• Je ľudské telo vodivé?

        • Vedie voda elektrický prúd? Je ľudské telo  vodič alebo izolant? Vieme to nejako bezpečne zistiť?
          Ak ste nevedeli odpovedať na prvé dve otázky a chcete o tom vedieť viac, nasledujúce riadky opisujú experimenty, ktoré sa pokúsia uspokojiť vašu zvedavosť.

          Aby sme odpovedali na úvodné otázky, použijeme batériu 4,5 V, zvonček a „Zázračnú krabičku“. Malé napätie batérie zaistí, že naše dnešné experimentovanie bude úplne bezpečné.

          Obrázok, na ktorom je text, elektronika Automaticky generovaný popis

           

           

           

           

           

           

          • Prvý experiment: Je ľudské telo vodivé?  Do „zázračnej krabičky“ pripojíme batériu a zvonček. Žiaci v triede sa pochytajú za ruky.  Jednu dvojicu žiakov požiadame aby sa rozpojili, teda nedržali sa za ruky. Prvý a posledný žiak chytia odizolované konce vodičov vedúcich do „zázračnej krabičky.
            Teraz požiadajme dvojicu žiakov, ktorí sú rozpojení, aby sa jeden dotkol nosa druhého žiaka. Moment prekvapenia... 😊 zvonček zazvoní!

          Obrázok, na ktorom je kábel, elektroinštalácia, elektronika, elektrinžinierstvo Automaticky generovaný popis

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

           

          • Druhý experiment – Je pohár je plný vody?
            Zostavíme si jednoduchý detektor, ktorý nás upozorní, že pohár je plný vody.
            Zapojenie je rovnaké ako v prvom experimente s rozdielom, že konce vodičov pripevníme znútra do pohára. Pomaly lejeme vodu do pohára. Keď hladina dosiahne úroveň vodičov, zvonček zazvoní.
          • Tretí experiment: Ktoré látky sú vodivé?
            Zapojenie je rovnaké ako v prvom experimente.
            Testujeme, ktoré predmety sú z vodivého materiálu – pripojíme k nim dva vodiče zo „Zázračnej krabičky“. Ak zvonček nezvoní, tak látka je izolant; ak zvonček zvoní, látka je vodivá (alebo aspoň čiastočne vodivá).

          Čo je v „Zázračnej krabičke“? Ako funguje?

          V „Zázračnej krabičke sa skrýva zosilňovač zhotovený z niekoľkých polovodičových súčastok -  tranzistorov. Tranzistory dokážu zosilniť veľmi malý prúd tečúci z batérie cez ľudské telo, či cez vodu (niekoľko mikroampérov) tak, aby dokázal rozozvučať zvonček, ktorý potrebuje pre svoju činnosť niekoľko desiatok až stoviek miliampérov.

          Poučenie do života...

          Ak sa človek chytí batérie, či časti elektrického obvodu s malým napätím, napr. 4,5 alebo 9 V, tečie cez ľudské telo veľmi malý elektrický prúd, ktorý mu nijako neublíži. Ale experimentom sme si overili, že človek nie je izolant – zvonček pri našom experimente zvonil, preto je veľmi nebezpečné dotknúť sa vodičov, ktoré sú pod vyšším napätím napríklad 230 voltov z elektrickej zásuvky. Prúd ktorý by vtedy tiekol cez človeka mu môže spôsobiť vážny a v niektorých prípadoch až smrteľný úraz!

          Návod na konštrukciu "Zázračnej krabičky"

          "Zázračná krabička" je svojím princípom zosilňovač s vysokým zosilnením prúdu (až do 106 ), ktorý má na výstupe výkonový tranzistor a ochrannú diódu, pre bezpečné pripojenie klasického zvončeka s elektromagnetom. Môžeme použiť zapojenie:

           

          Schéma zapojenia.

          Typy a hodnoty súčiastok uvedené v schéme nie sú kritické, môžete použiť iné súčiastky s podobnými parametrami.
          R1 - Nastavenie vstupnej citlivosti, môže byť použitý odporový trimer 100kOhm.
          R2 - rezistor 1kOhm, C1 - keramický kondenzátor 10 nF. Tieto dve súčiastky slúžia ako dolnopriepustný filter na odfiltrovanie nežiadúcich rušivých vysokofrekvenčných signálov zo vstupu.
          T1 - KSP13 Darlingtonov tranzistor NPN s vysokým zosilnením. Ak taký nemáte, možete ho nahradiť dvoma bežnými tranzistormi napr. BC337 v darlingtonovom zapojení.
          T2 - BD434 Výkonový tranzistor PNP, ktorý znesie kolektorové prúdy v jednotkách ampérov.
          R3 - Rezistor obmedzujúci bázový prúd T2.
          D1 - 1N4007 Ochranná dióda, kvôli indukčnému charakteru záťaže - elektromagnetického zvončeka.
           
          Konštrukcia.
          Zapojenie môžeme realizovať na univerzálnom plošnom spoji, alebo môžete vyrobiť plošný spoj podľa obrázka - rozmer DPS : 33,0 x 40,5 mm (pohľad zospodu, zo strany spojov)
           

           

          Osadenie súčiastok.
          (pohľad zvrchu, zo strany súčiastok)
          Súčiastky osádzajte od najnižších po najvyššie. Dbajte na správnu orientáciu tranzistorov a diódy.
           
           
          Oživenie.
          Najprv skúsime funkčnosť batérie a zvončeka. Pripojíme zvonček na batériu - mal by zvoniť.
          Ak zvonček zvoní, môžeme začať s oživením zapojenia na plošnom spoji.
           
          Pripojíme zvonček na konektor Zvonček a batériu na konektor - BAT +, treba dodržať polaritu batérie! V tejto chvíli by zvonček nemal zvoniť.
          Chyťte sa rukou obidvoch vývodov konektora Vstup - zvonček by mal zvoniť.
           
          Ak vám to takto nefunguje otáčajte odporovým trimrom R1, ktorým nastavíte správnu citlivosť zosilňovača, kým nedosiahnete želanú funkčnosť.

          Krabička.

          Krabičku na prístroj môžete zhotoviť z elektrikárskej krabičky s víčkom, ktorá sa používa na lišty. Na čelný panel osaďte zdierky s priemerom 5 mm (na pripojenie vodičov, ktoré sú ukončené banánikmi) a prepojte ich s konektormi Zvonček, - BAT + a Vstup. Môžete tiež urobiť v krabičke otvor s priemerom 3 mm, nad odporovým trimrom, aby sa v prípade potreby dala skrutkovačom upraviť citlivosť prístroja.

          Na záver...
          Zapojenie je naozaj jednoduché. Verím, že vám bude fungovať na prvý krát a poteší nielen vás, ale motivuje žiakov k štúdiu podľa mňa jednej z najzaujímavejších oblastí fyziky - elektriny.

          Viac informácíí o aktivite vám rád poskytnem na adrese jancekm@gsa.sk