Katedra didaktiky fyziky: RNDr. Peter Žilavý, Ph.D.

Matematicko-fyzikální fakulta UK v Praze

Vyhledat na osobních stránkách:

RNDr. Peter Žilavý, Ph.D.

tel.: 221 912 432, mobil: 602 822 831, e-mail: Peter.Zilavyzavináčmff.cuni.cz

Kursy praktické elektroniky na KDF


S neutichajícím rozvojem lidské společnosti vstupuje elektronika a technika využívající elektrickou energii obecně do stále většího množství lidských činností. V běžném životě už ani nevnímáme tu spoustu „neviditelných společníků”, kteří nás obklopují. Na druhou stranu ale možná právě kvůli „zahlcení” lidí možnostmi, které tato technika nabízí (televize, hry, mobilní telefony…) klesá zájem o pochopení principů, na kterých je založena.

Právě škola a specielně hodiny fyziky jsou místem, které by mělo zájem o zkoumání technických věcí kolem nás prohlubovat. Učitel fyziky by měl být schopen dostatečně odborně a nezkresleně tyto informace nabídnout a odpovědět na dotazy žáků na jejich úrovni. Přitom žák či student mnohdy neví, zda se ptá na „čistou fyziku” (k nalezení v učebnici), nebo zda pokládá už dotaz na její konkrétní aplikaci – techniku. Učitel pak často i u běžných zařízení v našem okolí nabídne „pouze” obecné fyzikální principy mající daleko ke skutečnému vysvětlení jejich činnosti. Tím prohloubí názor mnoha lidí, že to, co se učí ve fyzice ve škole, má ke skutečnosti hodně daleko…

Součástí přípravy budoucích učitelů na MFF UK jsou proto kromě praktik školních pokusů také kursy praktické elektroniky, které si kladou za cíl budoucí učitele provést světem součástek a elektřiny obecně. Studenti pracují ve všech těchto kursech v malých skupinkách, kde si přednášenou látku pod dohledem vedoucího kursu okamžitě prakticky vyzkouší. Tento způsob výuky je velice žádaný a efektivní a také studenty kladně hodnocený (anketa), klade však velké nároky na personální a přístrojové zabezpečení.

1. Začínáme…

Hrátky s drátky
- zapojujeme jednoduché elektrické obvody
- seznámení se se zdroji napětí a základními prvky el. obvodů
- ovládání světla ze dvou a více míst
- přepínač polarity

Není rezistor jako rezistor
- co je napsáno na žárovce?
- a co to znamená pro její intenzitu světla?
- Ohmův zákon, ztrátový výkon na rezistoru
- jak připojit žárovku ke zdroji o vyšším napětí (…proč rezistor shořel?)

2. Tajemství ochranného kolíku

- jak funguje pojistka a jistič?
- proč má zásuvka ochranný kolík?
- co z toho plyne pro vzájemné propojování měřicích přístrojů?
- proudový chránič

Tajemství ochranného kolíku Jistič

3. Měříme přístroji a používáme nářadí

„Oko do drátu” aneb nebojme se osciloskopu
- obsluha osciloskopu, jednoduchá měření v režimech XY a Yt
- Lissajousovy obrazce

Lissajousovy obrazce

Co vlastně měří voltmetr?
- co měříme, když připojíme ke stejnosměrnému voltmetru střídavé nebo pulzující napětí?
- okamžitá, maximální a efektivní hodnota proudu či napětí

Jak použít páječku a jiné nářadí?
- zkoušíme různé technologie

Jednoduché obvody s OZ Hřebíčkova technologie

4. Pohled do světa elektronických součástek

Kondenzátor
- elementární pokusy vysvětlující funkci kondenzátoru
- kondenzátor v obvodu stejnosměrného a střídavého proudu

Cívka
- vytváříme magnetické pole, kdy je pole nejsilnější?
- proč cívka „kope”? Indukované napětí. Na čem závisí jeho velikost?
- cívka v obvodu stejnosměrného a střídavého proudu

Dioda
- základní funkce, charakteristika
- různé druhy usměrňovačů

Tranzistor
- funkce tranzistoru
- tranzistor jako spínač a zesilovač
- jednoduchá zapojení s tranzistory, multivibrátor
- zobrazujeme zvuk na osciloskopu

Jednoduchý tranzistorový zesilovací stupeň

5. Několik experimentů s obvody vysokých frekvencí

- Lecherovo vedení
- žárovky svítící bez připojení ke zdroji napětí

Pokusy s vysokými frekvencemi Pokusy s vysokými frekvencemi

6. Integrovaná elektronika

- operační zesilovače, sečítáme, odečítáme a porovnáváme analogové signály
- číslicové obvody, kombinační logika, sekvenční obvody, čítače
- obvody pro stabilizované zdroje
- nejpopulárnější obvody (555, …)

Operační zesilovače

7. Přenos elektrické energie

Transformátor
- jak pozná ampérmetr na primární straně, že k sekundárnímu vinutí byl připojen spotřebič?

Trojfázová soustava
- kolik mědi ušetříme při přenosu el. energie
- potřebujeme střední vodič?
- souměrná, nesouměrná zátěž
- zapojení do hvězdy a trojúhelníku

Trojfázová soustava Trojfázová soustava Trojfázová soustava

http://kdf.mff.cuni.cz/~zilavy
Aktualizováno: 7. 1. 2010