Fyzika pro gymnázia - Elektřina a magnetismus

Učebnice Elektřina a magnetismus je součástí ucelené řady tematicky zaměřených učebnic fyziky, které vydává nakladatelství Prometheus. Pojetím, způsobem výkladu učiva a použitou terminologií navazuje na předcházející učebnice - Mechanika, Molekulová fyzika a termika a Mechanické kmitání a vlnění. Je určena především pro výuku na gymnáziu ve vzdělávacích programech s větší hodinovou dotací předmětu fyzika a obsahen i zpracováním odpovídá přírodovědně zaměřené výuce.

Nové, přepracované vydání učebnice tvoří komplexní učební pomůcku, jejíž standardní knižní podoba je doplněna o CD obsahující další učební materiály. Výběr a zpracování učiva v knižní části učebnice převážně odpovídá poznatkům vymezeným Rámcovým vzdělávacím programem gymnaziálního vzdělávání.

Rozšiřující učivo na CD obsahuje také poznatky, které nejsou do Rámcových vzdělávacích programů zahrnuty, avšak významně přispívají k hlubšímu přírodovědnému vzdělání. Doporučené rozšiřující učivo je uspořádáno do kapitol označených shodně jako základní učební text v učebnici. Pro snazší orientaci, popř. odkazy na rozšiřující učivo v textu učebnice, je na CD před číslem kapitol a článků učiva uvedeno písmeno R, např. R3.

Přiložené CD obsahuje další doplňující obrazové a textové materiály:

• Teoretická cvičení
• Laboratorní cvičení
• Historické poznámky
• Slovníček fyzikálních pojmů
• Animace k učivu
• Videoexperimenty

K prohloubení učiva slouží osm teoretických cvičení obsahujících náročnější úlohy a deset laboratorních cvičení, v nichž se předpokládá také využití prostředků pro počítačem podporovaný experiment.

Při výkladu učiva se využívá řada konkrétních údajů o hodnotách fyzikálních veličin, které charakterizují vlastnosti látek nebo fyzikálních dějů. Některé hodnoty jsou uvedeny přímo v textu a další údaje žák najde v Matematických, fyzikálních a chemických tabulkách pro střední školy. Odkazy na tyto tabulky jsou v textu vyznačeny zkratkou MFChT.

Pomůckou pro přípravu žáků jsou stručná shrnutí za jednotlivými kapitolami. Vyhledání určitého poznatku usnadňuje podrobný rejstřík nejdůležitějších pojmů na konci knihy. Zde je také uveden seznam zdrojů převzatého obrázkového materiálu. Přehledně jsou důležité fyzikální pojmy shrnuty ve Slovníčku fyzikálních pojmů na CD, který je zpracován interaktivně.

Elektronické učební materiály na CD doplňuje počítačová aplikace Testové úlohy. Obsahuje 85 úloh s různou obtížností. U každé úlohy jsou nabídnuty čtyři odpovědi, z nichž jen jedna je správná. Úlohy lze uspořádat do testového souboru a při jeho řešení uživatel vyznačí správné odpovědi. Ty jsou pak programem vyhodnoceny a uživateli je sdělen celkový výsledek řešení. Podrobněji je použití Testových úloh popsáno v Uživatelské příručce.  

  1  Elektrický náboj a elektrické pole

• 1.1  Elektrický náboj a jeho vlastnosti
• 1.2  Elektrická síla. Coulombův zákon
• 1.3  Elektrické pole. Intenzita elektrického pole
• 1.4  Elektrický potenciál a elektrické napětí
• 1.5  Vodič a izolant v elektrickém poli
• 1.6  Kapacita vodiče
• Shrnutí učiva 1. kapitoly

  2  Elektrický proud

• 2.1  Elektrický proud jako děj a jako veličina
• 2.2  Zdroj elektrického napětí
• 2.3  Elektrický proud v kovovém vodiči
• 2.4  Ohmův zákon pro uzavřený obvod
• 2.5  Závislost odporu kovového vodiče na teplotě. Rezistory
• 2.6  Spojování rezistorů
• 2.7  Práce a výkon elektrického proudu
• 2.8  Teplo předané elektrickým spotřebičem
• Shrnutí učiva 2. kapitoly

  3  Elektrický proud v polovodičích

• 3.1  Pojem polovodiče
• 3.2  Vedení elektrického proudu v polovodiči
• 3.3  Přechod PN. Polovodičová dioda
• 3.4  Tranzistor
• Shrnutí učiva 3. kapitoly

  4  Elektrický proud v kapalinách a plynech

• 4.1  Vedení elektrického proudu elektrolytem
• 4.2  Elektrolýza
• 4.3  Elektrochemické zdroje napětí
• 4.4  Nesamostatný a samostatný výboj v plynu
• 4.5  Příklady výbojů v plynech
• Shrnutí učiva 4. kapitoly

  5  Stacionární magnetické pole

• 5.1  Magnetické pole vodiče s proudem
• 5.2  Magnetická síla
• 5.3  Magnetická indukce
• 5.4  Magnetické pole vodičů s proudem
• 5.5  Magnetické vlastnosti látek
• Shrnutí učiva 5. kapitoly

