Doświadczenia¶
Doświadczenia z fizyki szkolnej, gotowe do przeprowadzenia na wirtualnym stanowisku Experimenters. Każde doświadczenie otwiera się od razu na swojej stronie z już zmontowanym obwodem; pod nim są cel, przebieg doświadczenia, oczekiwany wynik i pytania. Wszystko można zmieniać: Zacznij od nowa w menu laboratorium przywraca stanowisko do stanu początkowego, Otwórz pełną wersję otwiera je w osobnej karcie.
Szkoła podstawowa¶
-
Przekonać się, że prąd płynie, a żarówka świeci tylko w obwodzie zamkniętym.
-
Zbadać, jak jasność żarówki zależy od napięcia, czyli od liczby baterii połączonych szeregowo.
-
Dwie żarówki szeregowo i równolegle
Porównać szeregowe i równoległe połączenie żarówek.
-
Sporządzić tabelę, która pokazuje, kiedy świeci żarówka przy dwóch wyłącznikach połączonych szeregowo i równolegle.
Klasy starsze¶
-
Zrozumieć, jak działa obwód, w którym jedną żarówkę można włączać i wyłączać z dwóch miejsc, tak jak światło na klatce schodowej albo w długim korytarzu.
-
Włączanie amperomierza i woltomierza
Nauczyć się włączać amperomierz szeregowo z odcinkiem obwodu, a woltomierz równolegle do niego.
-
Zobaczyć, co dzieje się przy zwarciu i jak działa zabezpieczenie.
-
Zobaczyć, jak bezpiecznik chroni obwód przed przeciążeniem i przed zwarciem, i dlaczego jego prąd znamionowy dobiera się do obciążenia.
-
Sprawdzić, że w obwodzie szeregowym natężenie prądu jest wszędzie takie samo, a napięcia na poszczególnych elementach i opory się sumują.
-
Sprawdzić, że całkowite natężenie prądu jest równe sumie natężeń prądów w gałęziach, i wyznaczyć opór zastępczy gałęzi.
-
Ustalić zależność między natężeniem prądu płynącego przez opornik a napięciem na nim.
-
Charakterystyki prądowo-napięciowe
Zmierzyć charakterystyki prądowo-napięciowe opornika, żarówki i diody i porównać ich kształty.
-
Potwierdzić, że dioda przewodzi prąd tylko w jednym kierunku, i podłączyć diodę LED z opornikiem ograniczającym prąd.
-
Opornica suwakowa jako regulator jasności
Płynnie regulować natężenie prądu i jasność żarówki za pomocą opornicy suwakowej.
-
Wyznaczyć moc żarówek, \(P = U \cdot I\), i porównać ich jasność przy połączeniu równoległym i szeregowym.
-
Dzielnik napięcia z potencjometrem
Uzyskać regulowane napięcie z potencjometru i zobaczyć, jak obciążenie zmienia napięcie wyjściowe dzielnika.
-
Napięcie przemienne na oscyloskopie
Zmierzyć okres, częstotliwość, amplitudę i wartość skuteczną napięcia przemiennego.
Szkoła średnia¶
-
Wyznaczyć SEM i opór wewnętrzny baterii na podstawie zależności napięcia na obwodzie zewnętrznym od natężenia prądu.
-
Sprawdzić pierwsze i drugie prawo Kirchhoffa w obwodzie z dwoma źródłami.
-
Zrównoważyć mostek i wyznaczyć nieznany opór z warunku równowagi.
-
Ładowanie i rozładowanie kondensatora z woltomierzem
Zarejestrować krzywe ładowania i rozładowania kondensatora oraz wyznaczyć stałą czasową RC i pojemność dwóch kondensatorów połączonych równolegle.
-
Zaobserwować ładowanie i rozładowanie kondensatora na oscyloskopie i zmierzyć stałą czasową.
-
Kondensator jako magazyn energii
Sprawdzić, że naładowany kondensator gromadzi energię i może zasilać żarówkę.
-
Opóźnienie prądu w cewce (dwie żarówki)
Zaobserwować, jak cewka opóźnia narastanie prądu po włączeniu obwodu.
-
Samoindukcja przy rozwarciu obwodu
Zaobserwować SEM samoindukcji przy rozwarciu obwodu zawierającego cewkę.
-
Zaobserwować narastanie i zanikanie prądu w obwodzie RL i zmierzyć stałą czasową \(L / R\).
-
Drgania tłumione w obwodzie LC
Zaobserwować swobodne drgania tłumione w obwodzie LC i zmierzyć ich okres.
-
Reaktancja kondensatora i cewki
Zbadać, jak reaktancja kondensatora i cewki zależy od częstotliwości.
-
Zobaczyć przesunięcie fazowe między prądem a napięciem w kondensatorze.
-
Rezonans w szeregowym obwodzie RLC
Zmierzyć krzywą rezonansową szeregowego obwodu RLC.
-
Porównać działanie prądu przemiennego i stałego oraz zrozumieć sens wartości skutecznej.
-
Zbadać dwupołówkowy prostownik mostkowy i wygładzanie tętnień przez kondensator.
-
Zmierzyć charakterystyki częstotliwościowe dolnoprzepustowego i górnoprzepustowego filtru RC.
-
Otrzymać krzywe Lissajous i wyznaczyć za ich pomocą stosunek częstotliwości dwóch sygnałów.
-
Zobaczyć, jak mały prąd bazy steruje dużym prądem kolektora, i zmierzyć wzmocnienie prądowe tranzystora.
-
Wzmacniacz w układzie wspólnego emitera
Zbudować tranzystorowy stopień wzmacniający, wyznaczyć jego punkt pracy i wzmocnienie napięciowe.
-
Ustalić, jak napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora zależy od liczby zwojów uzwojeń.
-
Porównać natężenia prądów i moce w obwodzie pierwotnym i wtórnym transformatora i oszacować jego sprawność.
-
Sprawdzić, czy transformator działa przy prądzie stałym, i zobaczyć, że napięcie w uzwojeniu wtórnym pojawia się tylko wtedy, gdy zmienia się natężenie prądu w uzwojeniu pierwotnym.
-
Zmierzyć moc pobieraną przez żarówkę i energię dostarczaną przez prąd w czasie; sprawdzić, że \(E = P \cdot t\).
-
Zmierzyć moc prądu przemiennego w oporniku i powiązać ją z wartością skuteczną napięcia.
-
Energia przy ładowaniu kondensatora
Zmierzyć, ile energii dostarcza źródło podczas ładowania kondensatora i ile z niej kondensator gromadzi.