ТДЭ 1-5. Общее оборудование физического кабинета. Гальванические элементы и аккумуляторы. Школьный распределительный щит
 Скачать 6.9 Mb.
|
|
Тема: Общее оборудование физического кабинета. Источники питания Симферополь, 2006 Лабораторная работа 2 Тема: Общее оборудование физического кабинета. Источники питания
а) купроксного (1,3,5); б) селенового (2,3,4,5); в) селенового трехфазного тока (3,5); г) двухполупсриодного (3,1); д) кенотронного (3); е) ВУП-2(3); ж) содового (2,5).
Литература:
Методические задания
Теоретические вопросы Устройство и принцип действия лампового диода. Катод прямого и косвенного накала. ВАХ диода (для оксидированного и неоксидированного катода). Явление электронной эмиссии. Термоэлектронная эмиссия. Устройство и принцип действия п/п диода(вентиль). Основные свойства диода. Однополупериодный выпрямитель. Принципиальная схема однополупериодного выпрямителя переменного тока на ламповом диоде и вентиля. График переменного индуктивного однофазного тока, график однополупериодного пульсирующего тока(постоянный по направлению, переменный по величине). Двухполупериодный выпрямитель, принципиальная схема ДВ переменного тока на ламповых диодах и вентилях. График переменного индукционного однофазного тока, график двухполупериодного пульсирующего тока. Фильтры и их назначения. Катушка индуктивности и конденсатор в роли фильтра. Физическая природа реактивного сопротивления в цепи переменного тока (в роли фильтра). Принципиальная схема включения катушки индуктивности в цепь выпрямителя в качестве фильтра. Различные способы организации фильтра. Включение катушки индуктивности в цепь пульсирующего тока. Включение в цепь пульсирующего тока конденсатора. Включение в цепь пульсирующего тока катушки индуктивности и конденсатора. Схемы включения конденсатора и катушки, графики преобразования пульсирующего тока в постоянный по величине ток с помощью фильтров. Использование выпрямителей различных типов в демонстрационном эксперименте. Место изучения основных элементов выпрямителя (диод, фильтр) в курсе физики средней школы. Изучить устройство и принцип действия выпрямителей : а) купроксного Устройство и действие меднозакисного выпрямительного элемента. Меднтакисный (купроксный) выпрямительные элемент состоит из медного диска а толщиной 1—1,5 мм, на внутреннюю сторону которого нанесен слой закиси меди b в 0,08— 0,1 мм. К слою закиси плотно прижимается контактный электрод d из мягкого свинца или слой меди, нанесенный электролитическим способом. При изготовлении выпрямительного элемента благодаря специальной технологии между диском а и закисью меди Ь образуется запирающий слой толщиной 10"4 - ю-5.  Выпрямленный ток в элементе идет от свинца (анода) к медному диску (катоду). Радиаторная пластина с служит для охлаждения элемента при его работе. Напряжение выпрямленного тока от одного элемента меньше чем у селенового, и составляет не более 6 В. Максимальная плотность тока при комнатной температуре достигает 0,06 а/см2. б) селенового («ВС-6») Назначение: Выпрямитель селеновый «ВС-6» предназначен для питания различных учебных электрических приборов и установок постоянным (выпрямленным) током силой до 2А и напряжением 6В при проведении фронтальных работ по курсу физики и электротехники в средней школе. Кроме того, выпрямитель может быть применен для питания любых установок, для которых выходные параметры прибора достаточны, а пульсация выпрямленного тока не имеет значение. Технические данные:
Электрическая схема:  Устройство и работа: На шасси, которое является и основанием выпрямителя, смонтирован понижающий трансформатор, селеновый выпрямитель, щиток для установки плавких предохранителей и колодка для закрепления шнура с вилкой. На передней панели прибора смонтированы два контактных зажима, служащие для подключения, как проводов с наконечниками, так и проводов со штекерами и сигнальный фонарь. Здесь же расположены вентиляционные щели. К понижающему трансформатору подводится напряжение переменного тока 127 или 220 В, частотой 50 Гц. Для преобразования переменного тока в постоянный в выпрямителе применен селеновый столбик, собранный по двухполупериодной схеме со средней точкой; столбик состоит из двух элементов. Граница соприкосновения селена с катодным слоем (олово, висмут, кадмий) образует запорный слой, обладающий вентильным свойством. в) селенового трехфазного тока Назначение: Выпрямитель селеновый трехфазный предназначен для демонстрации устройства селеновых выпрямителей и получения выпрямленного постоянного напряжения при проведении различных опытов r средней школе. Технические данные: При входном напряжении 12 В трехфазного переменного тока выпрямитель дает на выходе не менее 8 В выпрямленного напряжения при силе тока до 4 А. Электрическая схема:  Данный прибор представляет собой полупроводниковый выпрямитель, выполненный на селеновых шайбах. Основным узлом прибора является селеновый выпрямительный столб, состоящий из селеновых элементов. Выпрямляющее действие выполняет запорный слой (см. выше). Селеновый столб 1 закрепляется между двумя стойками 2 на пластмассовом основании 3. От выводов 4 выпрямительного столба проводники 5 подключены к зажимам 6, смонтированным на основании. Стержень укрепляется на основании гайкой 7. На него навертывается пластмассовая головка 8. Со стороны выводов переменного тока на стержни навертываются головки различных цветов, а со стороны выводов постоянного тока обе головки черного цвета. г) двухполупериодного Электрическая схема:  Переменный ток за время одного периода меняет свое направление один раз. В