Меню

Лабораторная работа по физике изучение законов постоянного тока



Лабораторная работа № 6.

Колледж экономики, права и информатики

Отчет по лабораторной работе

По дисциплине

«Электротехнические основы источников питания»

студент 25 группы

Лабораторная работа №1

«Измерение зависимости сопротивления реальных проводников от их геометрических параметров и удельных сопротивлений материалов»

Цель:определить удельное сопротивление проводника и сравнить его с табличным значением.

2) L = 100м; S=0.1мм 2

6) P=0.0724*100/0.1=0.0000724мОм=0.0724Ом*мм 2 /м

№ опыта Длина, м Напряжение, В Сила тока, А Сопротивление, Ом Удельное сопротивление, Ом*м
1,44 0,198 0,7272 0,07272
1,493 0,02 72,475 0,07247
1,496 0,01 149,6 0,07262
1,498 0,0041 365,3 0,07307
1,499 0,002 0,07495

8) ρср=0,0731 Ом*мм 2 /м

Табличное значение для никеля ρ

Определили удельное сопротивление проводника и сравнили его с табличными данными, в итоге мы получили приблизительное значения. Произошли расхождения в результате погрешности в измерениях и погрешности в вычислениях.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Что называют удельным сопротивлением проводника?

Постоянный параметр для определенного вещества, определяющийся произведением сопротивления на длину и деленным на площадь поперечного сечения проводника

2. Как зависит сопротивление проводника от его длины?

Сопротивление прямо пропорционально его длине

3. По какой формуле можно рассчитать удельное сопротивление проводника?

4. В каких единицах измеряется удельное сопротивление проводника?

Лабораторная работа №2

«Исследование сопротивлений проводников при параллельном и последовательном соединении»

Цель:изучить законы протекания тока через последовательно и параллельно соединенные проводники и определить формулы расчета сопротивлений таких участков

По данным измерений

По данным расчета :

Теоретические расчеты частично потверждают практический данные

5)I(Rac)=0.315 A I=0.136 A I (RCD)=0.181A

6)I=1.5/4.76=0.315 A I+I=0.136+0.181=0.317

Ответы на контрольные вопросы:

1. Может ли сопротивление участка двух параллельно соединненых проводников быть больше (меньше) любого из них? Объясните ответ.

Может быть меньше, так как 1/Rобщ=1/R1+1/R2

2. Какие законы сохранения используются для вывода формул сопротивления параллельного и последовательного соединения проводников?

Первый и второй законы Кирхгофа

3. Проанализируйте аналогию между приводимыми здесь формулами и формулой для расчета сопротивления одного проводника через его геометрические параметры: . В чем заключается эта аналогия?

Аналогичная пропорция R=U/I можно привести к U=p*L и I=S

Лабораторная работа №3

«ЭДС и внутреннее сопротивление источников постоянного тока. Закон Ома для полной цепи»

Цель:определить сопротивление источника цепи и его ЭДС

3. V=0.950 B I=0.33 A

5) R= (0,75-0,6)/(0,24-0,29)=0,3 Ом

Ответы на контрольные вопросы:

1. Сформулируйте закон Ома для полной цепи.

Сила тока пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна сумме внутреннего и внешнего сопротивлений.

2. Чему равна ЭДС источника при разомкнутой цепи?

В таком случае ЭДС равна напряжению

3. Чем обусловлен внутреннее сопротивление источника тока?

Отношению изменения силы тока к изменению напряжения

4. Чем измеряется сила тока короткого замыкания батарейки?

Отношением ЭДС в внутреннему сопротивлению

Лабораторная работа № 4

«Исследование сложных цепей постоянного электрического тока»

Цель:изучить приемы расчета сложных электрических цепей постоянного тока.

Вывод: Разность потенциалов в точках О и О ’ равна 0, и ток тоже равен 0. Замкнутое и разомкнутое состояние не влияют на работу схемы

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какие свойства схемы могут оказаться полезными при расчете сложных схем?

Из симметрии ясно, что токи через элементы CO и DO должны быть одинаковы и равны токам, текущим через элементы OF и OE. А раз так, то в точке О цепь можно разорвать, при этом токи через элементы сетки не изменятся:

2. Между какими точками схемы, изображенной на рисунке 3, напряжение равно нулю?

Точки О и О ’

3. Исследуйте аналогичным способом сопротивление между противоположными вершинами проволочного куба? Чему равно сопротивление между этими точками?