  6  Nestacionární magnetické pole

• 6.1  Elektromagnetická indukce
• 6.2  Faradayův zákon elektromagnetické indukce
• 6.3  Indukovaný proud
• 6.4  Vlastní indukce
• Shrnutí učiva 6. kapitoly

  7  Střídavý proud

• 7.1  Obvod střídavého proudu s odporem
• 7.2  Výkon střídavého proudu v obvodu s odporem
• 7.3  Obvod střídavého proudu s indukčností
• 7.4  Obvod střídavého proudu s kapacitou
• 7.5  Impedance obvodu střídavého proudu
• 7.6  Činný výkon střídavého proudu
• 7.7  Oscilační obvod
• 7.8  Usměrňovač
• Shrnutí učiva 7. kapitoly

  8  Střídavý proud v energetice

• 8.1  Generátor střídavého proudu
• 8.2  Transformátor
• 8.3  Energetika a životní prostředí
• Shrnutí učiva 8. kapitoly

  9  Elektromagnetické vlnění

• 9.1  Vznik elektromagnetického vlnění
• 9.2  Vlastnosti elektromagnetického vlnění
• 9.3  Fyzikální základy telekomunikace
• 9.4  Přenos informace elektromagnetickým signálem
• Shrnutí učiva 9. kapitoly

Výsledky úloh

Rejstřík

OBSAH CD

Rozšiřující učivo

R1   Elektrický náboj a elektrické pole

• R1.1  Elektrické pole bodových nábojů
• R1.2  Práce v elektrickém poli
• R1.3  Elektrické pole nabitého vodivého tělesa
• R1.4  Kondenzátory a jejich spojování

R2   Elektrický proud

• R2.1  Model vedení elektrického proudu v kovovém vodiči
• R2.2  Zdroje elektrického napětí
• R2.3  Příklady sériově a paralelně spojených obvodů
• R2.4  Kirchhoffovy zákony
• R2.5  Zatěžovací charakteristika zdroje a jeho účinnost

R3   Elektrický proud v polovodičích

• R3.1  Základy technologie výroby polovodičových součástek
• R3.2  Polovodičové diody
• R3.3  Polem řízený tranzistor. Integrovaný obvod

R4   Elektrický proud v kapalinách a plynech

• R4.1  Faradayovy zákony pro elektrolýzu
• R4.2  Voltampérová charakteristika elektrolytického vodiče
• R4.3  Elektrochemické články
• R4.4  Výboj v plynu za sníženého tlaku

R5   Stacionární magnetické pole

• R5.1  Částice s nábojem v magnetickém poli
• R5.2  Hallův jev
• R5.3  Magnetizace látek
• R5.4  Magnetické materiály v praxi

R6   Nestacionární magnetické pole

• R6.1  Odvození zákona elektromagnetické indukce
• R6.2  Indukované proudy ve vodičích
• R6.3  Elektrický obvod s cívkou a kondenzátorem
• R6.4  Energie magnetického pole cívky

R7  Střídavý proud

• R7.1  Složené obvody střídavého proudu
• R7.2  Mechanický a elektromagnetický oscilátor
• R7.3  Tlumené kmitání osilačního obvodu
• R7.4  Nucené kmitání oscilačního obvodu

R8   Střídavý proud v energetice

• R8.1  Trojfázová soustava střídavého proudu
• R8.2  Elektromotor na trojfázový proud

R9   Elektromagnetické vlnění

• R9.1  Vznik elektromagnetického vlnění
• R9.2  Elektromagnetická vlna
• R9.3  Elektromagnetický dipól
• R9.4  Elektromagnetická interakce

Výsledky úloh

Rejstřík

Teoretická cvičení

• Cvičení 1 - Elektrický náboj a elektrické pole
• Cvičení 2 - Obvody s ustáleným elektrickým proudem
• Cvičení 3 - Elektrický proud v látkách
• Cvičení 4 - Stacionární magnetické pole
• Cvičení 5 - Nestacionární magnetické pole
• Cvičení 6 - Střídavý proud
• Cvičení 7 - Střídavý proud v energetice
• Cvičení 8 - Elektromagnetické vlnění

Výsledky úloh

Laboratorní cvičení

• Cvičení 1 - Měření elektrického napětí, proudu a odporu
• Cvičení 2 - Určení voltampérových charakteristik spotřebičů
• Cvičení 3 - Určení závislosti odporu kovového vodiče a termistoru na teplotě
• Cvičení 4 - Určení charakteristiky polovodičové diody
• Cvičení 5 - Určení charakteristiky světelné diody - LED
• Cvičení 6 - Měření indukčnosti cívky pomocí střídavého proudu
• Cvičení 7 - Měření kapacity kondenzátoru pomocí střídavého proudu
• Cvičení 8 - Určení frekvenční charakteristiky obvodu střídavého proudu
• Cvičení 9 - Určení fázového rozdílu napětí a proudu v obvodech střídavého proudu
• Cvičení 10 - Ověření činnosti polovodičového usměrňovače

Historické poznámky

Testové úlohy

Slovníček fyzikálních pojmů