„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Andrzej Wadas

Badanie obwodów prądu przemiennego 312[02].O1.04 Poradnik dla nauczyciela Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1

Recenzenci: prof. PŁ dr hab. inż. Krzysztof Pacholski doc. dr inż. Stanisław Derlecki Opracowanie redakcyjne: mgr inż. Ryszard Zankowski Konsultacja: mgr Małgorzata Sienna Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej 312[02].O1.04 „Badanie obwodów prądu przemiennego”, zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu teleinformatyk. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 2

SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Przykładowe scenariusze zajęć 7 5. Ćwiczenia 11

5.1. Pole elektryczne i magnetyczne 11 5.1.1. Ćwiczenia 11

5.2. Prąd przemienny jednofazowy 12 5.2.1. Ćwiczenia 12

5.3. Elementy pasywne R, L, C w obwodzie prądu sinusoidalnego 14 5.3.1. Ćwiczenia 14

5.4. Obwody szeregowe i równoległe RLC 15 5.4.1. Ćwiczenia 15

5.5. Układy trójfazowe 19 5.5.1. Ćwiczenia 19

5.6. Właściwości magnetyczne materiałów 24 5.6.1. Ćwiczenia 24

5.7. Transformatory 26 5.7.1. Ćwiczenia 26

5.8. Oddziaływanie prądu przemiennego na organizm ludzki 29 5.8.1. Ćwiczenia 29

6. Ewaluacja osiągnięć ucznia 30 7. Literatura 43

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 3

1. WPROWADZENIE Przekazujemy Państwu Poradnik dla nauczyciela, który będzie pomocny w prowadzeniu

zajęć dydaktycznych w szkole kształcącej w zawodzie teleinformatyk. W poradniku zamieszczono:

– wymagania wstępne, – cele kształcenia, – przykładowe scenariusze zajęć, – ćwiczenia, – ewaluację osiągnięć ucznia, – wykaz literatury.

Program jednostki modułowej obejmuje podstawowe wiadomości i umiejętności dotyczące obliczania i pomiarów w obwodach jednofazowych i trójfazowych. Do obliczania obwodów zaproponowano posługiwanie się rachunkiem na wektorach i modułach różnych wielkości elektrycznych. W poradniku dla ucznia dla tej jednostki modułowej zamieszczono materiał nauczania zawierający treści niezbędne do osiągnięcia założonych celów kształcenia oraz wykaz literatury, pozwalający na poszerzenie wiedzy z tego zakresu. Należy uświadomić uczniom konieczność korzystania z literatury, katalogów oraz czasopism branżowych w celu poszerzania wiedzy. Wskazana jest korzystanie z zasobów Internetu.

Szczególnie ważne jest opanowanie przez uczniów umiejętności korzystania z dokumentacji technicznej podczas badania układów jednofazowych i trójfazowych. Należy zwrócić uwagę na ukształtowanie umiejętności diagnozowania pracy obwodów na podstawie uzyskanych wyników pomiarów i obliczeń.

Należy zwrócić uwagę uczniów na konieczność wykonania z należytą starannością ćwiczeń dotyczących obliczeń i wykonywania wykresów wektorowych. W ten sposób potwierdzą słuszność i utrwalą poznane wcześniej zależności.

Przed przystąpieniem do ćwiczeń praktycznych konieczne jest zapoznanie uczniów z zasadami bhp obowiązującymi na danym stanowisku, obsługą urządzeń.

W trakcie realizacji jednostki modułowej uczniowie powinni wykorzystywać programy komputerowe do wykonywania obliczeń i wykresów przy opracowywaniu wyników.

Wskazane jest wykorzystywanie techniki komputerowej do symulacji zjawisk zachodzących w obwodach jednofazowych i trójfazowych.

Proponowane metody sprawdzania i oceny osiągnięć edukacyjnych: ustne i pisemne sprawdziany diagnozujące przed przystąpieniem do ćwiczeń

laboratoryjnych, ukierunkowana obserwacja pracy ucznia podczas wykonywania ćwiczeń, ze szczególnym zwróceniem uwagi na umiejętność łączenia układów i zachowanie zasad bezpieczeństwa podczas pomiarów, pisemne sprawdziany, testy osiągnięć szkolnych.

Wskazane jest, aby zajęcia dydaktyczne były prowadzone różnymi metodami ze szczególnym uwzględnieniem aktywizujących metod nauczania, np. samokształcenia kierowanego, przewodniego tekstu, ćwiczeń pomiarowych.

Formy organizacyjne pracy uczniów mogą być zróżnicowane, począwszy od samodzielnej pracy uczniów do pracy zespołowej.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 4

Schemat układu jednostek modułowych

322[18].O1.01 Przestrzeganie przepisów

bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska

312[02].O1.03 Badanie obwodów prądu stałego

312[02].O1 Podstawy mechaniki

i elektrotechniki

312[02].O1.02 Projektowanie i wykonywanie konstrukcji mechanicznych

312[02].O1.04 Badanie obwodów prądu

przemiennego

312[02].O1.05 Eksploatowanie instalacji

elektrycznych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 5

2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć: − rozróżniać podstawowe wielkości elektryczne prądu przemiennego i ich jednostki, − rozpoznawać elementy elektryczne na podstawie ich symboli oraz wyglądu

zewnętrznego, − charakteryzować zjawiska zachodzące w obwodach elektrycznych w polu elektrycznym

oraz magnetycznym, − rozróżniać materiały stosowane w obwodach elektrycznych i magnetycznych, − rozróżniać podstawowe pojęcia i wielkości obwodu magnetycznego i znać ich jednostki, − charakteryzować właściwości materiałów elektrycznych i magnetycznych, wskazać ich

zastosowania, − stosować prawo Ohma i prawa Kirchhoffa do obliczania prostych obwodów prądu

przemiennego, − obliczać rezystancję zastępczą prostych obwodów, − obliczać pojemność zastępczą obwodu, − obliczać prądy i napięcia w obwodach prądu przemiennego, − obliczać moc odbiorników prądu przemiennego, − dobierać przyrządy pomiarowe do wykonywania pomiarów w obwodach prądu

przemiennego, − łączyć obwody elektryczne prądu stałego na podstawie ich schematów, − mierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach, − szacować wartości wielkości mierzonych przed wykonaniem pomiarów, − wyznaczać parametry elementów obwodu i układu na podstawie pomiarów, − lokalizować i usuwać proste usterki w obwodach prądu przemiennego, − stosować zasady bhp i ochrony ppoż. podczas pomiarów oraz pokazów zjawisk

fizycznych.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 6

3. CELE KSZTAŁCENIA

W wyniku realizacji programu jednostki modułowej uczeń powinien umieć: − wyjaśnić podstawowe zjawiska zachodzące w polu elektrycznym, magnetycznym

i elektromagnetycznym, − narysować schematy obwodów prądu przemiennego, − rozróżnić parametry charakteryzujące prąd sinusoidalnie zmienny, − obliczyć wartości wielkości elektrycznych w obwodach prądu przemiennego, − rozróżnić rodzaje kondensatorów i cewek, − sporządzić wykresy wektorowe napięć i prądów w obwodach RLC, − określić warunki rezonansu napięć i prądów, − scharakteryzować filtry, − zaobserwować na ekranie oscyloskopu przebiegi napięć i prądów oraz je zinterpretować, − połączyć układy oraz dokonać pomiarów podstawowych wielkości w obwodach prądu

przemiennego, − zlokalizować usterki w prostych układach prądu przemiennego, − rozróżnić rodzaje materiałów magnetycznych, − określić wpływ parametrów obwodów magnetycznych na wielkości elektryczne

w obwodach prądu przemiennego, − wyjaśnić podstawowe pojęcia dotyczące prądu trójfazowego, − scharakteryzować transformatory i rozróżnić ich stany pracy, − dobrać przyrządy pomiarowe i zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach

trójfazowych, − zastosować przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz ochrony przeciwpożarowej

w trakcie prowadzenia badań.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 7