Пусть сопротивление одного ребра куба = r, тогда

RAB= + + =

Лабораторная работа №5

«Мощность в цепи постоянного тока»

Цель:изучить законы выделения мощности в цепях постоянного тока и согласования источников тока с нагрузкой.

0,1363 0,136 0,018537
0,1 0,499 0,0499
0,088 0,617 0,054296
0,0883 0,666 0,058808
0,075 0,749 0,056175
0,0681 0,818 0,055706
0,06 0,899 0,05394
0,0535 0,964 0,051574
0,04 0,04
0,03 1,1 0,033
0,02 1,2 0,024

Вывод: При сопротивлении нагрузки0,65 ОмМощность, отдаваемая источником питания будет максимальна.

Чем ниже сопротивление нагрузки, тем больше теряется мощности.

Оптимальное сопротивление нагрузки ≥ внутреннему сопротивлению источника питания.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Почему при увеличении сопротивления нагрузки напряжение на ней растет?

По закону Ома, напряжение прямо пропорционально сопротивлению.

2. Объясните, почему выделяемая на нагрузке мощность мала, если сопротивление нагрузки сильно отличается от внутреннего сопротивления источника? Обратите внимание на формулы для силы тока (1) и напряжения (2) на нагрузке.

По формуле видно, что мощность обратно пропорциональная сумме сопротивлений нагрузки и источника питания, таким образом, наибольшая мощность будет выделяться на нагрузке при равенстве этих сопротивлений.

Лабораторная работа № 6.

«Принцип работы плавких предохранителей в электрических цепях»

Цель:рассчитать предохранители для защиты электронной сети с напряжением 220 В, питающей осветительные и электронагревательные приборы.

U генератора = 220В

Р лампочек = 60 Вт и 150 Вт

Р нагревательных приборов = 600Вт и 1000Вт

Рабочее напряжение = 240В

P,Вт U,В I,А
0,27
0,68
2,72
4,54

Вывод: Номинальный ток вставки должен удовлетворять требованию Iвст>Ip.

Каждый предохранитель сработал лишь тогда, когда будет превышение тока плавкой вставки на участке в цепи, который он защищает, величина тока предохранителя должна быть больше расчетного тока участка цепи.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Какова цель установки предохранителей в электрических цепях?

Предохранитель необходим для защиты электрической цепи

2. Как рассчитать номинальный ток плавкой вставки предохранителя?

Рассчитать по формуле I=P/U

3. Почему правилами техники безопасности запрещается установка так называемых «жучков» — случайно выбранных проводников вместо целых предохранителей?

Потому, что случайно выбранные проводники могу не расплавиться при критической силе тока.

Источник

1. Цель работы

Изучение законов постоянного тока и методов измерения сопротивления проводников.

2. Теоретическая часть

2.1. Электрический ток

Электрическим током называют упорядоченное движение зарядов. Эти заряды называют носителями тока. Линия тока есть математическая линия, направление касательной которой в каждой точке совпадает с направлением скорости носителей тока. За положительное направление тока принято считать направление скорости положительно заряженных частиц.

Для количественной характеристики электрического тока служат две основные величины: плотность тока и сила тока.

Плотность тока есть вектор, направленный по линии тока, модуль которого численно равен количеству заряда, прошедшего за единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную направлению движения носителей

– единичный вектор, касательный к линии тока.

Сила тока в проводнике равна величине заряда, прошедшего за единицу времени через полное сечение проводника

Зная вектор плотности тока в каждой точке проводника, можно выразить через него силу тока

где – составляющая вектора , нормальная к элементу поверхности dS .

2.2. Электродвижущая сила. Напряжение

Одним из главных способов возбуждения электрического тока в телах является создание и поддержание в них электрического поля. Если бы единственными источниками электрического поля в проводниках были электрические заряды, то при прохождении тока непрерывно происходила бы убыль зарядов. Для поддержания электрического тока необходимы силы неэлектрического происхождения, называемые сторонними. Полная сила, действующая на носитель заряда, включает электрическую и стороннюю силу.

Физическая величина, равная работе сторонних сил по переносу единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой источника тока (ЭДС)

Физическая величина, равная работе суммарной сторонней и электрической сил по переносу единичного положительного заряда, называется напряжением

Но работа электростатических сил по переносу единичного положительного заряда есть разность потенциалов между концами проводника. Поэтому

Читайте также:  Номинальный ток для батареек

то есть напряжение между точками 1 и2 проводника равно ЭДС и разности потенциалов между точками 1 и 2.

