Wyobrażasz sobie świat bez elektryczności? Nie działałyby nie tylko komputery czy lampy. Gdybyśmy nie umieli wytwarzać prądu elektrycznego, to nie mielibyśmy latarek, suszarek, lodówek. Samochody by nie jeździły, a samoloty nie latały. Otacza nas ogromna liczba urządzeń, które potrzebują zasilania elektrycznego. Skąd zatem bierze się prąd?

Żarówka świeci tylko wtedy, gdy jest podłączona do źródła prądu
Już wiesz
  • że urządzenia elektryczne wymagają zasilania prądem elektrycznym;

  • że niektóre urządzenia należy podłączyć do gniazdka elektrycznego, a inne są zasilane bateriami.

Nauczysz się
  • wyjaśniać, skąd bierze się prąd elektryczny w domu;

  • wskazywać źródła prądu elektrycznego;

  • dopasowywać urządzenie do odpowiedniego źródła prądu;

  • budować prosty obwód elektryczny;

  • przeprowadzać doświadczenie sprawdzające, czy dana substancja przewodzi prąd elektryczny.

1. Prąd elektryczny w naszym domu

W domu znajduje się wiele urządzeń elektrycznych. Każde należy zasilić prądem – ale skąd go wziąć? Urządzenia potrzebują odpowiedniego dla siebie źródła prądu o określonym napięciu. Wielkość napięcia podaje się w woltach i oznacza literą „V”, np. 230 V oznacza napięcie 230 woltów. Takie właśnie napięcie pojawia się we wszystkich gniazdkach elektrycznych w Polsce. Na każdym urządzeniu elektrycznym znajduje się informacja, jakiego zasilania potrzebuje.

Napięcie w gniazdku pochodzi z elektrowni. W życiu codziennym wykorzystujemy także inne źródła prądu, różniące się napięciem elektrycznym oraz typem prądu, jaki możemy uzyskać.

Ciekawostka

Prąd elektryczny potrafią wytwarzać niektóre zwierzęta. Zdolność ta służy im do orientacji w środowisku, a także do polowania. Węgorz elektryczny wytwarza napięcie 800 V, które jest niebezpieczne dla człowieka.

2. Prąd stały i przemienny

Jak już wiemy, wokół nas możemy znaleźć źródła dwóch rodzajów prądu – prądu stałego i przemiennego. Napięcie prądu stałego nie zmienia się. W przypadku prądu przemiennego napięcie zmienia się bardzo szybko (około 50–60 razy na sekundę, a czasami znacznie szybciej).

Źródłami prądu stałego są baterie i akumulatory. Urządzenia takie noszą wspólną nazwę ogniw. Zachodzą w nich przemiany chemiczne, które pozwalają na wytworzenie prądu pozwalającego na zasilanie urządzeń o niewielkiej mocy. Trudno przesyłać prąd stały na duże odległości. Dlatego napięcie w gniazdkach jest źródłem prądu przemiennego. Taki prąd można przesyłać na znaczne odległości i zasilać w ten sposób urządzenia o dużej mocy.

Prąd stały oznacza się linią prostą lub literami DC, zaś przemienny falką (~) lub literami AC

3. Jak sprawić, by żarówka świeciła?

Polecenie 1

Przypomnij sobie, które substancje przewodzą prąd elektryczny.

Aby urządzenie zaczęło działać, trzeba je podłączyć do odpowiedniego źródła energii elektrycznej za pomocą przewodów. Należy więc zbudować obwód elektryczny. Każdy, nawet najprostszy obwód elektryczny, składa się zawsze z kilku podstawowych elementów. Są to:

  • źródło napięcia elektrycznego,

  • odbiornik energii elektrycznej,

  • przewody elektryczne.

Najważniejszą częścią obwodu elektrycznego jest źródło prądu zwane inaczej źródłem napięcia. Bez źródła napięcia elektrycznego w obwodzie nie popłynie prąd elektryczny i włączone w obwód urządzenie elektryczne nie będzie działać. Kolejnym elementem układu jest odbiornik energii elektrycznej. Odbiornikami są wszystkie urządzenia działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej, np. żarówka, telewizor, żelazko czy grzejnik elektryczny. Przewód elektryczny to nic innego jak drut przewodzący prąd.

Doświadczenie 1

Zbudowanie obwodu elektrycznego.

Co będzie potrzebne
  • cytryna,

  • gwóźdź miedziany,

  • gwóźdź ocynkowany,

  • 2 krótkie przewody,

  • żarówka LED.

Instrukcja
  1. Wbij gwoździe w cytrynę tak, by się nie stykały.

  2. Do każdego gwoździa przymocuj przewód.

  3. Wolne końce przewodów połącz z żarówką. Co obserwujesz?

Podsumowanie

Cytryna z gwoździami działa jak źródło prądu. Dzięki temu służy jako podstawa do zbudowania obwodu elektrycznego.