4. PRZYKŁADOWE SCENARIUSZE ZAJĘĆ Scenariusz zajęć 1 Osoba prowadząca: ........................................................ Modułowy program nauczania: Teleinformatyk 312[02] Moduł: Podstawy mechaniki i elektrotechniki 312[02].O1 Jednostka modułowa: Badanie obwodów prądu przemiennego 312[02].O1.04

Temat: Moc prądu sinusoidalnego. Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności zaplanowania i przeprowadzenia pomiarów

w obwodzie prądu przemiennego. Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć: − zaproponować sposób pomiaru mocy odbiornika jednofazowego, − dobrać przyrządy pomiarowe do wykonania pomiarów obwodach prądu sinusoidalnego, − połączyć obwody elektryczne prądu przemiennego na podstawie schematu, − zmierzyć podstawowe wielkości elektryczne w obwodach prądu przemiennego

jednofazowego, − zastosować zasady bhp i ochrony ppoż. na stanowisku pomiarowym. Metody nauczania–uczenia się: − ćwiczenie laboratoryjne, − przewodni tekst. Formy organizacyjne pracy uczniów: − praca indywidualna (faza I), − praca w grupach . Czas: 3 godziny dydaktyczne. Środki dydaktyczne: − odbiorniki jednofazowe rezystancyjno-indukcyjne, − kondensatory o zmiennej pojemności, − watomierze, woltomierze, amperomierze, − wyłączniki, − instrukcja stanowiskowa, − karta przewodniego tekstu.

Przebieg zajęć Tekst przewodni do ćwiczenia „Układy trójfazowe” Faza I: informacje

Postaraj się odpowiedzieć na pytania: 1. Jakimi wzorami określamy moce: czynną, bierną i pozorną? 2. Jaka jest zależność pomiędzy mocą czynną, bierną i pozorną? 3. Jakim miernikiem mierzymy moc czynną i jak włączamy go do obwodu?

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 8

Faza II: planowanie 1. Ustal niezbędne wielkości mierzone. 2. Opracuj schemat układu pomiarowego. 3. Ustal rodzaj i liczbę przyrządów pomiarowych oraz urządzeń. 4. Opracuj tabelę pomiarową. Faza III: ustalenia 1. Przedstaw nauczycielowi swój szczegółowy plan działania. 2. Dokonajcie wspólnie jego weryfikacji w przypadku, gdy wasze zamierzenia różnią się. Faza IV: realizacja 1. Zapoznaj się z instrukcją stanowiskową BHP. 2. Zgromadź i opisz przyrządy, których będziesz używał: typ, nr fabryczny, podstawowe

parametry. 3. Połącz układ pomiarowy.

Uwaga: napięcie zasilania możesz włączyć jedynie po uzyskaniu zgody nauczyciela, po uprzednim sprawdzeniu przez niego poprawności połączeń!

4. Przeprowadź pomiary i zanotuj otrzymane wyniki pomiarów w przygotowanej tabeli. Faza V: sprawdzenie 1. Dokonaj analizy wyników pomiarów. 2. Oceń jakość wykonania ćwiczenia. Faza VI: analiza przebiegu ćwiczenia

Odpowiedz na następujące pytania: − Co stanowiło największą trudność w fazie planowania i wykonania zadania? − Jak poradziłeś sobie z problemami, które pojawiły się w trakcie wykonania zadania? − Jakie umiejętności zawodowe zdobyłeś przy wykonaniu tego zadania? − Czy zaplanowałbyś inaczej wykonanie zadania, gdybyś wykonywał je po raz drugi?

Co byś zmienił? Zakończenie zajęć 1. Rozmontuj w bezpieczny sposób układ pomiarowy. 2. Uprzątnij stanowisko pracy. Praca domowa

Sporządź wykaz urządzeń elektrycznych znajdujących się w Twoim domu, które pobierają energię czynną i bierną oraz tych pobierających wyłącznie energię czynną. Postaraj się ustalić, jaka jest ich moc. Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: − anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć, trudności

podczas realizowania zadania i zdobytych umiejętności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 9

Scenariusz zajęć 2 Osoba prowadząca: ……………….......................................... Modułowy program nauczania: Teleinformatyk 312[02] Moduł: Podstawy mechaniki i elektrotechniki 312[02].O1 Jednostka modułowa: Badanie obwodów prądu przemiennego 312[02].O1.04

Temat: Dobór elementów elektronicznych do montażu na płytce drukowanej Cel ogólny: Kształtowanie umiejętności łączenia elementów elektronicznych w układy

elektroniczne na podstawie dołączonych schematów.

Po zakończeniu zajęć edukacyjnych uczeń powinien umieć: − wymienić podstawowe zasady montażu elementów elektronicznych, − wymienić przyczyny uszkodzeń elementów elektronicznych, − ocenić stan techniczny elementów elektronicznych na podstawie wyglądu, − wskazać sposoby naprawy określonych elementów elektronicznych i płytek

drukowanych, − przygotować plan działań związanych z wymianą elementów elektronicznych, − dobrać zestaw narzędzi niezbędnych przy wymianie elementów elektronicznych, − skorzystać z kart katalogowych elementów, − odczytać schematy ideowe i montażowe, − zastosować przepisy bhp obowiązujące na stanowisku pracy.

Metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie. Formy organizacyjne pracy uczniów: − grupowa jednolita. Czas: 3 godziny dydaktyczne.

Środki dydaktyczne: − sprzęt ochronny i ratunkowy, − filmy instruktażowe, − magnetowid i odbiornik TV, − schematy ideowe i montażowe układów elektronicznych, − katalogi elementów elektronicznych, − elementy elektroniczne i płytki drukowane przeznaczone do montażu, − materiały niezbędne podczas montażu elektronicznego.