2.3. Законы постоянного тока

2.3.1. Закон Ома

Опыт показывает, что для многих тел в широких пределах сила тока в проводнике пропорциональна напряжению между концами этого проводника. Эта пропорциональность называется законом Ома

где R – характеристика проводника, называемая сопротивлением.

Для линейного однородного проводника постоянного сечения S сопротивление равно

где – постоянная для данного материала величина, называемая удельным сопротивлением, – длина проводника.

Для замкнутой цепи, когда 1 = 2 и U = , закон Ома примет вид

Сопротивление цепи R часто рассчитывается как сумма внешнего сопротивления цепи R вн и внутреннего сопротивления r источника, поэтому

Если в цепи отсутствует источник ЭДС, то U = 1 – 2 и

Физическая величина, равная произведению силы тока J , протекающего по проводнику сопротивлением R , на величину этого сопротивления, называется падением напряжения JR на сопротивлении. Можно дать другую формулировку закона Ома

падение напряжения на сопротивлении проводника равно напряжению, действующему в этом проводнике.

2.3.2. Закон Джоуля–Лейбница

Про протекании тока проводник нагревается. Закон Джоуля–Лейбница позволяет рассчитать количество выделившегося за время dt тепла dQ , если величина тока J остается постоянной в течение этого времени,

Если же сила тока будет меняться со временем, то количество тепла Q можно рассчитать по формуле

2.3.3. Правила Кирхгофа

Правила Кирхгофа позволяют рассчитать сложные разветвленные цепи. Для этого используют уравнения, отражающие закон сохранения электрического заряда и закон Ома.

  1. В сложной цепи выделяют узлы и замкнутые контуры. Узлом называется точка цепи, в которой сходится более двух токов. Замкнутый контур – это часть цепи, переход от одного элемента которой к следующему совершается по замкнутому пути.
  2. Произвольно выбирают направление тока через каждый неразветвленный участок цепи.
  3. Токам, входящим в узел, принимают один знак, выходящим– противоположный.
  4. Для каждого узла записывают I уравнение Кирхгофа

утверждающее, что алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю.

  1. Произвольно выбирают направление обхода контуров.
  2. Для каждого контура записывают II уравнение Кирхгофа

Алгебраическая сумма падений напряжений на отдельных участках контура равна алгебраической сумме действующих в контуре ЭДС.

  1. При написании уравнений (2.16) падение напряжения берется со знаком «+», если направление тока совпадает с направлением обхода контура. ЭДС берется со знаком «+», если в направлении обхода потенциал повышается (обход от отрицательного к положительному полюсу источника).
    1. При написании уравнений (2.17) и (2.18) необходимо, чтобы каждое следующее уравнение содержало новый элемент цепи.

2.4. Методы измерения сопротивления проводника

Рассмотрим два метода измерения сопротивления проводника.

2.4.1. Метод вольт–амперметра

В электрических цепях, схемы которых приведены на рисунке 2.1, амперметр и вольтметр измеряют соответственно силу тока и напряжение на концах участка цепи, содержащее неизвестное сопротивление R x .

Считая, что сопротивление амперметра очень мало, а вольтметра – достаточно велико, можно в соответствии с законом Ома найти приближенное значение сопротивления по формуле

Для точного определения неизвестного сопротивления необходимо учесть собственные сопротивления амперметра и вольтметра.

Рассмотрим схему рисунка 2.1.а). Амперметр измеряет суммарный ток J , который далее разделяется на два тока: ток J R , текущий через неизвестное сопротивление R x и ток J V , текущий через вольтметр, сопротивление которого R V ; то есть

Вольтметр показывает напряжение U , равное как падению напряжения J R R x на неизвестном сопротивлении, так и падению напряжения J V R V на самом вольтметре, так как эти элементы цепи подключены параллельно; то есть

Из уравнений (2.18) и (2.19) можно найти неизвестное сопротивление

Если измерения проводят по схеме рисунка 2.1.б), то ток, регистрируемый амперметром, равен току через неизвестное сопротивление, а вольтметр измеряет суммарное напряжение на измеряемом сопротивлении и на амперметре.

где R A – сопротивление амперметра.

