Залежність опору провідників від їхньої довжини, площі поперечного перерізу, роду їхньої речовини
Слов'янський державний педагогічний університет
Кафедра фізики
Лабораторія методики навчання фізики
Лабораторна робота
ПОСТІЙНИЙ ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ
Слов'янськ 2012
МЕТА : ознайомиться з методикою й технікою проведення основних дослідів за законами постійного струму.
ЛІТЕРАТУРА :
1. Підручник з фізики 9кл.
2. А.А.Покровский. Демонстрационный эксперимент по физике 6-7кл.
3. Л.И.Анциферов. Практикум по школьному физическому эксперименту.
4. А.А.Марголис. Практикум по школьному физическому эксперименту.
5. В.А.Буров. Демонстрационные опыты по физике в СШ. ч-2.
6. Е.В.Коршак. Методика і техніка шкільного експерименту.
7. Н.М. Шахмаев и др. Физический эксперимент в средней школе. М. :Просвещение,1989
План узагальненого характеру для фізичного приладу:
1. Призначення.
2. Будова.
3. Принцип дії.
4. Застосування й правила користування.
Питання допуску:
1. У якому класі, розділі й темах вивчається поняття постійного електричного струму?
2. Який електричний струм називається постійним?
3. Які умови необхідні для виникнення електричного струму?
4. Яка необхідна умова того, щоб струм був постійним?
5. Що приймають за напрямок струму?
6. Які величини характеризують електричний струм?
7. Дайте визначення наступним поняттям:
• сила струму
• напруга
• опір
• питомий опір
• щільність струму
|
|
|
і вкажіть одиниці їхнього виміру.
8. Дайте визначення поняттю електричного кола.
9. Які елементи ланцюга називають:
• джерелами струму
• амперметром
• вольтметром
• реостатом
10.Сформулюйте наступні закони:
• закон Ома для ділянки ланцюга
• закон Ома для повного ланцюга
• закони послідовної з’єднання провідників
• закони паралельної з’єднання провідників
• закон Джоуля-Ленца
11. Які аналогії ви можете привести при введенні понять:
• електрорушійна сила
• напруга
• спадання напруги
12. Що таке КПД джерела струму і як його визначити?
13. Перелічить демонстрації по даних темах і вкажіть ті з них, які передбачені програмою.
ЗАВДАННЯ 1:
1. Ознайомтеся із програмою по фізиці для 8 класу. Назвіть,які досліди рекомендовані в темі «Електричні явища».
2. Прочитайте тему «електричні явища» по підручнику 8 класу.
3. Як уводяться в 8 класі поняття: електричний струм, сила струму, напруга, опір, елементи електричного кола і їхнє призначення, види з'єднань провідників, робота й потужність струму; закони Ома й Джоуля-Ленца.
ЗАВДАННЯ 2:
1. Продемонструйте дослід, що ілюструє умови існування електричного струму в провіднику Л.: 5 с.48-49, 7 с. 153-154.
2. Покажіть залежність опору провідників від їхньої довжини, площі поперечного перерізу, роду речовини. Л.: 2 с.230-231, 3 с. 97(2).
|
|
|
3. Ознайомтеся з будовою і дією реостатів, потенціометрів, магазинів опорів (заводські інструкції). Л.:5 с.58-59, 3 с.98/3/, 2 с.231.
4. Ознайомтеся з демонстрацією залежності опору металевих провідників від температури. Л.: 5 с.65(23). .
5. Продемонструйте закон Ома для ділянки кола, що не включає в себе джерело струму. Л.: 4 с. 177, 3 с.97(1), підручник 8 класу.
6. Продемонструйте закони послідовного й паралельного з'єднання провідників (підручник 9 класу). Л.: З с.98, 2 с.234-235.
ВИМІРЮВАННЯ НАПРУГИ РІЗНИХ ДЖЕРЕЛ СТРУМУ ЕЛЕКТРОМЕТРОМЕТРОМ
Устаткування: 1) електрометр; 2) перетворювач високовольтний «Разряд-1», 3) випрямляч ВУП-2м, 4) дроти з’єднувальні
Спочатку приєднайте електрометр до виводів високовольтного перетворювача«Разряд-1». За допомогою ВС-24м подайте напругу 12В на перетворювач, і спостерігайте за показаннями електрометра. Потім з’єднайте електрометр з універсальним випрямлячем ВУП-2м (клеми на панелі для підключення радіо передатчика 0-350 В). Показують, що і в цьому випадку для вимірювання напруги можна скористатися електрометром, хоча відхилення стрілки буде невеликим, оскільки чутливість приладу для цього джерела постійного струму мала.
|
|
|
УМОВИ ІСНУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ В ПРОВІДНИКУ
Устаткування: 1) електрометр з кульовими кондукторами — 2 шт., 2) гальванометр демонстраційний, 3) неонова лампа, 4) ебонітова і скляна палички з шматком хутра, 5) ізольовані штативи — 2 шт., 6) дроти сполучні, 7) підставка ізолююча.
Електрометр, ізольований від столу, приєднують до клем ізолюючих штативів, на яких встановлені кульові кондуктори (рис. 2). Зарядивши один з них, наприклад, від ебонітової палички, а інший від скляної, спостерігають короткочасний струм по світінню неонової лампи при нейтралізації зарядів. При цьому стрілка електрометра спаде до нуля, якщо заряди були однаковими, або покаже деяку різницю потенціалів, меншу, ніж раніше.