Przebieg zajęć 1. Sprawy organizacyjne. 2. Nawiązanie do tematu, omówienie celów zajęć. 3. Zorganizowanie stanowiska do wykonania ćwiczenia. 4. Realizacja tematu przez nauczyciela:

− zapoznanie uczniów z zasadami bhp obowiązującymi na stanowisku pracy, − omówienie sposobu posługiwania się schematami ideowymi i montażowymi

układów elektronicznych, − omówienie zasad montażu elektronicznego,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 10

− omówienie zasad sprawdzania, jakości montażu i uruchamiania zmontowanego układu elektronicznego,

− omówienie zasad odczytywania, z katalogów, informacji niezbędnych podczas montażu elektronicznego,

5. Realizacja tematu przez uczniów: − zapoznanie się ze schematem ideowym układu elektronicznego, − wybór elementów koniecznych do montażu układu, − wybór narzędzi koniecznych do montażu układu, − sprawdzenie parametrów elementów i materiałów elektronicznych wybranych do

montażu, − sprawdzenie stanu technicznego narzędzi wybranych do montażu, − wykonanie montażu układu elektronicznego.

6. Po ustaleniu wszystkich wybranych właściwości każda grupa uczniów dokonuje analizy swojej pracy.

7. Uczniowie wskazują swoje słabe i mocne strony, jakie ujawniły się podczas wykonywania ćwiczenia.

8. Nauczyciel analizuje pracę uczniów i ocenia jej realizację. 9. Uczniowie prezentują swoje prace. 10. Klasa wspólnie z nauczycielem dokonuje oceny prac. Zakończenie zajęć Praca domowa

Przedstaw sposoby sprawdzania sprawności różnych typów kondensatorów oraz rozszyfruj po oznaczeniu typ kondensatora (cM, NPO/102) oraz zawarte w tym oznaczeniu informacje.

Sposób uzyskania informacji zwrotnej od ucznia po zakończonych zajęciach: − anonimowe ankiety ewaluacyjne dotyczące sposobu prowadzenia zajęć i zdobytych

umiejętności.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 11

5. ĆWICZENIA 5.1. Pole elektryczne i magnetyczne 5.1.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz wartość siły elektromotorycznej indukowanej w uzwojeniu cewki L2 sprzężonej magnetycznie z cewką L1, jeżeli prąd w cewce L1 zanika liniowo od wartości 2 A do zera w czasie 0,1 ms, a indukcyjność wzajemna M = 0,7 H.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania oraz przygotować pokaz działania układu dwóch cewek sprzężonych magnetycznie.

Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) narysować schemat układu cewek, 2) obserwować demonstrację działania układu dwóch cewek sprzężonych magnetycznie

przeprowadzoną przez nauczyciela, 3) opisać działanie tego układu ze wskazaniem wykorzystanych zjawisk, 4) wykonać obliczenia dla cewki o danych podanych w treści ćwiczenia, 5) zapisać i sformułować wnioski, 6) ocenić jakość wykonania ćwiczenia, 7) przestrzegać przepisów bhp.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

− przybory do rysowania, − kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 12

5.2. Prąd przemienny jednofazowy 5.2.1. Ćwiczenia

Ćwiczenie 1

Oblicz wartość skuteczną napięcia i częstotliwość na podstawie przebiegu czasowego tego napięcia przedstawionego na rysunku. Okres T = 20 ms.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) określić amplitudę napięcia, 2) obliczyć wartość skuteczną i częstotliwość napięcia, 3) ocenić poprawność wykonania ćwiczenia.

[Na podstawie 5 cz. I, s. 226]

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − rysunek przedstawiający przebieg sinusoidalny z naniesioną podziałką, − kalkulator. Ćwiczenie 2

Oblicz częstotliwość i wartość skuteczną prądu sinusoidalnego: i = 4,23 sin(628t + π/2) oraz przedstaw go na wykresie czasowym.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) określić amplitudę, pulsację i fazę początkową prądu na podstawie zależności na wartość chwilową,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 13

2) obliczyć częstotliwość, okres i wartość skuteczną prądu, 3) nanieść podziałki na osie i naszkicować wykres czasowy prądu w przyjętej skali, 4) oznaczyć na wykresie wartość maksymalną, okres, fazę początkową.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − rysunek przedstawiający przebieg sinusoidalny z naniesioną podziałką, − papier milimetrowy, kalkulator. Ćwiczenie 3

Zmierz przy pomocy watomierza moc czynną dwóch odbiorników. Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z parametrami odbiorników otrzymanych od nauczyciela, 2) zaproponować układ pomiarowy, 3) dobrać zakresy pomiarowe mierników, 4) zmontować układ pomiarowy, 5) wykonać pomiary, 6) dokonać analizy wykonanego ćwiczenia, 7) przestrzegać przepisów bhp na stanowisku pomiarowym.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − odbiorniki (np. suwakowe rezystory laboratoryjne), − zestaw mierników, − zeszyt do ćwiczeń, materiały biurowe.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 14

5.3. Elementy pasywne R, L, C w obwodzie prądu sinusoidalnego

5.3.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Oblicz wartość skuteczną napięcia, jakim zasilana jest idealna cewka o indukcyjności L = 10mH, jeżeli płynie przez nią prąd i = 10sin(314t – π/2) A. Dla wartości skutecznych prądu i napięcia wykonaj wykres wektorowy w przyjętej skali.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć wartość skuteczną prądu oraz częstotliwość, 2) obliczyć reaktancję indukcyjną, 3) obliczyć wartość skuteczną napięcia, 4) przyjąć skalę dla napięcia i skalę dla prądu i narysować wykres, 5) ocenić poprawność wykonania ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 15

5.4. Obwody szeregowe i równoległe RLC 5.4.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Oblicz wartość prądu płynącego przez rzeczywistą cewkę o rezystancji R = 5 Ω i indukcyjności L = 31,9 mH, do której końców doprowadzono napięcie sinusoidalne o wartości skutecznej U = 110 V i częstotliwości f = 50 Hz. Narysuj trójkąt napięć i trójkąt impedancji dla tego obwodu. Cewkę traktujemy, jako szeregowe połączenie R i L.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć reaktancję i impedancję cewki, 2) obliczyć prąd płynący przez cewkę, 3) obliczyć składowe napięć UR i UL, 4) narysować wykres wektorowy i trójkąt impedancji, 5) ocenić jakość wykonania ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator.

Ćwiczenie 2

Oblicz wartość napięcia zasilającego układ szeregowo połączonych: rezystora o rezystancji R = 600 Ω i kondensatora o pojemności C = 4 μF, jeżeli wartość skuteczna prądu płynącego w tym obwodzie wynosi I =200 mA, a jego częstotliwość f = 50 Hz.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) narysować dwójnik RC i oznaczyć napięcia i prąd, 2) obliczyć wielkości niezbędne do narysowania trójkąta impedancji i wykresu

wektorowego, 3) narysować wykres wektorowy dla tego dwójnika i trójkąt impedancji, 4) obliczyć napięcie zasilające układ, 5) porównać wartość napięcia zasilania: obliczoną oraz uzyskaną wykreślnie

i zinterpretować wynik porównania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 16

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator. Ćwiczenie 3

Rezystor o rezystancji R = 46 Ω i cewkę o indukcyjności L = 70 mH połączono równolegle i zasilano napięciem sinusoidalnym o wartości U = 230 V i częstotliwości f = 50 Hz. Oblicz wartość prądu pobieranego przez ten dwójnik ze źródła.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) narysować schemat ideowy dwójnika równoległego RL, oznaczyć prądy, 2) obliczyć prądy w gałęzi z rezystancją i w gałęzi z indukcyjnością oraz prąd całkowity, 3) sporządzić wykres wektorowy, 4) przeanalizować wpływ wzrostu częstotliwości (np. dwukrotnego) na parametry dwójnika

i sformułować wnioski dotyczące prądów w obwodzie.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator. Ćwiczenie 4

Wyznacz częstotliwość rezonansową i dobroć szeregowego układu R, L, C oraz wykreśl charakterystykę I = f(f).