2.4.2. Метод компенсации

Другие названия этого метода – Метод моста Уитсона или метод Уравновешенного моста. Это наиболее точный метод. Он позволяет исключить влияние электроизмерительных приборов на результат измерения.

Рассмотрим этот метод на примере моста Уитсона, схема которого приведена на рисунке 2.2. Электрическая цепь состоит из источника питания , ключа К, сопротивлений R , R x , R * и гальванометра g . Сопротивление R с помощью подвижного контакта D можно делить на две части R 1 и R 2 ,

Сопротивление R с помощью подвижного контакта D можно делить на 2 части R 1 и R 2 , величины которых зависят от положения контакта D . Гальванометр включен между точкой D и точкой С – общей для сопротивлений R * и R x . При замыкании ключа К ток идет от источника к точке А, где он разветвляется на два – J 1 и J 2 . Ток J 2 дойдя до точки С, снова делится на ток J 3 и ток, протекающий через гальванометр к точке D . Ток J 1 проходит через сопротивление R 1 , в точке D он делится на ток J 4 и ток, протекающий через гальванометр к точке С. В результате через гальванометр g протекают два встречных тока. Показание гальванометра и направление эффективного тока зависит от соотношения этих токов. Перемещая движок D , можно добиться того, что ток J g =0, то есть мост будет уравновешен.

Рассчитать мост Уитсона можно, используя правила Кирхгофа.

Рассмотрим узлы С и D и замкнутые контуры ACDA и CBDC . Направления токов через сопротивления и направление обхода контуров показаны на рисунке 2.2.

Запишем уравнения Кирхгофа для уравновешенного моста Уитстона:

Решая систему уравнений можно найти неизвестную величину

Формула (2.23) не содержит показаний электроизмерительных приборов, тем самым исключаются ошибки, связанные с их внутренним сопротивлением.

Действительно, поскольку при уравновешенном мосте ток через гальванометр равен нулю, то и напряжение на нем нулевое, и его присутствие не влияет на результат измерения.

Если сопротивление R выполнено в виде провода (реохорд), то для расчета R x необходимо знать только длины и участков реохорда AD и DB (плечи реохорда), так как с учетом выражения (2.8) формула (2.26) примет вид

3. Требования к технике безопасности

Для электропитания лабораторной установки используется сетевое напряжение 220В. Все токоведущие части установки, кроме реохорда, закрыты, что исключает их случайное касание.

При выполнении работы необходимо:

а) внимательно ознакомиться с заданием и оборудованием;

б) визуально проверить целостность изоляции токоведущих проводов;

в) не оставлять без присмотра включенную лабораторную установку;

г) не загромождать рабочее место посторонними предметами и оборудованием, не относящимся к выполняемой работе;

д) о замеченных неисправностях немедленно сообщить преподавателю или лаборанту;

е) по окончании работы отключить установку от сети, привести в порядок рабочее место.

4. Экспериментальная часть

4.1. Приборы и принадлежности

4.1.1 Специальная установка.

4.1.2 Мост постоянного тока.

4.1.3 Источник питания.

4.2. Описание лабораторной установки

Блок–схема лабораторной установки показана на рисунке 4.1.

Установка (рис. 4.2) состоит из основания 1 с регулируемыми ножками 2, к которому крепится блок питания 3 и стойка 4. На стойке 4 установлены два неподвижных кронштейна 5 и 6, к которым крепится тонкий провод. Токосъемный контакт 8 ограничивает длину провода, сопротивление которого изменяется. Длина провода отсчитывается по линейке 9, нанесенной на стойке 4. Цена деления линейки 1мм, отсчет берется по положению визирной метки 10. Контакт 8 может свободно перемещаться по стойке 4 при ослабленном винте 11. Переместив контакт 8, винт 11 необходимо снова закрепить.

На лицевой панели блока питания расположена кнопка 12 переключения метода измерения сопротивления: моста или амперметра–вольтметра. Здесь же находятся кнопка 13 для включения схемы (а) или (б) рисунка 2.1, вольтметр 14, амперметр 15, тумблер 16 включения установки в сеть и сигнальная лампочка 17. Выходные клеммы 18 служат для подключения измеряемого сопротивления ко внешней цепи.

Источник питания (рисунок 4.1) служит для питания моста постоянного тока. Он подключается к специальным клеммам моста 4 (рисунок 4.3). Измеряемое сопротивление подключается к клеммам R x .