течение первой половины периода он возрастает до максимума и убывает до нуля. Затем меняет направление на обратное. В течение второй половины периода он возрастает до максимальной отрицательной величины и вновь спадает до нуля. Если в цепь переменного тока включить выпрямитель, то к каждому из его электродов будет попеременно приложен то положительный, то отрицательный полюс источника тока. В ту половину периода, когда направление переменного тока будет совпадать с пропускным направлением выпрямителя, через него будет протекать электрический ток, а в следующий полупериод, когда направление переменного тока изменится на обратное, ток через выпрямитель протекать не будет из-за высокого сопротивления запорного слоя. Таким образом, в продолжение полного периода переменного тока в цепи нагрузки выпрямителя ток будет протекать только на протяжении половины периода, но зато уже в одном направлении. На практике часто применяется мостовая схема включения выпрямителей. Преимущество такой схемы перед однополупериодной состоит в том, что пульсация выпрямленного тока в нагрузке оказывается меньшей. Частота пульсации при двухполупериодной схеме равна удвоенной частоте переменного. Выпрямитель служит источником питания различных радиотехнических схем и демонстрационных лабораторных установок. Выпрямитель рассчитан на питание следующих установок и приборов: Установки для демонстрации медленных и незатухающих электрических колебаний и колебаний низкой частоты Усилителя низкой частоты Генератора ультравысокой частоты Питание самого выпрямителя осуществляется от сети переменного тока частотой 50 Гц, напряжением 110, 127 и 220 В. Технические данные:
а) 200 В с коэффициентом пульсации не более 1% б) 300 В с коэффициентом пульсации 10% 4.Выпрямленный ток 100 мА. Электрическая схема:  Устройство и работа: Выпрямитель состоит из следующих основных деталей:
Электрическая схема:  Корпус выпрямителя состоит из двух частей: передней стенки и съемного кожуха. Передняя стенка и съемный кожух соединяются между собой посредством двух винтов и двух язычков. На шасси передней стенки установлены трансформатор, диоды, конденсаторы, резисторы, колодка для присоединения шнура с вилкой, щиток с предохранителями и другой монтаж. На лицевую часть передней стенки выведены: - тумблер включения выпрямителя; - ручка регулировки выпрямленного напряжения от 0 до 100 В, этой же ручкой - регулируется напряжение от 0 до 250 В на октальной панели; - два контактных зажима для снятия выпрямленного регулируемого напряжения от 0 до 100 В; - сигнальный фонарь; - два контактных зажима для снятия переменного напряжения 6.3 В; - ручка регулировки выпрямленного напряжения от -100 до +100 В; - октальная панель. Сзади выпрямителя расположен винт заземления. Октальная ламповая панель на передней стенке выпрямителя служит для питания при помощи колодки соединительного шнура таких приборов, как генератор комплекта приборов для изучения свойств электромагнитных волн ПЭВ, индикатор ионизирующих частиц Выпрямитель ВО24М — вспомогательный прибор, предназначен для плавного регулирования переменного напряжения частотой 50 щ от 0 до 30 в и постоянного (выпрямленного) напряжения с частотой пульсаций 100 гц от 0 до 24 В.  Применяют выпрямитель при демонстрации разнообразных опытов, связанных с использованием сетевого напряжения, и для зарядки аккумуляторов. Выпрямитель,(рис. 2-11) смонтирован в прямоугольном металлическом корпусе размерами 345X205X185 иш, На лицевой стороне корпуса размещены: 1  ) Вольтметр магнитоэлектрической системы типа М5-2 на 50 в. Шкала прибора равномерная; цена деления 20. 2) Амперметр магнитоэлектрической системы типа М5-2 на 10 а. Шкала прибора равномерная; цена деления 0,5 а. 3) Ручка для плавной регулировки напряжения со шкалой для ориентировочного определения величины переменного напряжения; цена деления шкалы 5 в. 4) Зажимы для вывода постоянного и переменного напряжения. 5) Однополюсный выключатель. 6) Сигнальная лампочка. На металлическом шасси 1 закреплены (рис. 2-12): понижающий трансформатор 2, выпрямительный селеновый столб 3 типа 100ЕМ12ГЗ, панелька 4 с плавким предохранителем типа ПК-45, колодка 5 для закрепления шнура с вилкой. Трансформатор в выпрямителе тороидальный с двумя разделенными обмотками (рис.2 13). Первичная обмотка на 220 в имеет отвод для подключения к сети с напряжением 127 в. Вторичная обмотка рассчитана для получения напряжения 30 а. По виткам этой обмотки перемещается токосъемник. При его перемещении на 1 виток выпрямленное напряжение изменяется на 0,21 в. Для питания сигнальной лампочки на напряжение 6,3 в от 10-го витка вторичной обмотки сделан отвод.  При максимальном токе нагрузки 10 а потребляемая выпрямителем мощность 450 вт. Вес прибора 8,9 кг. 2. Лабораторная работа «Последовательное и параллельное соединение проводников» Цель работы: убедиться на опытах в правильности законов последовательного и параллельного соединений. Приборы и материалы: Аккумуляторная батарея, три амперметра, три вольтметра, соединительные провода, ключ, две низковольтовые лампы на подставке. Указания к работе: I. Последовательное соединение проводников. 1. Собрать цепь по рисунку 1.  2. Записать показания амперметров и вольтметров в таблицу:
3. Проверить верность выражений: А1=А2 U2 + U3 = U1 R2 + R3 = Rl, R2 = U2/А2, R3 = U3/А2, R1 = U1 / А2. II. Параллельное соединение проводников. 1.Собрать цепь по рисунку 2.  Рис. 2. Схема параллельного соединения. 2.Записать показания вольтметров и амперметров в таблицу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||