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) dobrać przyrządy pomiarowe do elementów R, L, C otrzymanych od nauczyciela, 2) zmontować układ według schematu:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 17

gdzie: GA oznacza generator akustyczny (f od 20Hz do 20 kHz).

3) zachowując stałą wartość napięcia (U = const) zasilającego obwód, należy przy różnych

częstotliwościach dokonać 12-tu pomiarów napięć i prądu a wyniki zestawić w poniższej tabeli:

POMIARY OBLICZENIA f U URL UC I UL UR XL XC Z Lp.

[Hz] [V] [V] [V] [A] [V] [V] [Ω] [Ω] Ω

1. 2. .

. .

11. 12.

4) obliczyć UL, UR, XL, XC, Z, 5) narysować wykresy Z = f(f) i I = f(f), 6) obliczyć częstotliwość rezonansową i porównać ją z wyznaczoną z I = f(f), 7) ocenić wykonanie ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − stanowisko pomiarowe, − generator akustyczny, − zestaw cewek i kondensatorów, − przyrządy pomiarowe, − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator. Ćwiczenie 5

Przeprowadź analizę filtrów pasywnych (szeregowego i równoległego dwójnika R, L, C) przy pomocy komputerowego programu symulującego.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 18

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien: 1) zapoznać się z obsługą jednego z programów komputerowych do symulacji układów

elektrycznych i elektronicznych, 2) zaproponować układy filtrów do przeprowadzenia analizy, 3) połączyć w programie symulacyjnym zaproponowane układy, 4) uruchomić symulację dla różnych wartości elementów układów i dla różnych

częstotliwości, 5) zapisać do pliku wyniki symulacji, 6) wydrukować otrzymane charakterystyki, 7) przeprowadzić analizę z przeprowadzonego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

− stanowisko komputerowe z drukarką, − program komputerowy do projektowania i modelowania układów elektrycznych

i elektronicznych np.: ATOSEC, CASPOC, PSPICE, TCAD lub inne, − przybory do rysowania, papier milimetrowy, − kalkulator.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 19

5.5. Układy trójfazowe 5.5.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Wyznacz wykreślnie wartość modułu napięcia międzyfazowego na zaciskach prądnicy trójfazowej symetrycznej połączonej w gwiazdę, jeżeli moduł napięcia fazowego wynosi 400 V.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) narysować schemat uzwojeń prądnicy, oznaczyć początki i końce uzwojeń fazowych, 2) oznaczyć napięcia fazowe i międzyfazowe, 3) stosując II prawo Kirchhoffa napisać równania określające wektory napięć

międzyfazowych, 4) narysować w przyjętej skali wykres napięć fazowych, 5) wykreślić napięcia międzyfazowe wykonując działania na wektorach według równań

zapisanych w p.3, 6) zmierzyć długości wektorów napięć międzyfazowych i podać wartość modułu napięcia

międzyfazowego, 7) porównać uzyskany wynik z wartością obliczoną na podstawie zależności między

napięciem fazowym i międzyfazowym, występującą w symetrycznym układzie gwiazdowym,

8) ocenić jakość wykonania ćwiczenia. Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − linijka, kątomierz, − kalkulator. Ćwiczenie 2

Oblicz wartość prądów płynących w linii czteroprzewodowej (z dostępnym punktem neutralnym transformatora) zasilającej odbiornik połączony w gwiazdę. Napięcie międzyfazowe układu zasilającego wynosi 400 V. Każda faza odbiornika ma rezystancję R = 46 Ω.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 20

Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) narysować odbiornik przyłączony do zacisków sieci, 2) obliczyć napięcie fazowe, 3) obliczyć prąd, 4) podać wartość prądu w przewodzie neutralnym i uzasadnić odpowiedź, 5) narysować wykres wektorowy, przyjmując skalę: 1cm = 50 V, 1 cm = 0,5 A, 6) oceń jakość wykonania ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − zeszyt do ćwiczeń, − linijka, − kątomierz, kalkulator. Ćwiczenie 3

Odbiornik trójfazowy symetryczny połączony w trójkąt jest przyłączony do sieci trójfazowej trójprzewodowej. Zmierz prądy fazowe i prądy przewodowe oraz napięcia. Sprawdź za pomocą pomiarów, jaki wpływ na wartość napięć i prądów fazowych i przewodowych spowoduje przerwa w jednej fazie linii zasilającej.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) połączyć układ jak na rysunku (patrz ćwiczenie 5), 2) oszacować wartości prądów i napięć i dobrać mierniki o właściwych zakresach, 3) przed przyłączeniem układu do sieci zasilającej sprawdzić w bezpieczny sposób brak

napięcia na zaciskach fazowych, 4) przygotować tabelę do zapisania wyników pomiarów, 5) wykonać pomiary napięć i prądów i zapisać wyniki dla odbiornika przy symetrycznym

zasilaniu, 6) powtórzyć pomiary przy asymetrii zasilania– symulacja przerwy wyłącznikiem), 7) sformułować i zapisać wnioski dotyczące wpływu asymetrii na wartości prądów i napięć, 8) ocenić wykonanie ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

− schemat połączeń, − odbiornik trójfazowy symetryczny z możliwością połączenia w trójkąt,

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 21

− amperomierze, − woltomierz i przełącznik watomierzowy lub odpowiednia ilość woltomierzy, − wyłączniki jednofazowe, wyłącznik trójfazowy. Ćwiczenie 4

Sprawdź, poprzez obliczenia, jak zmieni się moc czynna pobierana przez odbiornik trójfazowy rezystancyjny symetryczny połączony w trójkąt po przełączeniu go w gwiazdę. W obu przypadkach odbiornik jest zasilany z sieci trójfazowej o napięciu międzyfazowym Up = 400 V, a rezystancja fazowa Rf = 100 Ω.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) obliczyć prąd fazowy odbiornika połączonego w trójkąt, 2) obliczyć prąd przewodowy odbiornika połączonego w trójkąt, 3) obliczyć moc czynną tego odbiornika połączonego w trójkąt, 4) obliczyć napięcie fazowe odbiornika połączonego w gwiazdę, 5) obliczyć prąd przewodowy odbiornika połączonego w gwiazdę, 6) obliczyć moc czynną odbiornika połączonego w gwiazdę, 7) porównać moc pobraną przez odbiornik połączony w trójkąt z mocą tego odbiornika

połączonego w gwiazdę (obliczyć stosunek P∆ do P ), 8) porównać prąd przewodowy odbiornika połączonego w trójkąt z prądem przewodowym

tego odbiornika połączonego w gwiazdę (obliczyć stosunek Ip∆ do Ip ) i sformułować wnioski.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