4.3. Выполнение работы

4.3.1 Определение сопротивления методом компенсации.

  1. Включить тумблеры “СЕТЬ” блока питания установки ФМП–01 и источника питания.
  2. Переключатель 12 (рисунок 4.2) рассположить в полдожение “мост”. Кнопка отжата.
  3. Поворотом переключателя 6 (рисунок 4.3) в положение (–) подключить в схему моста источник питания.
  4. Подключить в цепь моста гальванометр, расположив переключатель 2 в положение “грубо”.
  5. Заметив отклонение стрелки, изменяя положение переключателя 3, добиться ее отклонения в противоположную сторону. Когда отклонение стрелки гальванометра будет лежать в пределах шкалы прибора или меняться на противоположные при соседних положениях переключателя 3, добиться нулевого показания гальванометра вращая рукоятку 4 кругового реохорда 5. Тумблер 2 перевести в положение “точно” и снова уравновесить мост. Величина измеряемого сопротивления равна показанию шкалы кругового реохорда 5, умноженному на показание переключателя 3. Записать значение измеренного сопротивления.
  6. Отключить гальванометр и питание моста Уитстона. Выключить источник питания.
Читайте также:  Преобразователь тока 12 220 бытовой

4.3.2 Определение сопротивления методом амперметра–вольтметра

  1. Переключатель 12 (рисунок 4.2) на лицевой панели блока питания ФПМ–01 установить в положение V – A . Кнопка нажата.
  2. Переключатель 13 установить в положение «СХЕМА а» (рисунок 2.1). Кнопка нажата.
  3. Изменяя ручкой «Регулировка тока» величину тока, провести измерения напряжения для пяти различных значений тока.

Источник

ИНФОФИЗ — мой мир.

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь

  • Главная
  • Мир физики
    • Физика в формулах
    • Теоретические сведения
    • Физический юмор
    • Физика вокруг нас
    • Физика студентам
      • Для рефератов
      • Экзамены
      • Лекции по физике
      • Естествознание
  • Мир астрономии
    • Солнечная система
    • Космонавтика
    • Новости астрономии
    • Лекции по астрономии
    • Законы и формулы — кратко
  • Мир психологии
    • Физика и психология
    • Психологическая разгрузка
    • Воспитание и педагогика
    • Новости психологии и педагогики
    • Есть что почитать
  • Мир технологий
    • World Wide Web
    • Информатика для студентов
      • 1 курс
      • 2 курс
    • Программное обеспечение компьютерных сетей
      • Мои лекции
      • Для студентов ДО
      • Методические материалы

«Инфофиз» — это сайт для тех, кто учится сам и учит других

Ведь «обучать — значит вдвойне учиться» (Ж.Жубер)

Раздел «Архитектура ЭВМ и ВС»

Материал для изучения по дисциплине «Архитектура ЭВМ и вычислительные сети»

Раздел «Программное обеспечение компьютерных сетей»

Материал для изучения дисциплины «Программное обеспечение компьютерных сетей»

Раздел «Информатика»

Материалы для изучения дисциплины «Информатика»

Раздел «Физика»

Физика — одна из самых удивительных наук!

Надеюсь, данный раздел поможет Вам эффективно и интересно изучать физику.

Учите физику!

  • Физика школьникам
  • Физика студентам
  • Астрономия
  • Информатика
  • ПОКС
  • Арх ЭВМ и ВС
  • Методические материалы
  • Медиа-файлы
  • Тестирование

Как сказал.

Стремись не к тому, чтобы добиться успеха, а к тому, чтобы твоя жизнь имела смысл.

Альберт Эйнштейн

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Законы и формулы

  • Механика
    • Кинематика
    • Динамика
    • Законы сохранения
    • Статика, гидростатика и гидродинамика
  • Молекулярная физика и термодинамика
  • Колебания и волны
  • Электродинамика
  • Оптика
  • Атомная и ядерная физика

Новости и знаменательные даты

Урок 30. Лабораторная работа № 07. Изучение закона Ома для участка цепи.

Тема: «Изучение закона Ома для участка цепи»

Цель работы: установить на опыте зависимость силы тока от напряжения и сопротивления.

Оборудование: амперметр лабораторный, вольтметр лабораторный, источник питания, набор из трёх резисторов сопротивлениями 1 Ом, 2 Ом, 4 Ом, реостат, ключ замыкания тока, соединительные провода.