Рис. 2. Короткочасний струм при нейтралізації різнойменних зарядів.
Умови, необхідні для існування постійного струму в провіднику.
Устаткування: 1) електрометр з кульовими кондукторами — 2 шт., 2) електрофорна машина, 3) високовольтний перетворювач, 4) гальванометр демонстраційний, 5) неонова лампа, 6) ебонітова і скляна палички з шматком хутра, 7) ізольовані штативи — 2 шт., 8) газорозрядна трубка на стійці, 9) механічна модель електричного ланцюга на штативі, 10) дротів сполучних, 11) паличка або трубочка з бумаги завдовжки 50 мм, діаметром 5 мм, підфарбована тушшю, — шар великого опору, що проводить, 12) підставка ізолююча.
|
|
|
У попередньому досліді електричний струм проходив дуже нетривалий час. Природно виникає питання, як отримувати струм тривалий час. Очевидно, для цього необхідно підтримувати постійне електричне поле усередині провідника. Але поле має енергію. Отже, для тривалого існування в провіднику електричного струму до його кінців потрібно приєднати перетворювач якого-небудь виду енергії в енергію електричного поля. Такий перетворювач енергії прийнято називати джерелом. В якості джерела можна використовувати електрофорну машину, в якій механічна енергія перетвориться в енергію електричного поля.
Збирають установку, зображену на рис. 3, з електрофорною машиною. При цьому в патрон під нижній контакт неонової лампочки слід підкласти прокладення з паперу, який виконуватиме роль обмежуючого опору (на цій стадії вивчення явища електричного струму про таку хитрість учнем говорити не слідує, оскільки вони доки не знають закономірностей розряду в газах). /В кабінеті МВФ підкладати папір не треба, оскільки послідовно з неоновою лампою замість паперу вже припаяний додатковий опір/
Повільно обертаючи диски електрофорної машини, спостерігають світіння неонової лампочки впродовж усього часу, поки обертаються диски машини, т. ч. поки має місце перетворення механічної енергії в енергію електричного поля.
Методична цінність досліду, що демонструється на цій установці, велика, оскільки в ході цього досліду учні переконуються в тому, що струм, що протікає по ланцюгу :
а) можна виміряти знайомим їм з курсу фізики 9 класу приладом;
б) створює магнітне поле (котушка гальванометра обертається тільки тому, що струм, що протікає по ній, створює магнітне поле);
Залежність опору провідників від їхньої довжини, площі поперечного перерізу, роду їхньої речовини
Устаткування: 1) дошка з дротяними опорами, 2) В-24м установлений на 2 В, 3) гальванометр від вольтметра, 4) вимикач демонстраційний. 5) шматок мідного дроту діаметром 1 мм, довжиною 90 см, 6) дротів сполучних, 7) ящик-підставка.
Для демонстрації досліду слугує дошка з чотирма натягнутими на неї дротами:
1) залізний дріт l=50 см, (d=0,5 мм, r=0,56 ом),
2) 
константанів дріт (l=50 см, (d=0,5 мм, r= 1,3 ом);
3) два константанові дроти, з’єднані паралельно (l=50 см, d=0,5 мм, r=0,в5 ом);
4) константанів дріт (l=25 см, d=0,5 мм, r = 0,65 ом).
Прилади завчасно встановлюють і підключають, як показано на Рис. 266. Перед включенням гальванометра ліву клему дошки з дротяними опорами сполучають безпосередньо з вимикачем шматком мідного дроту, вказаного в переліку устаткування. Потім відкручують ненабагато клеми гальванометра і піджимають під них коротку ділянку цього дроту.
Включивши на дошці один з дротів з найменшим опором, замикають струм і, збільшуючи поступово ділянку мідного дроту між клемами гальванометра, добиваються відхилення стрілки майже на усю шкалу. Такий спосіб підключення шунта до гальванометра виключає можливість псування гальванометра .
У зібраній установці включають по черзі в електричний ланцюг натягнуті на дошці дроти і результати вимірювань записують на класній дошці. Судячи за показаннями гальванометра, переконуються в тому, що два нижні дроти (№ 3 і 4) мають однаковий опір, а опір дроту № 2 удвічі більше. Опір верхньої залізною проволоки( №1) відрізняється від константанової дротин (№ 2), хоча вони мають однакову довжину і діаметр.
Результати досліду дозволяють легко зробити належні висновки про залежність опору провідників від їх розмірів і матеріалу.
При підготовці досліду потрібно врахувати, що сила струму буде обернено пропорційна опору випробовуваного дроту тільки за тієї умови, коли уся інша частина ланцюга зовсім не має опору. Насправді опір мають і джерело струму, і сполучні дроти. Чим більше величина цих опорів, тим більше буде відхилення від очікуваних результатів. У описаній установці узято джерело струму з дуже малим внутрішнім опором - свіжозарядженний акумуляторний елемент (В-24м). Ще менше опір гальванометра з товстим мідним шунтом. Таким чином, для успішного проведення досліду залишається потурбуватися про надійність контактів: до сполучних провідників добре припаяти наконечники, а контактні поверхні клем старанно вичистити.
Для порівняння показань приладу можна скористатися будь-якою з шкал для постійного струму. Найбільш зручна шкала на 3 А. Вставляючи шкалу, потрібно в щілину кришки приладу вкласти листок паперу і притиснути його шкалою в такому положенні, щоб він закрив букву V, оскільки в цій установці прилад не є вольтметром.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 213; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!