Polecenie 2

Zdecyduj, czy wyłącznik jest niezbędnym elementem obwodu elektrycznego.

4. Przewodnik czy izolator?

Zastanawiające, dlaczego jedne materiały wykorzystuje się do budowy przewodów elektrycznych, a inne do tworzenia izolacji tych przewodów. Wyjaśnienie jest proste: wewnętrzny element ma za zadanie przewodzić prąd elektryczny, natomiast izolacja powinna chronić nas przed porażeniem, ponieważ sama nie przewodzi prądu elektrycznego.

Jak już wiesz, niektóre ciała bardzo dobrze przewodzą prąd elektryczny. Nazywamy je przewodnikami prądu elektrycznego. Inne ciała nie przewodzą prądu – te nazywamy izolatorami elektrycznymi.

Sprawdźmy wspólnie, jakie przedmioty wokół nas są przewodnikami elektrycznymi, a jakie izolatorami. Wykorzystajmy w tym celu obwód elektryczny, jednak zamiast wyłącznika włączać będziemy do obwodu różnego rodzaju przedmioty.

Doświadczenie 2

Wykrywanie przewodników.

Co będzie potrzebne
  • płaska bateria,

  • 3 przewody,

  • żarówka LED,

  • grafit,

  • gumka do wycierania,

  • aluminiowa łyżeczka,

  • zapałka.

Instrukcja
  1. Połącz przewodem jeden z biegunów baterii z metalowym wkrętem żarówki.

  2. Połącz drugi kabel z drugim biegunem baterii, a trzeci – z metalowym zakończeniem żarówki.

  3. Wolne końce kabli przykładaj do różnych przygotowanych przedmiotów. Zanotuj, kiedy żarówka świeciła.

Podsumowanie

Jeżeli materiał, z którego wykonany jest dany przedmiot, jest przewodnikiem elektrycznym, to żarówka się zaświeci. Jeżeli jest izolatorem elektrycznym, żarówka się nie zaświeci.

Układ do sprawdzania przewodnictwa elektrycznego
Kabel składa się z drutu będącego przewodnikiem (najczęściej jest to miedź) oraz osłony wykonanej z izolatora, np. gumy lub PCV. Dzięki temu możemy wziąć kabel do ręki bez obawy, że porazi nas prąd
Ciekawostka

Przepływ prądu przez niektóre substancje, np. niektóre gazy (hel, neon, ksenon), sprawia, że zaczynają one się jarzyć. Zjawisko to wykorzystuje się w budowie lamp. Jeśli do zamkniętego w rurce gazu przyłoży się napięcie elektryczne, to gaz zacznie świecić. Kolor zależy od tego, jakiego gazu użyliśmy: czerwony to neon, różowawy – hel, ksenon natomiast świeci na niebieskofioletowo.

Podsumowanie

  • Źródło prądu wytwarza prąd o określonym napięciu.

  • Do zasilania urządzeń elektrycznych używa się prądu stałego lub przemiennego.

  • Każde urządzenie potrzebuje odpowiedniego dla siebie źródła prądu.

  • Obwód elektryczny składa się przynajmniej ze źródła prądu i jego odbiornika, które połączone są przewodami.

  • Aby przez obwód przepłynął prąd, obwód musi być zamknięty.

  • Substancje dobrze przewodzące prąd elektryczny to przewodniki, natomiast źle przewodzące prąd to izolatory.

Praca domowa
Polecenie 3.1

Podaj po trzy przykłady przedmiotów ze swojego otoczenia, które mogą być izolatorami lub przewodnikami elektryczności.

Polecenie 3.2

Wymień źródła prądu elektrycznego wykorzystywane w twoim domu. Podaj, do czego służą.

Zobacz także

Zajrzyj do zagadnień pokrewnych:

Słowniczek

izolator

substancja, która nie przewodzi prądu elektrycznego, np. tworzywa sztuczne, porcelana

obwód elektryczny

zestaw elementów elektrycznych połączonych ze sobą przewodami elektrycznymi, złożony co najmniej ze źródła prądu i odbiornika

odbiornik energii elektrycznej

każde urządzenie działające przy wykorzystaniu energii elektrycznej

prąd przemienny

prąd, którego kierunek i napięcie regularnie i bardzo szybko się zmieniają

prąd stały

prąd, którego napięcie nie zmienia się w krótkich przedziałach czasu

przewodnik elektryczności

ciało dobrze przewodzące prąd elektryczny, np. miedź, aluminium, srebro

przewód elektryczny

przewód wykonany najczęściej z drutu miedzianego (lub innego przewodnika elektrycznego), pokrytego warstwą izolatora

źródło prądu

element obwodu elektrycznego wytwarzający napięcie, np. sieć energetyczna zakończona gniazdkiem elektrycznym, bateria, akumulator, dynamo

Zadania

Ćwiczenie 1
Ćwiczenie 2
Ćwiczenie 3
Ćwiczenie 4
Ćwiczenie 5
Ćwiczenie 6
Ćwiczenie 7