Краткие теоритические сведения

Электрический ток — упорядоченное движение заряженных частиц

Количественной мерой электрического тока служит сила тока I

Сила тока — скалярная физическая величина, равная отношению заряда q, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени t, к этому интервалу времени:

В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах [А].

Прибор для измерения силы тока Амперметр. Включается в цепь последовательно

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Напряжение – это физическая величина, характеризующая действие электрического поля на заряженные частицы, численно равно работе электрического поля по перемещению заряда из точки с потенциалом φ 1 в точку с потенциалом φ 2

U 12 = φ 1 – φ 2

U – напряжение

A работа тока

q электрический заряд

Единица напряжения – Вольт [В]

Прибор для измерения напряжения – Вольтметр. Подключается в цепь параллельно тому участку цепи, на котором измеряется разность потенциалов.

На схемах электрических цепей амперметр обозначается .

Величина, характеризующая противодействие электрическому току в проводнике, которое обусловлено внутренним строением проводника и хаотическим движением его частиц, называется электрическим сопротивлением проводника.

Электрическое сопротивление проводника зависит от размеров и формы проводника и от материала, из которого изготовлен проводник.

S – площадь поперечного сечения проводника

l длина проводника

ρ – удельное сопротивление проводника

В СИ единицей электрического сопротивления проводников служит ом [Ом].

Графическая зависимость силы тока I от напряжения Uвольт-амперная характеристика

Закон Ома для однородного участка цепи: сила тока в проводнике прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению проводника.


Назван в честь его первооткрывателя Георга Ома.

Практическая часть

1. Для выполнения работы соберите электрическую цепь из источника тока, амперметра, реостата, проволочного резистора сопротивлением 2 Ом и ключа. Параллельно проволочному резистору присоедините вольтметр (см. схему).

2. Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

3. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от напряжения. Сделайте вывод.

4. Опыт 2. Исследование зависимости силы тока от сопротивления участка цепи при постоянном напряжении на его концах. Включите в цепь по той же схеме проволочный резистор сначала сопротивлением 1 Ом, затем 2 Ом и 4 Ом. При помощи реостата устанавливайте на концах участка каждый раз одно и то же напряжение, например, 2 В. Измеряйте при этом силу тока, результаты записывайте в табл 2.

Таблица 2. Постоянное напряжение на участке 2 В

Сопротивление участка, Ом

5. По данным опытов постройте график зависимости силы тока от сопротивления. Сделайте вывод.

6. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что такое электрический ток?

2. Дайте определение силы тока. Как обозначается? По какой формуле находится?

3. Какова единица измерения силы тока?

4. Каким прибором измеряется сила тока? Как он включается в электрическую цепь?

5. Дайте определение напряжения. Как обозначается? По какой формуле находится?

6. Какова единица измерения напряжения?

7. Каким прибором измеряется напряжение? Как он включается в электрическую цепь?

8. Дайте определение сопротивления. Как обозначается? По какой формуле находится?

9. Какова единица измерения сопротивления?

10. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.

Вариант выполнения измерений.

Опыт 1. Исследование зависимости силы тока от напряжения на данном участке цепи. Включите ток. При помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного резистора до 1 В, затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока и результаты записывайте в табл. 1.

Таблица 1 . Сопротивление участка 2 Ом

Источник

Программный комплекс интерактивных лабораторный работ по изучению законов постоянного тока

физико-математические науки

  • Девяткин Евгений Михайлович , кандидат наук, доцент, преподаватель
  • Московский государственный образовательный комплекс
  • ПОСТОЯННЫЙ ТОК
  • ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
  • ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС

Похожие материалы

  • Создание виртуальных интерактивных установок для моделирования свободных, затухающих и вынужденных колебаний маятников
  • Комплекс виртуальных интерактивных установок для изучения законов сохранения энергии и импульса в механике
  • Создание виртуальных интерактивных лабораторных установок по электродинамике
  • Экологическая характеристика микроэлементов нефти
  • Построение нейросетевой модели на основе многомерных данных

Использование компьютерных технологий на уроках физики дает возможность развития практических умений и навыков, так как виртуальная среда компьютеров дает возможность незамедлительно изменить постановку опытов, что гарантирует существенную вариативность его итогов, а это значительно обогащает практику исполнения учениками последовательных действий рассмотрения и формулировки заключений итогов опыта [1-4]. Помимо этого, возможно неоднократное осуществление эксперимента с изменяющимися параметрами, а также сохранять результаты и возвращаться к исследованиям в любое удобное время. При помощи компьютерных моделей можно провести существенно больше экспериментов, нежели на реальных лабораторных установках. Работая с электронными лабораторными работами, учащиеся открывают в себе весьма внушительные познавательные способности. Ученики становятся не только наблюдателями, но и непосредственными участниками выполнения лабораторных работ [5-7].

