Imię i nazwisko autora:

Jarosław Krakowski

Przedmiot:

Fizyka

Temat zajęć:

Zastosowania diod w prostownikach prądu

Grupa docelowa:

III etap edukacyjny, liceum, technikum, zakres podstawowy i rozszerzony

Podstawa programowa:

Cele kształcenia – wymagania ogólne

II. Rozwiązywanie problemów z wykorzystaniem praw i zależności fizycznych.

Zakres podstawowy
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.

VII. Prąd elektryczny. Uczeń:
8) opisuje funkcje diody półprzewodnikowej jako elementu przewodzącego w jednym kierunku oraz jako źródła światła.

Zakres rozszerzony
Treści nauczania – wymagania szczegółowe

I. Wymagania przekrojowe. Uczeń:
4) przeprowadza obliczenia liczbowe posługując się kalkulatorem;
7) wyodrębnia z tekstów, tabel, diagramów lub wykresów, rysunków schematycznych lub blokowych informacje kluczowe dla opisywanego zjawiska bądź problemu; przedstawia te informacje w różnych postaciach.

VIII. Prąd elektryczny. Uczeń:
14) opisuje funkcje diody półprzewodnikowej jako elementu przewodzącego w jednym kierunku, przedstawia jej zastosowanie w prostownikach oraz jako źródła światła.

Kształtowane kompetencje kluczowe:

Zalecenia Parlamentu Europejskiego i Rady UE z 2018 r.:

• kompetencje w zakresie rozumienia i tworzenia informacji,

• kompetencje matematyczne oraz kompetencje w zakresie nauk przyrodniczych, technologii i inżynierii,

• kompetencje cyfrowe,

• kompetencje osobiste, społeczne i w zakresie umiejętności uczenia się.

Cele operacyjne:

Uczeń:

1. dowie się, do czego i gdzie stosuje się prostowniki prądu,

2. pozna skutek pracy diody w prostownikach,

3. zrozumie, w jaki sposób diody „prostują” prąd elektryczny.

4. zastosuje zdobytą wiedzę do rozwiązywania problemów,

5. przeanalizuje cykl pracy prostownika.

Strategie nauczania:

IBSE (Inquiry‑Based Science Education - nauczanie/uczenie się przedmiotów przyrodniczych przez odkrywanie/dociekanie naukowe)

Metody nauczania:

- wykład problemowy,
- burza mózgów.

Formy zajęć:

Praca zespołowa, praca w parach przy rozwiązywaniu zadań.

Środki dydaktyczne:

Grafika interaktywna pokazująca zastosowania diod, wykres charakterystyki diody, zestawy zadań.

Materiały pomocnicze:

- rzutnik multimedialny,
- ekran.

PRZEBIEG LEKCJI

Faza wprowadzająca:

1. Nauczyciel zadaje pytanie: Co wiecie o prostownikach i ich zastosowaniu? Oczekiwana odpowiedź: prostowniki służą do zamiany prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy.
2. Uczniowie wspólnie z nauczycielem przypominają charakterystykę prądowo – napięciową diody i podział charakterystyki na trzy zakresy napięcia (czyli zakresy przewodzenia, zaporowy i przebicia).

Faza realizacyjna:

1. Uczniowie z pomocą nauczyciela analizują wpływ diody na przepływ prądu w obwodzie prądu przemiennego z wykorzystaniem animacji. Nauczyciel może nawiązać do analogii z wodą, która płynie tylko z góry do dołu (a prąd od wyższego potencjału do niższego). Dioda działa zatem jak jednokierunkowa tama. Nauczyciel uruchamia najpierw symulację bez diody i tłumaczy przepływ prądu przez opornik (i zmiany jego kierunku) korzystając z powyższej analogii. Następnie w symulacji do obwodu dołączona jest dioda. Uczniowie dochodzą do wniosku, że prąd (woda) płynie tylko, gdy wyższy potencjał (wyższy poziom wody) jest z lewej strony diody.
2. Uczniowie z pomocą nauczyciela analizują pracę układu prostowniczego na przykładzie mostka Graetza. Ponownie może pomóc analogia do wody. Jeśli pracownia fizyki wyposażona jest w płytkę uniwersalną, można razem z uczniami zbudować mostek Graetza z wykorzystaniem diód LED, baterii 9V i żarówki. Przy zmianie polaryzacji baterii świecące się dwie diody powinny gasnąć, a dwie zgaszone zapalać.

Faza podsumowująca:

Uczniowie rozwiązują zadania: 1, 2, 3, 4, 6 z zestawu ćwiczeń. Nauczyciel pełni rolę doradcy, obserwuje i kontroluje pracę uczniów.

Praca domowa:

Zadania: 5, 7, 8 z zestawu ćwiczeń.

Wskazówki metodyczne opisujące różne zastosowania danego multimedium:

Multimedium może być wykorzystywane przy powtarzaniu wiadomości i na lekcjach, na których są omawiane zastosowania diod.