Τίτλος Ενότητας: Ανόρθωση Εναλλασσομένου Ρεύματος  

Τάξη ή Τάξεις στις οποίες απευθύνεται

Απευθύνεται στους μαθητές της Γ’ λυκείου του τομέα Ηλεκτρολογίας, Ηλεκτρονικής και Αυτοματισμού των ΕΠΑΛ, ειδικότητα: Τεχνικός Ηλεκτρολογικών Συστημάτων, Εγκαταστάσεων και Δικτύων.

Στην συγκεκριμένη ενότητα  θα μελετηθούν οι τρόποι ανόρθωσης του εναλλασσόμενου ρεύματος. Το διδακτικό αυτό σενάριο προορίζεται  για εξ’ αποστάσεως μάθηση. Οι μαθητές έχουν ήδη διδαχθεί το αναγκαίο θεωρητικό υπόβαθρο για την πραγματοποίηση του σεναρίου. Θα διευκολυνθούν όμως, μέσω των δραστηριοτήτων που προτείνονται, να κατανοήσουν τη λειτουργία των μονοφασικών κυκλωμάτων ανόρθωσης, απλής και πλήρους. Οι μαθητές θα υλοποιήσουν με τη βοήθεια του Electronics Workbench και του προσομοιωτή Falstad, τις δραστηριότητες που τους δίνονται ώστε να κατανοήσουν, να κατασκευάσουν και να καταλήξουν στα επιθυμητά συμπεράσματα. Έχει επιλεχθεί η διερευνητική μέθοδος (δομημένη διερεύνηση).

Διδακτικοί στόχοι & Αναμενόμενα αποτελέσματα

Οι μαθητές στο τέλος των δραστηριοτήτων, θα πρέπει είναι σε θέση:

• να σχεδιάζουν το κύκλωμα της Απλής και Πλήρους Μονοφασικής Ανόρθωσης, όπως και της Πλήρους Μονοφασικής Ανόρθωσης με Φίλτρο Πυκνωτή.
• να σχεδιάζουν τη μορφή της Ανορθωμένης Τάσης πριν και μετά από Εξομάλυνση.

• να περιγράφουν τη λειτουργία Απλών και Πλήρους Μονοφασικών Ανορθωτικών Διατάξεων, όπως και τη λειτουργία της Πλήρους Μονοφασικής Ανορθωτικής Διάταξης με φίλτρο πυκνωτή (Εξομάλυνση).
• να κατανοούν καλύτερα τις θεωρητικές γνώσεις της ενότητας αξιοποιώντας προσομοιώσεις.
• να αξιοποιούν το πακέτο προσομοίωσης “Electronics Workbench” στη δημιουργία και παρατήρηση Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων καθώς στην παραμετροποίηση των στοιχείων τους.
• να αναλαμβάνουν πρωτοβουλίες και να παίρνουν αποφάσεις.
• να αναπτύξουν δεξιότητες στη χρήση ΤΠΕ (προσομοιώσεων, εκπαιδευτικών λογισμικών).

Προϋπάρχουσες γνώσεις

• Αρχικά οι μαθητές αναμένεται να γνωρίζουν τις βασικές έννοιες ηλεκτρισμού (για παράδειγμα ηλεκτρική τάση, ένταση ηλεκτρικού ρεύματος, ηλεκτρική αντίσταση, γείωση, πυκνωτής κτλ), όπως και να κατανοούν τη διαφορά συνεχούς και εναλλασσόμενης τάσης και ρεύματος.
• Για να πραγματοποιηθεί το συγκεκριμένο σενάριο πρέπει οι μαθητές να έχουν ήδη διδαχθεί την έννοια της επαφής p-n Διόδου, στην πόλωση και στη λειτουργία της. Πρέπει να υπάρχει πλήρης κατανόηση των εννοιών της ορθής και ανάστροφης πόλωσης.
• Πρέπει να γνωρίζουν τη λειτουργία καθώς και τη χρησιμότητα του πυκνωτή.
• Οι μαθητές έχουν ξαναχρησιμοποιήσει το Πακέτο Προσομοίωσης Electronics Workbench και έχουν ασχοληθεί με αυτό σε παλαιότερες ασκήσεις στο σχολικό εργαστήριο.
• Οι μαθητές είναι εξοικειωμένοι με την πλατφόρμα ασύγχρονης εκπαίδευσης Openeclass που χρησιμοποιείται.

Eρευνητικά ερωτήματα

• Αν συνδέσω μια δίοδο μετά την πηγή εναλλασσόμενης τάσης και πριν το φορτίο, τι θα συμβεί;
• Αν συνδέσω μια γέφυρα διόδων μετά την πηγή εναλλασσόμενης τάσης και πριν το φορτίο, τι θα συμβεί;
• Αν συνδέσω έναν πυκνωτή παράλληλα στο φορτίο μετά την ανορθωτική διάταξη τιθα συμβεί;

Γνωστικές παρανοήσεις για την ενότητα

Έχουν παρατηρηθεί παρανοήσεις:

• Στην διαφοροποίηση ηλεκτρικής τάσης και έντασης του ηλεκτρικού ρεύματος, συχνά συγχέονται και δυσκολεύουν .
• Στην κατανόηση συνεχούς και εναλλασσομένου ρεύματος, ώστε να αντιληφθούν το λόγο της ανόρθωσης.
• Στην κατανόηση της λειτουργίας μιας διόδου, της ορθής και ανάστροφης πόλωσης ώστε να προχωρήσουμε στη χρήση τους για την ανόρθωση ΕΡ.
• Στον τρόπο σχεδιασμού και αναγνώρισης των κυματομορφών τάσης και ρεύματος, ημιτονοειδούς μορφής, απλής και πλήρους ανόρθωσης.
• Στην κατανόηση του ρόλου του πυκνωτή στη διαδικασία της εξομάλυνσης.

Το σενάριο θα υλοποιηθεί στον προσωπικό υπολογιστή του κάθε μαθητή.

Προτείνεται να υπάρχει σύνδεση στο διαδίκτυο για την είσοδο σε πλατφόρμα ασύγχρονης μάθησης καθώς και για την εγκατάσταση του Electronics Workbench.

Οι μαθητές πρέπει να έχουν κάνει εγγραφή στην πλατφόρμα που θα χρησιμοποιηθεί (openeclass).