B) KAZALO POJMOVA - Sadržaj 1 teorijski uvod 3

Bandwidth (BW)- postavka na Agilent uređaju koja omogućava brzo mjerenje jedne točke, tj. jednog spektra.
bulk otopina- dio otopine u kojem je raspodjela protuiona i koiona homogena.
Debyeva duljina- udaljenost na kojoj se potencijal smanji za 1/e od njegove vrijednosti na površini metala. Definira se i kao mjera širine dvosloja.
difuzni dvosloj- dio otopine, koji se proteže od vanjske Helmholtzove ravnine do bulk otopine, u kojem se koncentracija protuiona smanjuje sa udaljenošću od površine.
dijaliza- odvajenje otopljenih tvari iz koloidne otopine pomoću membrana vrlo finih pora. Kroz takve membrane prolaze ioni, a zaostaju čestice koloidnih dimenzija.
električni dvosloj- nastaje akumulacijom naboja iz otopine uz suprotno nabijenu površinu elektrode.
elektrolit- tvar koja rastaljena ili otopljena u vodi provodi električnu struju. Taljenjem ili otapanjem disocira na električki nabijene čestice (ione).
fenilna skupina- funkcionalna skupina čija je formula C6H5. 6 atoma ugljika ciklički je povezano u aromatski prsten.
karboksilna skupina- funkcionalna skupina koja je zajednička svim karboksilnim kiselinama.
koioni- ioni jednakog naboja kao i površina elektrode.
koloidne čestice- grubo se definiraju kao čestice čija je linearna dimenzija u rasponu 10- 1000 nm.
koloidne disperzije- otopine u kojima su molekule otopljene tvari, disperzirane u otapalu, mnogo veće od molekula otapala.
lateks- organski polimer (mliječni sok nekih tropskih biljaka) koji sadrži kuglice čije su dimenzije usporedive sa valnom duljinom svjetlosti pa raspršuju svjetlost na sve strane te je zato lateks mliječnog izgleda.
Peltierovi elementi- poluvodički elementi koji rade kao toplinske pumpe i služe za grijanje/hlađenje komore.
pH- negativni logaritam koncentracije vodikovih iona.
pKa- negativni logaritam konstante disocijacije.
polistireni- vinilni polimeri koji se dobivaju iz monomera stirena. Strukturno, polistiren je dugi ugljikovodikov lanac s fenilnom skupinom vezanom na svaki drugi ugljikov atom.
protuioni- ioni suprotnog naboja od naboja površine elektrode.
ravnina posmaka- granica Sternovog sloja i difuznog sloja.
titracija- metoda koja se temelji na neutralizaciji kiseline ili baze nepoznate koncentracije sa bazom ili kiselinom poznate koncentracije.
unutrašnja Helmholtzova ravnina (UHR)- dio Sternovog sloja koji se definira kao središte specifično adsorbiranih iona.
vanjska Helmholtzova ravnina (VHR)- definiraju ju ioni koji nisu izgubili omotač otapala (hidratacijsku ovojnicu).
zeta potencijal- električni potencijal na granici Sternovog sloja i difuznog sloja.
C) METODIČKI DIO
Utjecaj dielektričnog sredstva na kapacitet kapacitora
Uvod
Nastavna tema „Utjecaj dielektričnog sredstva na kapacitet kapacitora“ obrađuje se unutar cjeline „Električne i magnetne pojave“ u drugom razredu gimnazije i predviđena je za jedan nastavni sat.
Priprema za nastavu
Nastavna jedinica: Električni kapacitet, električni kapacitor.
Odgojno- obrazovni cilj: Rješavanjem problemske situacije odrediti utjecaj dielektričnog sredstva na kapacitet kapacitora, uvođenje pojma relativne permitivnost sredstva, izraza za kapacitet ravnog kapacitora s dielektrikom, poopćenje Coulombovog zakona, električnog polja i električnog potencijala točkastog naboja u slučajevima kada naboji nisu u vakuumu nego u dielektričnom sredstvu, mikroskopsko tumačenje dielektričnosti.
Oblici rada: Interaktivni oblik nastave temeljen na konstruktivističkom pristupu.
Nastavna sredstva: Pribor za pokus, Power point prezentacija, ploča.
Razrada sata
Kao uvodno pitanje za učenike može se postaviti problem koji omogućuje divergentno razmišljanje učenika. Iako učenici o tome nemaju relevantnog predznanja (nisu još čuli o relativnoj permitivnosti sredstva), ipak bi moglo biti zanimljivo vidjeti njihove eventualne ideje. Jedna od konstruktivnih ideja bi bila da se to može razriješiti pokusom.
Problem: prostor između ploča ravnog kapacitora sasvim ispunimo nekim izolatorom (npr. staklom). Kako će se to odraziti na kapacitet kapacitora? Hoće li se time kapacitet C smanjiti, povećati, ili ostati isti?
Kako u izolatoru nema slobodnih nosioca naboja, učenici mogu pomisliti da se ništa ne bi trebalo promijeniti, tj. da bi C trebao ostati isti. Međutim, to nije točno što se najbolje može pokazati pokusom.
Učenicima se pokaže pribor pripremljen za izvedbu pokusa. Pitanje za učenike: Kakav bi se pokus mogao izvesti tim priborom da bi se dobio odgovor na uvodno pitanje? Pokus se izvede nakon što se u raspravi zaključi kakav pokus treba izvesti.
Pokus: dvije učvršćene metalne ploče čine kapacitor. Jednu spojimo na elektroskop, a drugu uzemljimo (slika C.1). Potencijal Zemlje po dogovoru je V=0. Na prvu ploču dovedemo naboj +Q čime se na drugoj ploči influencira naboj –Q. Naboji su uniformno raspoređeni duž unutrašnjih površina ploča uzrokujući tako površinsku gustoću naboja gdje je S površina ploče kapacitora . Ploče kapacitora su na različitim potencijalima, a razlika potencijala jednaka je naponu kapacitora U. Jakost električnog polja između ploča u vakuumu je: . Razlika potencijala (rad po jediničnom naboju potreban za prenošenje malog naboja sa jedne ploče na drugu): gdje je l razmak između ploča kapacitora. Napon je proporcionalan naboju, a koeficijent proporcionalnosti C (kapacitet) za razmatrani sustav od dviju ploča u vakuumu jednak je: tj. vrijedi relacija . Naboj +Q ostaje u pokusu nepromijenjen jer je ta ploča, zajedno s elektroskopom na koji je priključena, izolirana od okoline. Iz relacije slijedi da će otklon listića elektroskopa (koji je proporcionalan s ) biti to manji što je kapacitet veći. Na početku, kad je između ploča zrak (zrak se kao izolator ponaša vrlo slično vakuumu), zabilježimo otklon elektroskopa. Zatim između ploča kapacitora stavimo npr. staklo te zabilježimo otklon elektroskopa. Pokus možemo ponoviti tako da umjesto stakla stavimo neki drugi izolator. Jasno se moraju vidjeti rezultati opažanja, tj. da se umetanjem dielektrika između ploča kapacitora otklon listića smanjio.
|