Opór przewodnika

Zagadnienia

• Oporność
• Opór
• Obwody

Opis

W programie Opór przewodnika uczniowie badają, w jaki sposób zmiana rezystywności (⍴), długości (L) i powierzchni (S) przewodnika wpływa na jego rezystancję (R).

PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, https://phet.colorado.edu Na licencji CC BY 4.0

W opracowaniu niniejszego poradnika wykorzystano materiały PhET: Strona źródłowa symulacji, Teacher Tips (Rouinfar, sierpień 2023)

W szablonie strony wykorzystano kod html/css: phydemo.app.

Poziom

Szkoła podstawowa, szkoła średnia

Przykładowe cele nauczania

• Przewiduj, jak zmiana każdej zmiennej wpłynie na opór.
• Wyjaśnij różnicę między oporem a oporem właściwym.

Przykładowe materiały teoretyczne

• Prawo Ohma i opór elektryczny (ZPE)
• Jak definiuje się opór właściwy materiału i jaka jest jego jednostka? (ZPE)
• Badanie zależności oporu od wymiarów przewodnika (ZPE)
• Rezystywność i rezystancja (OpenStax)

Sterowanie symulacją

Ekran symulacji

Dowiedz się więcej o procesach fizycznych związanych z oporem przewodnika. Zmieniaj jego opór właściwy, długość i pole przekroju, aby zobaczyć, jak to wpływa na jego opór. Rozmiary symboli w równaniu zmieniają się wraz ze zmianami wielkości, które oznaczają.

Opcje dostosowywania

Poniższe parametry query umożliwiają dostosowanie symulacji i można je dodać, dołączając znak '?' do adresu URL symulacji i oddzielając każdy parametr query znakiem '&'. Ogólny wzorzec adresu URL to: …html?queryParameter1&queryParameter2&queryParameter3

Na przykład, jeśli w symulacji Opór przewodnika chcesz wyciszyć dźwięk (sound=muted) i wyłączyć linki zewnętrzne (allowLinks=false), użyj: https://www.edukator.pl/tik_edukator/resistance-in-a-wire_all.html?sound=muted&allowLinks=false

Aby uruchomić to w języku polskim (locale=pl), adres URL będzie wyglądał następująco: https://www.edukator.pl/tik_edukator/resistance-in-a-wire_all.html?locale=pl&sound=muted&allowLinks=false

Parametr query i opis	Przykładowe linki
locale - określa język symulacji przy użyciu kodów ISO 639-1. Dostępne wersje językowe można znaleźć na stronie symulacji w zakładce Tłumaczenia. Uwaga: działa to tylko wtedy, gdy adres URL symulacji kończy się na “_all.html”.	locale=pl (polski) locale=fr (francuski)
sound - jeśli muted, dźwięk jest domyślnie wyciszony. Jeśli disabled, cały dźwięk jest trwale wyłączony.	sound=muted sound=disabled
allowLinks - jeśli false, wyłącza linki, które prowadzą uczniów do zewnętrznego adresu URL. Domyślnie jest true.	allowLinks=false

Ułatwienia dostępu

Sterowanie za pomocą klawiatury - skróty klawiszowe

Generalnie sterujemy symulacją za pomocą myszy lub dotyku. Alternatywnie uczniowie mogą też nawigować i sterować elementami interaktywnymi za pomocą klawiatury. Po kliknięciu otworzy się okno z listą obsługiwanych skrótów.

Tryb pełnoekranowy

Po kliknięciu logo PhET (na dole po prawej) pojawia się okno zawierające informacje dotyczące symulacji. Możemy tu zmienić sposób jej wyświetlania.

Klikając Pełny ekran przechodzimy do trybu pełnoekranowego (powrót - klawisz escape).

Wersje offline, niewymagające połączenia z internetem

Dostępne są również wersje symulacji niewymagające połączenia z internetem.

Aplikacja PhET Desktop zawiera wszystkie symulacje HTML5 i Java, w tym ich tłumaczenia, do użytku offline w systemach Windows i macOS (dostępne po zalogowaniu tu). Symulacje HTML5 nie wymagają dodatkowego oprogramowania, natomiast do uruchamiania dowolnych symulacji Java w aplikacji komputerowej jest wymagany Java SE Development Kit 8.

Za symboliczną opłatą możemy pobrać w postaci jednej aplikacji wszystkie materiały PhET, które zostały opublikowane w html5. Telefony, tablety i Chromebooki (z systemem Android): Google Play. iPhone'y i iPady (aplikacja na iOS): App Store

Darmową wersję desktopową tej aplikacji pobierzemy bezpośrednio klikając tu - wersja _pl zawiera polską (domyślną) i angielską wersję językową i tu - wersja _all zawiera angielską (domyślną) i wszystkie inne dostępne wersje językowe lub ze strony PhET (klikając przycisk ze strzałką przy wybranej wersji językowej):

Dźwięk i sonifikacja

• Wysokość dźwięków suwaka jest proporcjonalna do wielkości oporu przewodu, a nie do konkretnych pozycji suwaka. Spróbuj uzyskać tę samą nutę (ten sam opór) przy różnych pozycjach suwaka.
• Więcej przydatnych wskazówek na temat tego, jak koncepcje i dźwięk są zintegrowane w tej symulacji, można znaleźć w filmie Funkcje dźwiękowe. Więcej szczegółów na temat wszystkich dźwięków w tej symulacji można znaleźć w opublikowanej dokumentacji Sound Design.

Interaktywny opis

• Ta symulacja zawiera interaktywny opis (wyłącznie język angielski) umożliwiający dostęp niewizualny, dostarczany wyłącznie podczas korzystania z oprogramowania czytnika ekranu. Więcej informacji na temat korzystania z tej funkcji można znaleźć w filmie Introduction to Interactive Description.
• Nauczyciele mogą uzyskać dostęp do A11y View tutaj, aby zdecydować, czy interaktywny opis tej symulacji spełnia ich potrzeby instruktażowe. Przypomnienie: A11y View nie jest przeznaczony do użytku przez uczniów i nie zapewni dobrego doświadczenia uczniom korzystającym z oprogramowania do odczytu ekranu.

Uproszczenia / założenia modelu

• W symulacji jako separator dziesiętny stosowana jest kropka.
• Czarne kropki na przewodzie reprezentują zanieczyszczenia w sieci krystalicznej metalu. Materiały o dużej gęstości zanieczyszczeń mają wyższe prawdopodobieństwo zderzeń między elektronami i kationami w sieci, co skutkuje wyższą rezystywnością.
• Informacje dotyczące założeń modelu można uzyskać tu (en)

Sugestie dotyczące wykorzystania

Wskazówki dotyczące wszystkich symulacji zawarte są w informacjach ogólnych.

Więcej porad dotyczących korzystania z symulacji z uczniami można znaleźć na stronach PhET w sekcji Wskazówki dotyczące korzystania z PhET.

Przykładowe polecenia

• Jakie zmienne wpływają na rezystancję przewodu? Jak można zmaksymalizować/minimalizować jego opór?
• Jeśli pole powierzchni przekroju poprzecznego przewodu zostanie podwojone, jak zmieni się jego rezystancja? Wyjaśnij.
• W jaki sposób rezystywność jest powiązana z rezystancją? Czy można zmienić rezystywność materiału?
• Opisz, co dzieje się z przepływem elektronów, gdy przewód staje się (a) dłuższy lub (b) cieńszy.

Zobacz wszystkie opublikowane na stronach PhET aktywności dla Opór przewodnika tutaj (dostęp do materiałów wymaga zalogowania).