− zeszyt do ćwiczeń, − linijka, − kątomierz, kalkulator. Ćwiczenie 5

Wykonaj pomiary mocy czynnej oraz prądów i napięć koniecznych do określenia mocy biernej, pozornej i cosφ odbiornika trójfazowego impedancyjnego połączonego w gwiazdę. Sprawdź za pomocą pomiarów, jaki wpływ na wartość mierzonych i obliczanych wielkości ma brak symetrii zasilania w przypadku linii czteroprzewodowej i trójprzewodowej.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 22

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien: 1) zapoznać się z danymi znamionowymi odbiornika i sieci zasilającej oraz schematem

połączeń (rysunek),

W2

Z 1W 1

Z 3

Z 2

W3A3

A2

A1

ANN

L 2

L 1

L 3

W 1

W 2

2) przerysować schemat do zeszytu, 3) dobrać mierniki do wykonania pomiarów, 4) połączyć układ jak na rysunku, 5) sporządzić wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego z opisem ich danych

eksploatacyjnych, 6) przygotować tabelę do zapisania wyników pomiarów: I1, I2, I3, IN, U12, U23, U31, U1, U2,

U3, P1, P2, P3 oraz obliczeń: ΣP (ΣP - suma wskazań watomierzy) dla następujących przypadków: – odbiornik symetryczny, zasilanie symetryczne, linia czteroprzewodowa, – odbiornik symetryczny, przerwa w jednej fazie zasilania (otwarty łącznik W1), linia

trójprzewodowa, 7) wykonać pomiary i obliczenia dla wymienionych przypadków, zapisać wyniki

w przygotowanej tabeli, 8) przeanalizować wyniki pomiarów i obliczeń, 9) sformułować i zapisać wnioski dotyczące wpływu asymetrii na wartości mocy

i pozostałych wielkości, 10) ocenić jakość wykonania ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

− odbiornik trójfazowy symetryczny impedancyjny, − amperomierze elektromagnetyczne, − watomierze elektrodynamiczne, − woltomierz i przełącznik woltomierzowy lub odpowiednia ilość woltomierzy, − wyłączniki jednofazowe, wyłącznik trójfazowy. Ćwiczenie 6

Zlokalizuj uszkodzenie w obwodzie trójfazowym z odbiornikiem połączonym w trójkąt.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 23

Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien: 1) zapoznać się z danymi znamionowymi odbiornika i sieci zasilającej oraz schematem

połączeń (rysunek):

2) gdzie: PV – przełącznik woltomierzowy, 3) przerysować schemat do zeszytu, 4) dobrać mierniki do wykonania pomiarów, 5) połączyć układ jak na rysunku, 6) sporządzić wykaz przyrządów i sprzętu pomiarowego z opisem ich danych

eksploatacyjnych, 7) zasymulować uszkodzenie w obwodzie poprzez otwieranie łączników:

− W1, − W2, − W1 i W2,

8) wykonać pomiary dla każdego z przypadków symulacji, 9) dokonać interpretacji wyników pomiaru dla każdego przypadku, 10) przestrzegać przepisów bhp na stanowisku pomiarowym, 11) przeprowadzić analizę wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

– pokaz z objaśnieniem, – ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne:

– karty katalogowe liczników, – licznik trójfazowy do pomiaru energii czynnej, – odbiornik trójfazowy (na przykład silnik indukcyjny klatkowy), – woltomierz, – stoper lub zegarek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 24

5.6. Właściwości magnetyczne materiałów 5.6.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Określ podstawowe cechy materiałów magnetycznych oraz ich zastosowanie na podstawie informacji z różnych źródeł.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wykazać się umiejętnością wyszukiwania materiałów źródłowych do określenia podstawowe właściwości materiałów magnetycznych,

2) określić właściwości materiałów na podstawie materiałów źródłowych, 3) uzasadnić wybór materiału do wykonania określonego zastosowania, 4) porównać właściwości różnych materiałów przewodzących.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − tekst przewodni, − zestawienia tabelaryczne właściwości materiałów magnetycznych, − czasopisma specjalistyczne, − katalogi i materiały reklamowe, − dostęp do Internetu, − karki papieru, − ołówek. Ćwiczenie 2

Rozpoznaj próbki materiałów i określ ich zastosowanie.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) wykazać się umiejętnością rozpoznania materiałów magnetycznych twardych i miękkich, 2) określić właściwości magnetyczne materiałów, 3) ustalić rodzaj materiału magnetycznego: miękki czy twardy magnetycznie, 4) wskazać zastosowanie określonych z przedstawionych próbek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 25

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − zestawy próbek różnych materiałów magnetycznych, − zestawienia tabelaryczne właściwości materiałów magnetycznych, − czasopisma specjalistyczne, − katalogi i materiały reklamowe, − kartki papieru, − ołówek.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 26

5.7. Transformatory 5.7.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Dla transformatora o danych znamionowych: U1 = 230 V, U2 = 24 V, SN = 200 VA, Uz% = 4 %.

oblicz: – przekładnię znamionową, – znamionowy prąd pierwotny i wtórny, – napięcie zwarcia transformatora, – liczbę zwojów strony pierwotnej, jeżeli liczba zwojów strony wtórnej wynosi 110,

dla transformatora o danych: U1 = 230 V, U2 = 24 V, SN = 200 VA, Uz% = 4%.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) wykorzystać wzory na: – przekładnię transformatora jednofazowego, – moc znamionową, – napięcie zwarcia,

2) zastosować program komputerowy do wykonania obliczeń, 3) przedstawić wyniki obliczeń, 4) dokonać analizy przeprowadzonych obliczeń.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: – pokaz z objaśnieniem, – ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: – stanowisko komputerowe z niezbędnym oprogramowaniem, – zeszyt do ćwiczeń, długopis.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 27

Ćwiczenie 2 Przeprowadź próbę stanu jałowego transformatora jednofazowego w układzie jak na

rysunku:

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi badanego transformatora wskazanego przez nauczyciela,

2) dobrać przyrządy pomiarowe do wykonania ćwiczenia, 3) połączyć układ według załączonego schematu, 4) wykonać pomiary dla kilku wartości napięć w granicach napięcia znamionowego, 5) zastosować program komputerowy do wykonania obliczeń, 6) wykonać obliczenia następujących parametrów:

– przekładnię: 20

10u U

Un = ,

gdzie U10 i U20 napięcia strony pierwotnej i wtórnej wstanie jałowym, – straty w rdzeniu: 10

20110FΔ PIRPP e ≈−= ,

gdzie P10 – moc w stanie jałowym, odczytana z watomierza,

– współczynnik mocy w stanie jałowym:010

100cos

IUP

=ϕ ,

7) wyniki pomiarów i obliczeń zapisać w tabeli: U1 U02 ΔPFe nu cosφ Lp. [V] [V] [W] -

1 2

8) zastosować zasady bhp podczas pomiarów, 9) dokonać analizy swojej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się:

− pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 28

Środki dydaktyczne: − jednofazowy transformator do badań, − autotransformator, − woltomierz i amperomierz, − watomierz, − stanowisko komputerowe z niezbędnym oprogramowaniem, − zeszyt do ćwiczeń, − ołówek, linijka, inne przybory kreślarskie. Ćwiczenie 3

Wykonaj próbę stanu zwarcia transformatora jednofazowego w układzie jak na rysunku:

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia

Uczeń powinien:

1) zapoznać się z danymi znamionowymi badanego transformatora, 2) dobrać przyrządy pomiarowe do wykonania ćwiczenia, 3) połączyć układ według załączonego schematu, 4) autotransformatorem ustawić taką wartość napięcia, aby popłynął prąd znamionowy, 5) wykonać pomiary mocy, prądu i napięcia, 6) zastosować program komputerowy do wykonania obliczeń, 7) obliczyć napięcie zwarcia, 8) obliczyć procentowe napięcie zwarcia i porównać wynik z danymi katalogowymi, 9) określić straty mocy w uzwojeniach, 10) zastosować zasady bhp podczas pomiarów, 11) dokonać analizy swojej pracy.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − instrukcja do ćwiczenia, − jednofazowy transformator do badań, − autotransformator, − woltomierz i amperomierz, − watomierz, − stanowisko komputerowe z niezbędnym oprogramowaniem, − zeszyt do ćwiczeń, − ołówek, linijka, inne przybory kreślarskie.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 29

5.8. Oddziaływanie prądu przemiennego na organizm ludzki 5.8.1. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Przedstaw, jakie środki ochrony zastosowałbyś przy naprawie urządzenia telekomunikacyjnego na stanowisku monterskim.

Wskazówki do realizacji Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia nauczyciel powinien omówić jego zakres

i sposób wykonania. Sposób wykonania ćwiczenia Uczeń powinien:

1) zapoznać się z urządzeniem przeznaczonym do naprawy, 2) zapoznać się z zakresem naprawy, 3) ustalić, jakie zagrożenia występują podczas wykonywania pracy, 4) zapoznać się ze sposobami ochrony możliwymi do zastosowania w miejscu pracy, 5) zaproponować środki ochrony w miejscu pracy, 6) dokonać analizy wykonanego ćwiczenia.

Zalecane metody nauczania–uczenia się: − pokaz z objaśnieniem, − ćwiczenie praktyczne.

Środki dydaktyczne: − stanowisko do przeprowadzenia naprawy, − zestaw sprzętu ochronnego, − katalogi sprzętu ochronnego, − zeszyt do ćwiczeń, długopis.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 30

6. EWALUACJA OSIĄGNIĘĆ UCZNIA

Przykłady narzędzi pomiaru dydaktycznego Test dwustopniowy do jednostki modułowej „Badanie obwodów prądu przemiennego”

Test składa się z 20 zadań wielokrotnego wyboru, z których: – zadania 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 20 są z poziomu podstawowego, – zadania 12, 17, 18, 19 są z poziomu ponadpodstawowego. Punktacja zadań: 0 lub 1 punkt

Za każdą prawidłową odpowiedź uczeń otrzymuje 1 punkt. Za złą odpowiedź lub jej brak uczeń otrzymuje 0 punktów. Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące oceny szkolne: − dopuszczający – za rozwiązanie, co najmniej 8 zadań z poziomu podstawowego, − dostateczny – za rozwiązanie co najmniej 14 zadań z poziomu podstawowego, − dobry – za rozwiązanie wszystkich zadań z poziomu podstawowego i co najmniej

jednego z poziomu ponadpodstawowego, − bardzo dobry – za rozwiązanie wszystkich zadań z poziomu podstawowego i co najmniej

trzech z poziomu ponadpodstawowego. Klucz odpowiedzi: 1. d, 2. c, 3. b, 4. c, 5. a, 6. b, 7. a, 8. b, 9. a, 10. b, 11. b, 12 c, 13. a, 14. d, 15. c, 16. b, 17. a, 18. c, 19. d, 20. c. Plan testu

Nr zad.

Cel operacyjny (mierzone osiągnięcia ucznia)

Kategoria celu

Poziom wymagań

Poprawna odpowiedź

1 Rozróżnić typy rezystorów B P d

2 Wskazać zastosowanie zjawiska indukcji elektromagnetycznej A P c

3 Rozróżnić parametry przebiegu sinusoidalnego B P b

4 Określić parametry przebiegu na podstawie zapisu matematycznego B P c

5 Dobrać rodzaj miernika do pomiarów w obwodzie prądu przemiennego C P a

6 Rozpoznać charakter obwodów RLC na podstawie ich wykresów wektorowych A P b

7 Rozpoznać elementy na podstawie ich wykresów czasowych A P a

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 31

8 Rozpoznać charakter obwodów RLC na podstawie ich wykresów wektorowych A P b

9 Obliczyć reaktancję cewki C P a

10 Obliczyć impedancję obwodu RL C P b

11 Obliczyć napięcia w obwodzie RL C P b

12 Określić warunki rezonansu w obwodach RLC C PP c

13 Rozpoznać połączenia odbiorników trójfazowych na schematach A P a

14 Obliczyć napięcia i prądy odbiorników połączonych w gwiazdę C P d

15 Obliczyć napięcia i prądy odbiorników połączonych w trójkąt C P c

16 Obliczyć moc odbiornika trójfazowego C P b

17 Zmierzyć moc w obwodzie trójfazowym C PP a

18 Określić parametry kondensatora na podstawie oznaczeń na jego obudowie C PP c

19 Rozróżnić środki ochrony przeciwporażeniowej C PP d

20 Określić rodzaj rezonansu układu w zależności od konfiguracji tego układu B P c

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 32

Przebieg testowania Instrukcja dla nauczyciela 1. Ustal z uczniami termin przeprowadzenia sprawdzianu z wyprzedzeniem co najmniej

jednotygodniowym. 2. Przed rozpoczęciem sprawdzianu przedstaw uczniom zasady przebiegu testowania. 3. Podkreśl wagę samodzielnego rozwiązania zadań testowych. 4. Rozdaj uczniom przygotowane dla nich materiały (instrukcję, zestaw zadań testowych,

kartę odpowiedzi). 5. Udzielaj odpowiedzi na pytania formalne uczniów. 6. Przypomnij o upływającym czasie na 10 i 5 minut przed końcem sprawdzianu. 7. Po upływie czasu sprawdzianu poproś uczniów o odłożenie przyborów do pisania. 8. Zbierz od uczniów karty odpowiedzi oraz zestawy zadań testowych. Instrukcja dla ucznia 1. Przeczytaj dokładnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Odpowiedzi udzielaj wyłącznie na karcie odpowiedzi. 4. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 5. Test zawiera 20 zadań. 6. Do każdego zadania podane są cztery odpowiedzi, z których tylko jedna jest prawidłowa. 7. Zaznacz prawidłową według Ciebie odpowiedź wstawiając literę X w odpowiednim

miejscu na karcie odpowiedzi. 8. W przypadku pomyłki zaznacz błędną odpowiedź kółkiem, a następnie literą X zaznacz

odpowiedź prawidłową. 9. Za każde poprawne rozwiązanie zadania otrzymujesz jeden punkt. 10. Za udzielenie błędnej odpowiedzi, jej brak lub zakreślenie więcej niż jednej odpowiedzi -

otrzymujesz zero punktów. 11. Uważnie czytaj treść zadań i proponowane warianty odpowiedzi. 12. Nie odpowiadaj bez zastanowienia; jeśli któreś z zadań sprawi Ci trudność – przejdź do

następnego. Do zadań, na które nie udzieliłeś odpowiedzi możesz wrócić później. 13. Pamiętaj, że odpowiedzi masz udzielać samodzielnie. 14. Na rozwiązanie testu masz 40 minut.