Читайте также:  Собачьи ошейники с током

Еще один положительный момент заключается в том, то, что компьютер дает редкую, не всегда реализуемую в настоящем физическом эксперименте, визуализацию явления или объекта в природе. Значительные методические преимущества могут быть получены благодаря интеграции различных инструментов информационно-коммуникационных технологий, обычно используемых в преподавании дисциплин естественнонаучного цикла, в частности путем комплексного использования «реальной» и «виртуальной» лабораторной деятельности [9-10]. Материальные лаборатории включают стендовые эксперименты с использованием систем сбора данных, в то время как «виртуальные» лаборатории подразумевают интерактивное моделирование и анимацию.

Разработанный программный комплекс содержит девять электронных лабораторных работ по изучению законов постоянного тока. Полученные программные продукты могут быть экспортированы в большое число форматов и легко интегрируются в интернет ресурсы и в дальнейшем могут быть доступны широкому кругу пользователей при электронном образовании.

Виртуальная интерактивная установка по определению удельного сопротивления металлов без учета сопротивлений электроизмерительных приборов (рис. 1) состоит из источника постоянного тока, ключа, проводника изменяемой длины и диаметра и измерительных приборов: вольтметра и микроамперметра. Установка позволяет изменять напряжение на источнике питания с шагом в одну десятую вольта. Для замыкания электрической цепи используется однополярный ключ с перемещающимся включателем. Для изменения силы тока в электрической цепи используется интерактивный реостат с большим активным сопротивлением, бегунок которого также может перемещаться. Показания вольтметра и микроамперметра могут выводиться как в аналоговом, так и цифровом виде. Для определения показаний вольтметра и микроамперметра первоначально требуется определить их цену деления. Для определения удельного сопротивления металлов с помощью данной установки используется закон Ома для участка цепи и формула зависимости сопротивления проводника от материала проводника и его геометрических размеров. При создании электронной лабораторной работы использовалась технология «Drag-and-Drop» или, в переводе на русский язык, «перетащи и положи», задуманная для придания большего удобства и ускорения работы с пользовательским интерфейсом. Эргономика технологии заключается в том, что кроме традиционных средств с буфером обмена, который используется для передачи данных от одной программы в другую, задействуются функции управления приложениями при помощи манипулятора мышь.

Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления металлов»

Рисунок 1. Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления металлов»

На рис. 2 и рис. 3 представлены электронные лабораторные работы по определению удельного сопротивления проводников. Отличительной особенностью данных работ друг от друга является использование различных физических моделей и электрических схем. В первой работе учитывается сопротивление амперметра, а во второй работе учитывается сопротивление вольтметра. В обоих работах длину проводника можно изменять двумя способами: 1) с помощью инструмента NumericStepper на панели инструментов; 2) с помощью интерактивного бегунка.

Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления проводника (схема 1)»

Рисунок 2. Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления проводника (схема 1)»

Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления проводника (схема 2)»

Рисунок 3. Электронная лабораторная работа «Определение удельного сопротивления проводника (схема 2)»

На рис. 4, рис. 5 и рис. 6 представлены созданные электронные лабораторные работы по определению сопротивления резистора тремя способами соответственно: 1) методом амперметра и вольтметра; 2) методом двух амперметров; 3) методом двух вольтметров. Лабораторные работы состоят из электрических цепей содержащих интерактивные электроизмерительные амперметры и вольтметры, а также дополнительное оборудование: реостат и ключ.

Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резистора при помощи амперметра и вольтметра»

Рисунок 4. Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резистора при помощи амперметра и вольтметра»

Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резисторов методом амперметров»

Рисунок 5. Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резисторов методом амперметров»

Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резисторов методом вольтметров»

Рисунок 6. Электронная лабораторная работа «Определение сопротивления резисторов методом вольтметров»

На рис. 7 и рис. 8 представлены разработанные электронные лабораторные работы по изучению последовательного и параллельного соединения резисторов. С помощью этих установок можно убедиться с справедливости законов последовательного и параллельного соединения проводников. Лабораторные работы содержат интерактивные электроизмерительные приборы, а также дополнительное оборудование: реостат и ключ.

