniej elektronom płynąć).

Na przykład, cienki i długi przewodnik ma większy opór niż gruby i krótki przewodnik.

Prawo Ohma

Prawo Ohma to podstawowe prawo elektrotechniki, które łączy napięcie, natężenie i opór. Mówi ono, że:

Napięcie (U) = Natężenie (I) * Opór (R)

Czyli: U = I * R

Z tego wzoru możemy obliczyć dowolną z tych wielkości, jeśli znamy dwie pozostałe.

Przykład: Żarówka ma opór 100 omów i przepływa przez nią prąd o natężeniu 0,2 ampera. Jakie jest napięcie na żarówce?

U = I * R = 0,2 A * 100 Ω = 20 V

Odpowiedź: Napięcie na żarówce wynosi 20 V.

Obwody elektryczne

Obwód elektryczny to zamknięta droga, po której płynie prąd elektryczny. Obwód musi zawierać źródło napięcia (np. bateria), przewodnik (np. kabel) i odbiornik energii (np. żarówka).

Rodzaje połączeń

W obwodach elektrycznych możemy łączyć elementy na dwa podstawowe sposoby: szeregowo i równolegle.

Połączenie szeregowe

W połączeniu szeregowym elementy są połączone jeden za drugim, tworząc jedną drogę dla prądu. W takim połączeniu natężenie prądu jest takie samo w każdym punkcie obwodu, a napięcie dzieli się między elementy.

Wyobraź sobie rzekę, w której woda płynie kolejno przez kilka turbin. Ilość wody przepływająca przez każdą turbinę jest taka sama (natężenie), ale każda turbina pobiera część energii wody (napięcie).

Połączenie równoległe

W połączeniu równoległym elementy są połączone tak, że prąd ma wiele dróg do wyboru. W takim połączeniu napięcie jest takie samo na każdym elemencie, a natężenie prądu dzieli się między drogi.

Wyobraź sobie rzekę, która rozgałęzia się na kilka mniejszych strumieni, a następnie łączy się z powrotem. Każdy strumień ma taką samą wysokość (napięcie), ale ilość wody płynąca w każdym strumieniu może być inna (natężenie).

Praca i moc prądu elektrycznego

Praca prądu elektrycznego to ilość energii elektrycznej, która została zużyta lub zamieniona na inną formę energii (np. ciepło lub światło). Jednostką pracy jest dżul (J).

Moc prądu elektrycznego to szybkość, z jaką prąd wykonuje pracę. Jednostką mocy jest wat (W).

Wzory: