ZDROJE ELEKTRICKHO NAPT Mgr Kamil Kuera Gymnzium a

ZDROJE ELEKTRICKÉHO NAPĚTÍ Mgr. Kamil Kučera

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy ANOTACE 1. Kód EVM: 2. Číslo projektu: CZ. 1. 07/1. 1. 28/01. 0050 3. Vytvořeno: červen 2014 4. Ročník: 3. ročník – čtyřleté gymnázium, 7. ročník – osmileté gymnázium (RVP-G), 5. K_INOVACE_1. FY. 38 Vzdělávací oblast Člověk a příroda Vzdělávací obor Fyzika Tematický okruh Vznik elektrického proudu Anotace: Materiál slouží jako přehled zdrojů elektrického napětí. Materiál se podrobně věnuje základním zdrojům elektrického napětí, jejich výhodám a nevýhodám a využití v praxi. Na konci přehledu jsou možnosti zapojení zdrojů elektrického napětí. Učivo je ověřeno závěrečným testem. Materiál se využije v průběhu hodiny. Pomůcky: interaktivní tabule. Materiál je určen pro bezplatné používání pro potřeby výuky a vzdělávání na všech typech škol a školských zařízeních. Jakékoliv další využití podléhá autorskému zákonu.

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zdroje elektrického napětí zdroj elektrického napětí - zařízení pracující na různých fyzikálních principech, které v elektrickém obvodu udržuje rozdíl potenciálů (elektrické napětí) a podmiňuje vznik elektrického proudu - zdroj elektrické energie - dělení: § zdroje stejnosměrného napětí § zdroje střídavého napětí [1] vnitřní odpor zdroje Ri - veličina charakterizující zdroj napětí z hlediska jeho vlivu na procházející proud (změna napětí zdroje podle velikosti odebíraného proudu) • měkký zdroj (velký vnitřní odpor) – suchý článek • tvrdý zdroj (malý vnitřní odpor) – olověný akumulátor

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Elektromotorické napětí elektromotorické napětí zdroje Ue -určeno podílem práce WZ neelektrických sil při přenosu nosičů náboje uvnitř zdroje a celkového přeneseného náboje Q svorkové napětí U -napětí na svorkách zdroje, ze kterého je odebírán proud I (zatížený zdroj) účinnost elektrického zdroje ηZ - poměr práce W v elektrickém obvodu připojeném k el. zdroji a práce WZ neelektrostatických sil zdroje

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Druhy zdrojů elektrického napětí • chemické (galvanické) články • fotočlánky (fotoelektrické články) • termočlánky (termoelektrické články) • mechanické články • fyziologické zdroje (elektroplaxy rejnoka, paúhoře)

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Chemické (galvanické) články • přeměňují chemickou energii na elektrickou • elektromotorické napětí na galvanickém článku vzniká z rozdílu potenciálů na elektrodách, které jsou důsledkem chemických reakcí mezi elektrodami a elektrolytem • dělení: § primární články - nedobíjitelné - zinkouhlíková baterie, alkalický článek § sekundární články - dobíjitelné – akumulátor [2] V: snadná přenosnost, malé rozměry, relativně nízká hmotnost, uložení elektrické energie N: nízké elektromotorické napětí, nízký výkon a krátká životnost [3] využití: v přenosných elektrických spotřebičích (baterky, hodinky, mobilní telefony, notebooky, fotoaparáty, kamery), elektromobily, akumulátory v automobilech [4]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Fotočlánky (fotovoltaické články) • přeměňují světlo na elektrickou energii • využívají fotoelektrického jevu • výkon článku závisí na intenzitě osvětlení a úhlu dopadajícího světla [7] V: levně získaná energie N: nestálost slunečního svitu, malá účinnost využití: kosmonautika, zdroj elektrické energie pro ropné plošiny, koncová světla železničních vagónů, retranslační stanice v telekomunikacích, pobřežní majáky, kalkulačky, jachty, karavany, odlehlé horské chaty [5] [6]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Fotoelektrický jev • jev, kdy jsou z látky uvolňovány elektrony při pohlcení elektromagnetického záření • poprvé popsal tento jev v roce 1887 německý fyzik Heinrich Hertz a až pomocí kvantové teorie princip vysvětlil německý fyzik Albert Einstein (NC 1921) • rozlišujeme vnější a vnitřní fotoelektrický jev [9] [8]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Termočlánky (termoelektrické články) • přeměňují tepelnou energii na elektrickou energii • využívají termoelektrického jevu • skládá se ze dvou různých kovů zapojených do série [10] V: dlouhodobá spolehlivost N: malý výkon, malá účinnost [11] využití: u kosmických sond k vnějším planetám (součástí radioizotopového termoelektrického generátoru), teplotní čidla

