Δραστηριότητες ΕΠΙΜΟΡΦΩΤΗΣ ΟΒΑΔΙΑΣ ΣΑΒΒΑΣ. Συνεργατική εργασία συναδέλφων: Δημητρίου Καβαλιέρου Ευσταθίου Κόντου

Transcript

1 Συνεδρία 10 η Συστάδα 2: Φυσικές Επιστήμες, Τεχνολογία, Φυσική Αγωγή μ-σενάριο Κυκλώματα στο Εναλλασσόμενο Ρεύμα Κύκλωμα RL σε σειρά Δραστηριότητες Εισαγωγή στην εκπαιδευτική αξιοποίηση των ΤΠΕ και στο Β1 επίπεδο επιμόρφωσης. ΕΠΙΜΟΡΦΩΤΗΣ ΟΒΑΔΙΑΣ ΣΑΒΒΑΣ Συνεργατική εργασία συναδέλφων: Δημητρίου Καβαλιέρου Ευσταθίου Κόντου ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 0

2 Γενική Περιγραφή Σεναρίου Γνωστικό αντικείμενο: Ηλεκτροτεχνία ΙΙ Κυκλώματα Εναλλασσομένου Ρεύματος Θεματική ταξινομία: Γ τάξη ΕΠΑΛ του τομέα Ηλεκτρολογίας, Ηλεκτρονικής και Αυτοματισμού, Εκπαιδευτικό πρόβλημα: Το παρόν σενάριο αποτελεί μια επαφή των μαθητών με το "Εικονικό Εργαστήριο". Οι ασκήσεις έχουν δημιουργηθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να παροτρύνουν τους μαθητές, να πειραματιστούν και μέσω της διερεύνησης, να ανακαλύψουν έννοιες και σχέσεις που δεν γνώριζαν μέχρι τη στιγμή αυτή ή έννοιες που έχουν αναφερθεί σε θεωρητικό επίπεδο στην Ηλεκτροτεχνία. Δίνεται ιδιαίτερη έμφαση στην ανακάλυψη της γνώσης και όχι στην αβασάνιστη προσφορά της από τον εκπαιδευτικό. Οι μαθητές εμπλέκονται στην κατασκευή κυκλωμάτων, στην λήψη μετρήσεων και στη διεξαγωγή συμπερασμάτων. Γενική περιγραφή περιεχομένου: Το μ-σενάριο είναι δομημένο για μία διδακτική ώρα. Αρχικά θα γίνει αναφορά στη συμπεριφορά ωμικής αντίστασης R και πηνίου L στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Θα ακολουθήσει περιγραφή ενός κυκλώματος RL σειράς. Η περιγραφή θα περιλαμβάνει σχεδίαση του κυκλώματος στον πίνακα, υπολογισμό μεγεθών και διανυσματικό διάγραμμα. Θα ζητηθεί από τους μαθητές να αναφέρουν παραδείγματα με κυκλώματα RL σειράς και αν αυτά δεν επαρκούν θα αναφέρει κάποια αντιπροσωπευτικά και ο διδάσκοντας. (20 ) Κατόπιν οι μαθητές θα καθίσουν στους υπολογιστές και θα συμπληρώσουν το φύλλο εργασίας. (20 ) Θα συζητηθούν τα αποτελέσματα (5 ) Διδακτικοί Στόχοι: Να διαπιστώσουν οι μαθητές τη λειτουργία κυκλώματος με αντίσταση R και πηνίο L συνδεδεμένα σε σειρά. Να εμπεδώσουν τα χαρακτηριστικά ενός κυκλώματος RL σειράς. Να υπολογίζουν τα διάφορα μεγέθη και να εφαρμόζουν το νόμο του Ohm. Λέξεις κλειδιά που χαρακτηρίζουν τη θεματική του σεναρίου: εναλλασσόμενο ρεύμα ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 1

3 κύκλωμα RL επαγωγική αντίσταση ωμική αντίσταση σύνθετη αντίσταση AC διαφορά φάσης Υλικοτεχνική υποδομή Ψηφιακό υλικό: Αίθουσα Εργαστηρίου Η/Υ ή Ηλεκτροτεχνίας εφόσον διαθέτει Η/Υ με σύνδεση στο διαδίκτυο για όλες τις ομάδες μαθητών Βιντεοπροβολέας και Η/Υ με σύνδεση στο διαδίκτυο για τον διδάσκοντα Βιβλίο Ηλεκτροτεχνίας Γ ΕΠΑΛ αποθηκευμένο σε ηλεκτρονική μορφή στον Η/Υ του διδάσκοντα: Εκπαιδευτικό λογισμικό προσομοίωσης Κατασκευή κυκλωμάτων (AC+DC), εικονικό εργαστήριο Τυπικός χρόνος αλληλεπίδρασης με το εκπαιδευτικό μ-σενάριο σε μια διδακτική ώρα για δουλειά εντός του σχολείου: 1 ώρες Πνευματικά δικαιώματα ή άλλοι αντίστοιχοι περιορισμοί: Προσωπικό site: επιμορφωση-β1/ 3. Διαδραστικά Σχολικά Βιβλία: Εκτιμώμενο Επίπεδο Δυσκολίας: Μέτριας δυσκολίας Τύπος διαδραστικότητας : Συνδυασμός παθητικής και ενεργητικής μάθησης Επίπεδο διαδραστικότητας : Υψηλό Προτεινόμενη ηλικιακή ομάδα του τελικού χρήστη: Εκπαιδευτική βαθμίδα που απευθύνεται το μ-σενάριο: Επαγγελματικό Λύκειο ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 2

