Pazdera V.: Pár zajímavých nápadů I (Veletrh 14, Brno 2009) / Sborník Veletrhu nápadů učitelů fyziky

O příspěvku

Použití

SŠ/VŠ

Pomůcky

S jednoduchými pomůckami
S běžným vybavením kabinetu
Se speciálními pomůckami
Experimenty s dataloggery

PDF ke stažení

Pár zajímavých nápadů I

Pazdera V.

V příspěvku budu prezentovat pár zajímavých nápadů, na kterých jsem v poslední době pracoval. Většina těchto nápadů vznikla na setkáních Heuréky kolegů učitelů fyziky.

1. Nápad: Magnetická detekční fólie

Tato fólie [1] zviditelňuje magnetická pole, ztmavne, když magnetické pole probíhá kolmo k fólii a zesvětlá, když probíhá rovnoběžně k fólii (viz obr. 1, obr. 2).

Obr. 1 Zobrazení magnetického pole obyčejných magnetů

Obr. 2 Zobrazení magnetického pole magnetů z FDD mechanik

2. Nápad: Trojfázová soustava střídavého napětí

Na setkání učitelů fyziky v Náchodě v roce 2006 měl Peter Žilavý dílnu s názvem „Jedna fáze, druhá fáze, třetí pěkně vedle ní...“. V této dílně Peter vysvětloval vznik a konstrukci soustavy třífázového proudu a předváděl celou řadu pěkných měření. To vše mě tak nadchlo, že jsem chtěl také taková měření ve své výuce uskutečňovat. Jenže má to jeden problém: Je potřeba zdroj malého třífázového napětí. Já jsem nikdy takový zdroj v učebně fyziky neměl. Jedno možné řešení je tento zdroj koupit (viz [2] nebo [3]). Vzhledem k nedostatku peněz jsem si tento zdroj vyrobil (viz obr. 3). Použil jsem k tomu krabičku U-KP30 [4]. Do krabičky jsem připevnil tři jednofázové transformátory 230V/24V/300W zapojené do hvězdy (viz obr. 3). Na primárních vinutích jsem použil trubičkové pojistky 1A a na sekundárních 10A. Každý transformátor je spínaný samostatně spínačem. Má to výhodu při měřeních v třífázové soustavě při demonstraci funkčnosti pouze dvou fází (velikosti proudů; funkce elektromotoru).

Obr. 3 Třífázový zdroj střídavého napětí 3x24V/10A

Měření, která můžeme s tímto zdrojem uskutečnit:

a) Časový diagram trojfázového napětí (viz obr.4) K měření jsem použil měřící systém LabQuest [5] od firmy Vernier.

b) Soubor pokusů z dílny Petera Žilavého z Náchoda 2006

c) Demonstrace točivého magnetického pole asynchronního elektromotoru (viz obr. 5)

Pomůcku na obr. 5 jsem si vyrobil ze tří cívek a magnetky na hrotu. Otáčky této magnetky v točivém magnetickém poli jsou přesně 3000 ot/min. To jsem ověřil dalším měřením (viz obr. 6). K měření jsem použil LabQuest [5] se senzorem světla (viz obr. 6). V pravé části obr. 6 je vidět počet period za dobu 0,1 sekund. Kmitočet pak vychází 50 Hz (počet otáček pak 3000 ot/min). Záměnou dvou fází je krásně vidět změna otáčení.

d) Trojfázový asynchronní elektromotor (viz obr. 6)

Použil jsem stejnou pomůcku, ale místo magnetky jsem na hrot položil klec, kterou jsem spájel z měděného vodiče. Záměnou dvou fází je krásně vidět změna otáčení. Tentokrát jsou otáčky asynchronní. Skluz je mnohem větší než u originální konstrukce. To je způsobeno velmi jednoduchou konstrukcí.

Obr. 4 Časový diagram trojfázového napětí

Obr. 5 Demonstrace točivého magnetického pole asynchronního elektromotoru

Pazdera V.: Pár zajímavých nápadů - image017.jpg

Obr. 6 Měření kmitočtu otáčení magnetky v třífázovém magnetickém poli

Obr. 7 Asynchronní trojfázový elektromotor

3. Nápad: Generátor funkcí (viz obr. 8)

Jako generátor funkcí používám interface LabPro, kterým lze provádět stejná měření jako s LabQuestem. Tento přístroj lze použít i jako generátor funkcí. K posílení napětí a proudu jsem si vyrobil ještě jednoduchý koncový zesilovač (viz obr.8).

Obr. 8 Generátor funkcí a koncový zesilovač

Závěr

Na 14. Veletrhu nápadů učitelů fyziky v Brně jsem uvedl ještě další 4 nápady, ale to překračuje rozsah tohoto informačního článku. Máte-li zájem o další informace, tak mi napište: pvaclav@centrum.cz.