Λύσεις — Άσκηση 15 · Αντίσταση ΚΑΙ Θερμοκρασία (σελ. 129) – ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΟ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ Β-Γ ΕΠΑΛ

Λύσεις — Άσκηση 15 · Αντίσταση ΚΑΙ Θερμοκρασία (σελ. 129)

Λύσεις για τη μεταβολή αντίστασης με τη θερμοκρασία.

Εργασία 2 — Αντίσταση λαμπτήρα πυράκτωσης

Ερώτηση: Πότε είναι μεγαλύτερη η ηλεκτρική αντίσταση ενός λαμπτήρα πυράκτωσης και πότε μικρότερη;

Απάντηση:

• Το νήμα του λαμπτήρα είναι μέταλλο με θετικό θερμικό συντελεστή.
• Η αντίσταση είναι μεγαλύτερη όταν ο λαμπτήρας λειτουργεί (νήμα σε πολύ υψηλή θερμοκρασία) και μικρότερη όταν είναι σβηστός, ψυχρός (θερμοκρασία περιβάλλοντος) — όπως φαίνεται συγκρίνοντας την ένδειξη του ωμομέτρου με τις τιμές U/I του Πίνακα 1.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Μεγαλύτερη όταν ανάβει (θερμό νήμα), μικρότερη όταν είναι ψυχρός.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: θερμό/ψυχρό νήμα + θετικός συντελεστής.

Εργασία 3 — Πότε περνά μεγαλύτερο ρεύμα από τον λαμπτήρα

Ερώτηση: Από τη στιγμή που πατάτε το διακόπτη για να ανάψετε το φως, πότε θα περάσει μεγαλύτερο ρεύμα από το λαμπτήρα;

Απάντηση:

• Τη στιγμή που κλείνει ο διακόπτης: το νήμα είναι ψυχρό και έχει τη μικρότερη αντίσταση, οπότε \( I = U/R \) είναι μέγιστο.
• Καθώς το νήμα θερμαίνεται, η αντίσταση αυξάνεται και το ρεύμα μειώνεται στην κανονική τιμή λειτουργίας. Γι' αυτό οι ασφάλειες μπορεί να ενεργοποιηθούν τη στιγμή του κλεισίματος του διακόπτη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Τη στιγμή του ανάμματος, γιατί το ψυχρό νήμα έχει τη μικρότερη αντίσταση.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: ψυχρό νήμα → μικρή R → μεγάλο αρχικό ρεύμα.

Εργασία 4 — Μέτρηση θερμοκρασίας του ψυγείου αυτοκινήτου

Ερώτηση: Με ποιο τρόπο θα μπορούσατε να μετρήσετε τη θερμοκρασία του ψυγείου ενός αυτοκινήτου; Περιγράψτε τη μέθοδο και σχεδιάστε το σύστημα.

Απάντηση:

• Εκμεταλλευόμαστε τη μεταβολή της αντίστασης με τη θερμοκρασία: τοποθετούμε στο υγρό του ψυγείου μια αντίσταση-αισθητήριο (μεταλλική ή από υλικό με μεγάλο θερμικό συντελεστή).
• Κύκλωμα: μπαταρία του αυτοκινήτου → αισθητήριο στο ψυγείο → όργανο (αμπερόμετρο) στον πίνακα οργάνων, όλα σε σειρά.
• Όταν αλλάζει η θερμοκρασία, αλλάζει η αντίσταση και άρα το ρεύμα \( I = U/R_θ \)· η κλίμακα του οργάνου βαθμολογείται απευθείας σε °C.
• Από τη μετρούμενη αντίσταση η θερμοκρασία υπολογίζεται και με τη σχέση \( R_θ = R_o(1+\alpha\Delta\theta) \).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αντίσταση-αισθητήριο στο υγρό του ψυγείου σε σειρά με την μπαταρία και ένα όργανο βαθμολογημένο σε °C· η μεταβολή της αντίστασης αλλάζει το ρεύμα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

• Κριτήριο: αισθητήριο αντίστασης + κύκλωμα μέτρησης + βαθμολόγηση σε θερμοκρασία.