Powodzenia!

Materiały dla ucznia: – instrukcja, – zestaw zadań testowych, – karta odpowiedzi.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 33

ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Rezystorem warstwowym nie jest rezystor o symbolu

a) RMG. b) AT. c) OWZ. d) RDL.

2. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej wykorzystywane jest w

a) prądnicach i akumulatorach. b) transformatorach i kondensatorach. c) prądnicach i transformatorach. d) transformatorach i akumulatorach.

3. Która zależność opisuje wykres czasowy napięcia przedstawiony na rysunku?

a) 20(sin314t)V. b) 10sin(314t+π/6)V. c) 20sin(314t+π/6)V. d) 10sin(314t-π/6)V.

4. Którą częstotliwość posiada napięcie o wartości chwilowej u = 10⋅(sin314t) V?

a) 10 Hz. b) 20 Hz. c) 50 Hz. d) 100 Hz.

5. Do pomiarów w obwodzie prądu sinusoidalnego nie stosuje się mierników o ustroju

a) magnetoelektrycznym. b) elektromagnetycznym. c) elektrodynamicznym. d) ferrodynamicznym.

6. W obwodzie równoległym R, L, C podczas rezonansu zachodzi

a) rezonans prądów. b) rezonans napięć. c) impedancja Z dwójnika R, L, C osiąga wartość minimalną. d) prąd pobierany ze źródła osiąga wartość maksymalną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 34

7. Wskaż rysunek, na którym przedstawiono wykres czasowy dla idealnego kondensatora

8. Wskaż wykres wektorowy właściwy dla odbiornika RL

9. Jaka jest reaktancja XL idealnej cewki o indukcyjności L = 2 H zasilanej napięciem

o częstotliwości f = 100 Hz? a) 1256 Ω. b) 628 Ω. c) 140 Ω. d) 200 Ω.

10. Jaką impedancję ma rzeczywista cewka, której rezystancja R = 60 Ω, a reaktancja

X = 80 Ω przy częstotliwości 50 Hz a) 20 Ω. b) 100 Ω. c) 314 Ω. d) 157 Ω.

11. Obwód jest zasilany napięciem sinusoidalnym f = 50 Hz. Jaka jest wartość napięcia UR?

a) 20 V. b) 40 V. c) 60 V. d) 80 V.

12. W obwodzie przedstawionym na rysunku rezonans prądów zachodzi, gdy

a) I = IL = IC. b) IR = IL = IC. c) IL = IC. d) IR = IC.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 35

13. Wskaż rysunek przedstawiający przyłączony do sieci trójfazowej odbiornik trójfazowy połączony w trójkąt?

a) b) c) d)

N

L3

L2

L1

14. Dla odbiornika trójfazowego symetrycznego połączonego w gwiazdę słuszne są

zależności a) Uf = U oraz If = I. b) Uf = 3 U oraz If = I. c) U = Uf / 3 oraz I = If / 3 . d) Uf = U / 3 oraz If = I.

15. Dla odbiornika trójfazowego symetrycznego połączonego w trójkąt słuszne są zależności a) Uf = U oraz If = I. b) Uf = 3 U oraz If = I. c) U = Uf oraz I = 3 If. d) Uf = U / 3 oraz If = I.

16. Moc czynną odbiornika trójfazowego symetrycznego obliczamy z zależności a) P = 3 Uf If cosφ. b) P = 3 U I cosφ. c) P = Uicosφ. d) P = 3Uicosφ.

17. Przy pomiarze mocy czynnej odbiornika trójfazowego (w układzie jak na rysunku) do

określenia mocy tego odbiornika należy posłużyć się zależnością (P1, P2 – wskazania watomierzy)

a) P = P1 + P2. b) P = (P1 + P2)⋅cosφ. c) P = 3 (P1 + P2). d) P = 3 (P1 + P2).

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 36

18. Które parametry dotyczą kondensatora ceramicznego oznaczonego symbolami N33 i 101 a) CN = 33 pF i ujemny współczynnik temperaturowy. b) CN = 10 pF i zerowy współczynnik temperaturowy. c) CN = 100 pF i ujemny współczynnik temperaturowy. d) CN = 33 pF i zerowy współczynnik temperaturowy.

19. Do środków ochrony podstawowej przed porażeniem należy

a) ochronne obniżenie napięcia. b) separacja odbiornika. c) izolowanie stanowiska. d) izolacja części przewodzących prąd.

20. W obwodzie szeregowym R, L, C podczas rezonansu zachodzi

a) rezonans prądów. b) rezonans napięć. c) impedancja Z dwójnika R, L, C osiąga wartość maksymalną. d) prąd pobierany ze źródła osiąga wartość minimalną.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 37

KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko ………………………........................................................................................ Badanie obwodów prądu przemiennego Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr zadania Odpowiedź Punkty

1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d

Razem:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 38

TEST 2 Test praktyczny do jednostki modułowej „Badanie obwodów prądu przemiennego” Plan testu

Lp. Cel operacyjny badany testem Kategoria taksonomiczna

Poziom wymagań

1. Określić parametry elementów rzeczywistych B P 2. Zmierzyć parametry elementów rzeczywistych C P 3. Określić parametry układów jednofazowych B P 4. Narysować schematy połączeń prostych układów

jednofazowych C P

5. Ustalić zakres pomiarów w układach jednofazowych C PP 6. Dobrać mierniki do pomiaru prądu i napięcia

w układach jednofazowych i układach prądu stałego. C P

7. Połączyć układy jednofazowe C P 8. Przeprowadzić pomiary w układach jednofazowych C P 9. Przeprowadzić pomiary w układach prądu stałego C P

10. Wykonać obliczenia dla układów jednofazowych C P 11. Zastosować zasady bhp przy pomiarach D P

Przebieg testowania Arkusz obserwacji wybranych umiejętności:

Nr Nazwa czynności Liczba pkt. Kryterium oceny

Uzyskana liczba

punktów

2 Bezbłędnie 1

Określenie parametrów cewki 0 Niewłaściwie

3 Bezbłędny

2 Mierniki włączone prawidłowo, brak możliwości regulacji napięcia zasilania 2

Narysowanie schematu układu do wyznaczenia rezystancji cewki metodą techniczną 0 Schemat uniemożliwia wykonanie zadania

