Fyzika v 20M

Studium kondenzátorů

Na cvičení z fyziky věnované kondenzátorům jsem měl pro žáky třídy 20M SPŠST Panská připraven snad zajímavý program.

Začali jsme opakováním pojmu kondenzátor, připomenutím jeho vlastností a využitím v praxi. Aby si kluci udělali představu o principu činnosti této elektrotechnické součástky, zopakoval jsem experiment, který jsem předvedl i v rámci distanční výuky někdy v květnu.

Do učebny jsem donesl kovový odpadkový koš, postavil ho na katedru na polystyrenovou podložku a zeptal se (možná naivně), proč jsem přinesl právě koš.

„No asi tady nebude jako koš, ale třeba jako kondenzátor,“ zkouší kluci nesměle.

A mají pravdu!

Zatáhli jsme závěsy v učebně, zavěsil jsem na koš několik pásků alobalu a začal koš nabíjet skleněnou tyčí třenou kůží. Přitom jsem se dotazoval na princip nabíjení, na důvod umístění alobalových pásků a příčinu jejich odpuzování od stěny koše. Kluci odpovídali celkem dobře a já mezitím koš nabíjel. Když se zdálo, že je koš dostatečně nabitý, vzal jsem ze stolu připravenou zářivku a opatrně se přiblížil jedním koncem ke koši; druhý jsem držel v ruce. Jakmile byla zářivka přibližně centimetr od koše, proběhl mezi košem a zářivkou elektrický výboj a zářivka na krátký okamžik blikla.

Kluci byli fascinováni, ač tento experiment už viděli. Ale vidět ho na obrazovce počítače, a pak na živo - to je dost rozdíl!

„Teď bych byl rád, abyste si základní vlastnost kondenzátoru, tedy schopnost krátkodobě kumulovat elektrickou energii, zkusili sami,“ říkám. Kreslím na tabuli schéma, v němž je kondenzátor připojen ke zdroji napětí přes dvě antiparalelně spojené LED.

Než rozdám součástky a kluci si vyzkouší první zapojení, tak krátce zmíním pravidla, za kterých budeme podobné elektrické obvody sestavovat.

„Elektřiny není potřeba se bát, abyste pak nebyli schopni doma vyměnit žárovku nebo nahodit jistič, ale je potřeba mít jistý respekt! Plochá baterie, se kterou budeme pracovat, vám nemůže ublížit, ale i zde dodržujte pravidla: nejdříve nakreslit schéma obvodu, pak moje kontrola a na závěr teprve připojíte zdroj napětí,“ říkám.

Pak už kluci zapojují obvod a ověřují základní vlastnost kondenzátoru.

Když se všem podařilo kondenzátor nabít a následně zase vybít, nabízím další aktivitu: „Jestli chcete, můžete si vyrobit vlastní jednoduchý kondenzátor.“ Pak přináším do učebny plastové kelímky a alobal. Vydám instrukce, jak kondenzátor vyrobit a společně rozebereme, jakou funkci v něm má alobal a jakou plastový kelímek. Pak půjčím všem skupinám měřák kapacity, aby si mohli svoje kondenzátory kluci proměřit.

Na závěr pak jeden z kondenzátorů nabijeme pomocí indukční elektřiny. Jako důkaz, že je kondenzátor opravdu nabitý, je vidět a slyšet elektrický výboj, který proběhne při spojení vodičů připojených k jeho elektrodám.

Snad si kluci budou činnost kondenzátorů pamatovat nejen pro další využití ve fyzice, ale i pro případné vlastní bastlení.

Průběh části cvičení s experimenty zobrazují fotografie.

Autor fotografií:

Jaroslav Reichl