Электронная лабораторная работа «Изучение последовательного соединения проводников»

Рисунок 7. Электронная лабораторная работа «Изучение последовательного соединения проводников»

Электронная лабораторная работа

Рисунок 8. Электронная лабораторная работа

«Изучение параллельного соединения проводников»

И, наконец, на рис. 9. представлена электронная лабораторная работа по определению электродвижущей силы и внутреннего сопротивления источника тока. Для определения искомых параметров используется закон Ома для полной цепи записанный дважды для двух положений бегунка реостата, при которых изменяются показания интерактивных вольтметра и амперметра. Работа является многовариантной, предоставляется возможность выбрать один из представленных пяти источников тока.

Электронная лабораторная работа «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»

Рисунок 9. Электронная лабораторная работа «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока»

Представленные электронные установки лабораторного комплекса созданы в программе Macromedia Flash Professional, которая имеет возможности, как графического редактора, так и встроенного объектно-ориентированного программирования Action Script 2.0. Полученные программные продукты могут быть экспортированы в большое число форматов и легко интегрируются в интернет ресурсы и в дальнейшем могут быть доступны широкому кругу пользователей при очном или заочном обучении [11].

Список литературы

  1. De Jong T., Linn M.C., Zacharia C.Z. Physical and Virtual Laboratories in Science and Engineering Education. Science. 2013. V. 340. P. 305-308.
  2. Perkins R., Adams W., Dubson M., Finkelstein N., Reid S., Wieman C., LeMaster R. PhET: Interactive simulation for teaching and learning physics. The physics teacher. 2006. V. 44. no.1. P. 18-23.
  3. Monakhov V.V., Kozhedub A.V., Kashin A.N. Integrated Environment for Physical Experiments Control. Abstracts of the First International Conference «Modern Trends in Computational Physics», Dubna, 1998. 125 p.
  4. Yaşar O. Teaching science through computation. International Journal of Science. Technology and Society. 2013. V. 1. № 1. Issue 1. P. 9-18.
  5. Баранов А.В., Борыняк Л.А., Заковряшина О.В. Виртуальные проекты студентов в физическом лабораторном практикуме профильного лицея // Открытое и дистанционное образование. 2014. №2(54). С. 40-44.
  6. Баранов А.В., Волохович Е.Н., Медведева К.А., Степин Д.В. Учебный компьютерный имитационный эксперимент «Визуализация в реальном времени квантовой интерференции одиночных молекул» // Открытое образование. 2015. №3. С. 110-114.
  7. Баранов А.В. Виртуальные проекты и проблемно-деятельностный подход при обучении физике в техническом университете // Физическое образование в вузах. 2012. Т. 18. №4. С.90-96.
  8. Devyatkin E.M. Virtual interactive laboratory assignments and experiments in physics in the system of education // В сборнике: Актуальные проблемы электронного приборостроения АПЭП-2018 Proceedings XIV International scientifictecnical conference. In 8 Volumes. 2018. С. 255-258.
  9. Девяткин Е.М. Компьютерное моделирование экспериментальных задач по общей физике/ Е.М. Девяткин // Современные проблемы науки и образования. — 2017. — № 6.; URL: https://www.science-education.ru/ ru/article/ view?id=27189 (дата обращения: 20.02.2019).
  10. Гарифуллин Р.И., Девяткин Е.М. Электронный комплекс виртуальных лабораторных установок по механике и молекулярной физике // Ломоносовские чтения на Алтае: сборник научных статей международной молодежной школы-семинара (Барнаул, 5-8 ноября, 2013). В 6 ч. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та, 2013. Ч.III. С. 309-311.
  11. Виртуальные лабораторные работы по физике. [Электронный ресурс]. URL: http://mediadidaktika.ru. (дата обращения: 185.11.20198).

Завершение формирования электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

  • 23 ноября 2020
  • Создание электронного архива по направлению «Науки о Земле и энергетика»

    Электронное периодическое издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор), свидетельство о регистрации СМИ — ЭЛ № ФС77-41429 от 23.07.2010 г.

    Соучредители СМИ: Долганов А.А., Майоров Е.В.

    Источник

  • Adblock
    detector