2 Bezbłędny 3 Dobór rodzajów

mierników 0 Z błędem

5 Bezbłędny

2 Mierniki włączone prawidłowo, brak możliwości regulacji napięcia zasilania 4

Narysowanie schematu układu do wyznaczenia impedancji cewki metodą techniczną 0 Schemat uniemożliwia wykonanie zadania

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 39

5 Bezbłędnie i czytelnie

3 Układ działa w zasadzie poprawnie, drobne błędy w połączeniach 5 Połączenie układów

0 Rażące błędy w połączeniach, układ nie działa

5 Poprawne wykonanie pomiarów w obwodzie prądu stałego i przemiennego

2 Poprawne wykonanie pomiarów bez uzasadnienia wyboru układu 6

Uruchomienie układów, przeprowadzenie pomiarów

0 Brak uruchomienia układów i wykonania pomiarów

3 Bezbłędne 1 Dopuszczalne drobne błędy 7 Wykonanie niezbędnych

obliczeń 0 Błędy wskazujące na brak znajomości parametrów cewki i praw elektrotechniki

5 Utrzymanie ładu na stanowisku pomiarowym i stosowanie zasad bhp

2 Organizacja stanowiska utrudnia sprawną pracę 8

Zorganizowanie stanowiska pomiarowego

0 Organizacja stanowiska zagraża bezpieczeństwu

Proponuje się następujące normy wymagań – uczeń otrzyma następujące oceny szkolne: − 0 – 14 pkt. – ocena niedostateczna, − 15 – 18 pkt. – ocena dopuszczająca, − 19 – 23 pkt. – ocena dostateczna, − 24 – 27 pkt. – ocena dobra, − 28 – 30 pkt. – ocena bardzo dobra. Instrukcja dla nauczyciela 1. Przed rozpoczęciem testu należy przygotować salę wyposażoną zgodnie ze specyfikacją. 2. Przed przystąpieniem do testu nauczyciel powinien zapoznać uczniów z zasadami bhp. 3. Po zajęciu miejsc przez uczniów należy rozdać instrukcje testowania, arkusze zadań

testowych i karty odpowiedzi. Na arkuszach uczniowie powinni wpisać imię, nazwisko. 4. Po narysowaniu schematów połączeń (na kartce z wykorzystaniem przyborów

kreślarskich lub komputera) oraz zaplanowaniu niezbędnych mierników prowadzący ocenia prace według kryteriów podanych w arkuszu oceny.

5. W przypadku złego rozwiązania dotyczącego schematu prowadzący przekazuje poprawny schemat uczniom.

6. Uczniowie po narysowaniu schematów samodzielnie pobierają elementy potrzebne do połączenia układu ze zbioru elementów.

7. Po dobraniu elementów uczniowie łączą układ. Po sprawdzeniu poprawności połączeń przez prowadzącego wykonują pomiary. Ocena tej części odbywa się na podstawie obserwacji efektów prac uczniów.

8. Czas na rozwiązanie zadania – 150 minut (czas jest mierzony tylko w czasie pracy uczniów).

9. Uczniowie mogą zgłosić fakt zakończenia zadania tylko wtedy, gdy wykonali pomiary i ocenili uzyskane wyniki.

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 40

Materiały dla ucznia: − instrukcja, − arkusz zadania praktycznego, − karta odpowiedzi, − cewka rzeczywista, − autotransformator, − rezystor nastawny, − amperomierze, woltomierze prądu stałego i przemiennego, watomierz, − wyłączniki, − przewody łączeniowe, − kalkulator, przybory do pisania i rysowania (komputer).

Arkusz zadania praktycznego Opis zdania:

Dokonaj pomiaru indukcyjności cewki rzeczywistej metodą techniczną. Do dyspozycji masz źródło napięcia stałego oraz źródło napięcia przemiennego o częstotliwości 50 Hz.

Polecenia: 1. Zapoznaj się z danymi znamionowymi źródeł napięcia. Zapisz te dane. 2. Ustal tok postępowania. 3. Rozwiązanie zadania polega na:

− narysowaniu schematu układu (układów) pomiarowych, − ustaleniu wielkości, które musisz zmierzyć, − ustaleniu wielkości, które musisz obliczyć, − zaplanowaniu i narysowaniu tabeli do notowania wyników pomiarów, − doborze niezbędnych mierników do wykonania zadania: ich liczby, rodzajów

i zakresów, − dobraniu elementów łączeniowych potrzebnych do rozwiązania zadania, − połączeniu układu (układów) i przeprowadzeniu pomiarów, − wykonaniu obliczeń, − sformułowaniu i zapisaniu wniosków, − uzasadnieniu sposobu wykonania zadania.

Instrukcja dla ucznia 1. Przeanalizuj dokładnie treść zadania. 2. Zapoznaj się z danymi znamionowymi źródeł napięcia. 3. Schemat możesz narysować korzystając z przyborów kreślarskich lub komputera. 4. Obliczenia możesz wykonywać korzystając z kalkulatora lub komputera. 5. Po narysowaniu schematu połączeń i zaplanowaniu niezbędnej aparatury zgłoś ten fakt

nauczycielowi. 6. Kolejność rozwiązania zadania jest ustalona w poleceniach. 7. W trakcie rozwiązywania zadania nie możesz korzystać z żadnych pomocy. 8. Na rozwiązanie całego zadania masz łącznie 150 minut. 9. Przeliczenie punktów na ocenę szkolną przedstawi nauczyciel po zakończeniu testu.

Powodzenia!

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 41

KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko …………..………….………………………………………………………… Badanie obwodów prądu przemiennego 1. Tok postępowania:

2. Schemat(y) połączeń:

3. Wykaz wielkości mierzonych:

4. Wykaz i opis aparatury pomiarowej:

5. Wykaz elementów łączeniowych:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 42

6. Wykaz wielkości obliczanych:

7. Tabela pomiarowa:

8. Wzory i obliczenia:

9. Wnioski z pomiarów:

10. Uzasadnienie sposobu wykonania zadania:

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 43

7. LITERATURA 1. Bolkowski S.: Elektrotechnika. WSiP, Warszawa 1999

2. Chwaleba A., Moeschke B., Pilawski M.: Pracownia elektroniczna – elementy układów elektronicznych. WSiP, Warszawa 1996

3. Chwaleba A., Moeschke B., Płoszajski G.: Elektronika. WSiP, Warszawa 1996 4. Grabowski L.: Pracownia elektroniczna – układy elektroniczne. WSiP, Warszawa 1999

5. Kurdziel R.: Podstawy elektrotechniki dla szkoły zasadniczej. Część 1 i 2. WSiP, Warszawa 1997

6. Marusak A.: Urządzenia elektroniczne, część 1. Elementy urządzeń, część 2. Układy elektroniczne. WSiP, Warszawa 2000

7. Pilawski M.: Pracownia elektryczna dla ZSE. WSiP, Warszawa 1992 8. Pióro B., Pióro M.: Podstawy elektroniki cz. 1. WSiP, Warszawa 1998 9. http://pl.wikipedia.org 10. http://www.cyfronika.com.pl 11. http://www.edw.com.pl 12. http://www.matmic.neostrada.pl 13. http://www.meditronik.com.pl