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Termoelektrický jev podmíněný tepelným jevem nebo naopak (Seebeckův a Peltierův jev) termočlánek využívá Seebeckův jev (objevený 1821 německým fyzikem Thomasem Seebeckem) - vznik termoelektromotorického napětí mezi konci dvou různých vodičů, které mají různou teplotu velikost tohoto napětí závisí na použitých kovech a rozdílu teplot mezi konci vodičů [13] [12]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Mechanické články • přeměňují mechanickou energii na elektrickou • nejčastěji točivé stroje, které využívají točivého magnetického pole a cívek, ve kterých se indukuje elektrické napětí • tvořeny statorem a rotorem druhy: § alternátor - vytvářejí střídavý proud – takto získáváme většinu elektrické energie (případné usměrnění pomocí usměrňovače) § dynamo – vytváří stejnosměrný proud (usměrnění pomocí komutátoru) [15] [14]

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zapojování zdrojů napětí sériové zapojení zdrojů • • vodivé spojení pólů s opačnou polaritou zvýšení celkového elektromotorického napětí zvětšení celkového vnitřního odporu např. plochá baterie, 9 V baterie, olověný akumulátor paralelní zapojení zdrojů • • • vodivé spojení pólů se stejnou polaritou zvyšuje se celkový elektrický výkon zdroje nezvyšuje se celkové elektromotorické napětí nutné: stejná velikost elektromotorických napětí jednotlivých zdrojů využití v rozvětvených el. obvodech, aby dodávaný proud měl dostatečnou velikost

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Trocha opakování 1. Vysvětlete, co je to zdroj elektrického napětí. 2. Porovnejte termoelektrické a fotoelektrické články. 3. Vysvětlete rozdíl mezi svorkovým a elektromotorickým napětím zdroje. 4. Porovnejte chemické a mechanické články. 5. Vysvětlete, co charakterizuje vnitřní odpor zdroje. 6. Uveďte příklady využití akumulátorů v praxi.

Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Svitavy Zdroje a použitá literatura [1] PETRUS. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //cs. wikipedia. org/wiki/Elektrick%C 3%BD_zdroj#mediaviewer/Soubor: Znacka. Zdroje. jpg [2] BRIANIAC. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //cs. wikipedia. org/wiki/Galvanick%C 3%BD_%C 4%8 Dl%C 3%A 1 nek#mediaviewer/Soubor: Batteries. jpg [3] FINKE, Marco. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Akku_AA_LR 6_Mignon. jpg [4] TAKET. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: NP-FT 1_Li-ion. jpg [5] BROŽ, Martin. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Solar_panel. png [6] CJP 24. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Calculatrice_solaire. jpg [7] NASA. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: ISSpoststs 131. jpg [8] HÜNNIGER, Dirk. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Photoelectric_Effect_Schematic-de. svg [9] WOLFMANKURD. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Photoelectric_effect. svg [10] MOVGP 0. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Symbol_Thermocouple. svg? uselang=cs [11] MYSELF. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Thermocouple 0003. jpg? uselang=cs [12] NEZNÁMÝ. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //cs. wikipedia. org/wiki/Thomas_Johann_Seebeck#mediaviewer/Soubor: Thomas. Seebeck. jpg [13] OMEGATRON. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Seebeck_effect_circuit_2. svg? uselang=cs [14] EGMASON. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Alternator_1. svg [15] KRONENBERGER, Arthur. wikipedia. cz [online]. [cit. 9. 6. 2014]. Dostupný na WWW: http: //commons. wikimedia. org/wiki/File: Dynamo. pul. gleich. wiki. v. 1. 00. gif SVOBODA, Emanuel a kol. Přehled středoškolské fyziky. Praha: SPN, 1990, ISBN 80 -04 -22435 -0 schémata zapojení zdrojů napětí byla vyrobena ve freewarovém programu Curcuit Diagram 2. 0