4 Σύνοψη Φύλλου Εργασίας Θα δοθεί φύλλο εργασίας που περιλαμβάνει ερωτήσεις θεωρητικού μέρους και στο πρακτικό μέρος τρεις (3) δραστηριότητες με την προσομοίωση στην ηλεκτρονική διευθηνση: Στην πρώτη δραστηριότητα οι μαθητές θα κατασκευάσουν ένα κύκλωμα που θα περιλαμβάνει: πηγή AC, διακόπτη, αγωγούς, αντίσταση R και πηνίο L. Θα βάλουν αμπερόμετρο και βολτόμετρο στα άκρα της αντίστασης και του πηνίου και θα καταγράψουν τις μετρήσεις. Αυξομειώνοντας τις τιμές των R και L θα πάρουν νέες μετρήσεις ώστε να κατανοήσουν πως λειτουργεί ένα κύκλωμα RL σειράς. Επίτευξη πρώτου στόχου. Στη δεύτερη δραστηριότητα θα ορίσουν τις τιμές που υπάρχουν στον πίνακα 1 και θα καταγράψουν τις μετρήσεις. Με σταθερές τις τιμές που όρισαν θα συνδέσουν στο κύκλωμα παλμογράφο για u και i και θα συγκρίνουν τις κυματομορφές ώστε να κατανοήσουν τη διαφορά φάσης μεταξύ u και i στην αντίσταση και στο πηνίο. Μετά από αυτή τη δραστηριότητα θα είναι σε θέση να φτιάξουν το διανυσματικό διάγραμμα. Επίτευξη δεύτερου στόχου. Στην τρίτη δραστηριότητα με βάση τις τιμές που έχουν ορίσει θα υπολογίσουν την επαγωγική αντίδραση Xc, τη συχνότητα f, την ενεργό τάση, την ενεργό ένταση και τη σύνθετη αντίσταση Ζ. Επίτευξη τρίτου στόχου. Πρόσθετα στοιχεία Αυτή η ενότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί στο εργαστήριο Ηλεκτροτεχνίας ΙΙ και Ηλεκτρικών Μηχανών της Γ τάξης της ειδικότητας Τεχνικός Ηλεκτρολογικών Συστημάτων, Εγκαταστάσεων και Δικτύων. Το μ-σενάριο μπορεί να υλοποιηθεί και να υποβληθεί ηλεκτρονικά για βαθμολόγηση στο e-class του μαθήματος ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ 2. Το μ-σενάριο μπορείτε να το κατεβάσετε και από το wiki_electrotexnias στην ηλεκτρονική διεύθυνση: ΕΡΓΑΣΙΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑΣ ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 3

5 Φύλλο εργασίας ΤΙΤΛΟΣ : Συνδεσμολογία Αντίστασης Πηνίου (R - L ) Σειράς Ονοματεπώνυμο: Τάξη/τμήμα Ημερομηνία : : ΘΕΩΡΗΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Απαντήστε στις παρακάτω ερωτήσεις: Σε ένα κύκλωμα Εναλλασσόμενου Ρεύματος (Ε. Ρ.) R - L Σειράς γνωρίζουμε τα: / (συχνότητα), I (ρεύμα), R (αντίσταση) και L (αυτεπαγωγή) 1. Ποια είναι η σχέση που μας δίνει την πτώση τάσης στα άκρα των: Πηγής U =... ΑντίστασηςUR=... Πηνίου UL = Ποια είναι η σχέση που μας δίνει την σύνθετη αντίσταση Ζ; Ζ = Ποιες είναι οι σχέσεις που συνδέουν τα διανύσματα των τάσεων; U =.. UR =.. UL = Ποιες είναι οι σχέσεις που συνδέουν το τρίγωνο των αντιστάσεων; Ζ =. R =... XL = Ποια είναι η σχέση που μας δίνει τον συντελεστή ισχύος; συν φ =.. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 4

6 ΠΡΑΚΤΙΚΟ ΜΕΡΟΣ Ανοίξτε του υπολογιστές. Μεταβείτε στον παρακάτω σύνδεσμο: εμφανίζεται η παρακάτω εικόνα. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 5

7 Δραστηριότητα 1 η 1. Πραγματοποιείστε κύκλωμα που περιλαμβάνει πηγή AC, διακόπτη, αγωγούς, ωμική αντίσταση R και πηνίο L, με την βοήθεια της παρακάτω εικόνας. 2. Αυξομειώστε τις τιμές σε R, L και U σημειώστε τις τιμές στον πίνακα 1. ΠΙΝΑΚΑΣ 1 U1= U2= U2= U2= Ι1= Ι2= Ι3= Ι4= R1= R1= R2= R2= L1= L1= L1= L2= ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 6

8 Δραστηριότητα 2 η 1. Ορίστε τιμές στο κύκλωμα κάνοντας δεξί κλικ πάνω στα στοιχεία ως εξής: R=25Ω, L=10H και U=100V. Συνδέστε στο κύκλωμα παλμογράφο και παρατηρείστε τις κυματομορφές τάσης και έντασης στα άκρα της αντίστασης. Τι παρατηρείτε ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 7

9 2. Να κάνετε το ίδιο στα άκρα του πηνίου. Τι παρατηρείτε; ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 8

10 3. Να φτιάξετε το διανυσματικό διάγραμμα τάσης έντασης. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 9

11 Δραστηριότητα 3 η Με τις τιμές που έχετε ορίσει στο κύκλωμα να υπολογίσετε: την επαγωγική αντίδραση Xc, α. τη συχνότητα f, β. την ενεργό τάση, γ. την ενεργό ένταση και δ. τη σύνθετη αντίσταση Ζ. ΔΗΜΗΤΡΙΟΣ ΚΑΒΑΛΙΕΡΟΣ -ΣΤΑΘΗΣ ΚΟΝΤΟΣ 10