ТДЭ 1-5. Общее оборудование физического кабинета. Гальванические элементы и аккумуляторы. Школьный распределительный щит

• Название: Общее оборудование физического кабинета. Гальванические элементы и аккумуляторы. Школьный распределительный щит
• Анкор: ТДЭ 1-5.doc
• Дата: 15.01.2018
• Размер: 6.9 Mb.
• Имя файла: ТДЭ 1-5.doc
• Тип: Лабораторная работа; #14086
• страница: 3 из 8

4. Сформулировать выводы.

Министерство образования и науки Украины

Таврический национальный университет им. В.И. Вернадского


Физический факультет

Кафедра астрономии и методики физики

Лабораторная работа № 3
Тема: Общее оборудование физического кабинета. Электроизмерительные приборы

Симферополь, 2006

Лабораторная работа 3
Тема: Общее оборудование физического кабинета.

Электроизмерительные приборы

1. 
   Изучить демонстрационный амперметр и вольтметр, их использование в элек­трических цепях. Использовать гальванометр по току и напряжению для демонстрации явления электромагнитной индукции. Продемонстрировать возникновение тер­мотока в цепи при помощи термопары. Продемонстрировать действие фотоэле­мента. Измерить силу тока и напряжение в цепи, состоящей из источника тока (6 В), электрической лампочки, ключа и соединительных проводов.
   
2. 
   Рассчитать сопротивление шунта к амперметру для измерения тока силой до 100 А. Рассчитать добавочное сопротивление для измерения напряжения в пределах 0-400В.
   
3. 
   Лабораторные амперметр и вольтметр, вольтметры, амперметры, миллиампер­метры типа 359 (назначение, пределы измерения).
   
4. 
   Демонстрационный ваттметр.
   

Литература:

1. 
   Инструкции к приборам.
   
2. 
   Физика-9. Учебное пособие.
   
3. 
   Демонстрационный эксперимент по физике. Т.2. Под ред. Покровского А.А.
   
4. 
   Практикум по школьному физическому эксперименту. Марголис и др.
   
5. 
   Учебник физики под ред. Перышкина. Т.З.
   
6. 
   Учебное оборудование по физике в средней школе. Под ред. Покровского А.А.
   

Методические задания

1. 
   Составить таблицу вариантов установок (магнит-проводник с током) в виде ри­сунков для демонстрации правила левой руки.
   
2. 
   Составить СДС различных типов измерительных приборов введя их сравнитель­ные характеристики.
   
3. 
   Составить СДС преобразования гальванометра в амперметр и вольтметр, с после­дующим отражением их включения в цепь.
   
4. 
   Составить план-конспект урока по теме "Явление электромагнитной индукции" проблемным методом. К плану составить список методов актуализации опорных знаний, сравнительную таблицу методов измерения мощности электрического тока.
   
5. 
   План-конспект урока лабораторной работы на тему «Измерение мощности элек­трического тока».
   

Теоретические вопросы

1. 
   Измерительные приборы магнитоэлектрической системы. Принципиальная схема. Какое физическое явление положено в основу устройства и принципа их действия? Условные обозначения на шкале приборов.
   
2. 
   Измерительные приборы электромагнитной системы (принципиальная схема). Ка­кое физическое явление положено в основу их устройства и действия? Условные обозначения.
   
3. 
   Измерительные приборы электродинамической системы.
   
4. 
   Практическое применение электроизмерительных приборов.
   
5. 
   Использование их в демонстрационном и лабораторном эксперименте в курсе физики средней школы (класс, тема).
   
6. 
   Определить место электроизмерительных приборов в курсе физики средней школы в соответствие с программой (класс, тема).
   

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

Большинство стрелочных приборов, применяемых в измерительной технике, разделяются на системы в зависимости от того или иного действия тока или напряжения, используемого для создания вращающего момента. В школьных физических лабораториях чаще всего применяются электроизмерительные приборы двух систем: магнитоэлектрической и электромагнитной, их мы и рассмотрим.

Рис. 1 Устройство гальванометра с вращающейся катушкой.

1. 
   МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
   

В устройстве магнитоэлектрического прибора используется явление взаимодействия магнитного поля постоянного магнита и проводника, по которому проходит ток.

На рис.1 схематически изображена конструкция гальванометра с вращающейся катушкой. В узком просвете между полюсными наконечниками N и S сильного стального магнита и железным цилиндром K помещена легкая алюминиевая рамка M , на которой намотана катушка тонкой изолированной проволоки. Рамка укреплена на двух полуосях; с передней полуосью связана стрелка C , двигающаяся вдоль шкалы B при повороте рамки. Рамка с катушкой удерживается в определённом положении двумя спиральными пружинами P (рис.1а). Измеряемый ток через пружины P и полуоси подводится к катушке. Когда в катушке идёт ток, она поворачивается в магнитном поле, и при этом пружины закручиваются. Рамка поворачивается до тех пор, пока момент пары FF , вращающий её (рис.1б) не уравновешивается противодействующим моментом, создаваемым упругостью закрученных пружин.

Чем сильнее ток, тем больше угол поворота рамки.

Гальванометры данной системы очень чувствительны, весьма точны и имеют равномерную шкалу. Чтобы можно было данным прибором измерять напряжения, последовательно с катушкой гальванометра соединяют большое сопротивление. Гальванометр в сочетании с дополнительным сопротивлением является вольтметром (рис.1,2).

Совокупность гальванометра с шунтом представляет собой прибор для измерения более значительных токов – амперметр.

Область применения магнитоэлектрических проборов – лабораторные, контрольные и технические измерения в цепях постоянного тока.

На рисунке 2 изображён щитовой вольтметр магнитоэлектрической системы.

На лицевой стороне этого прибора под шкалой указано назначение прибора для измерений в цепях постоянного тока – прямая черта — и условное обозначение магнитоэлектрической системы – подковообразный магнит с небольшим прямоугольником (катушкой) между полюсами.

На рисунке 3 показан внешний вид лабораторного вольтметра магнитоэлектрической системы. Добавочные сопротивления находятся внутри корпусов приборов.

2. 
   ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРИБОРЫ
   

В основе устройства электромагнитного прибора лежит явление взаимодействия магнитного поля катушки и намагниченного ею куска железа.

Схема устройства этого прибора показана на рисунке 4.

Железная пластина B помещена вблизи катушки A. При пропускании по катушке тока пластина втягивается в катушку, поворачивая стрелку C. Цилиндр D, в котором движется поршень E, служит для успокоения колебаний стрелки.

Связанная с осью пластины B пружина, закручиваясь, создаёт противодействующий момент.

Р
ис.2 Схема устройстваэлектромагнитного прибора

Рис.3 Внешний вид щитового амперметра

Приборы электромагнитной системы могут применяться для измерений в цепях постоянного и переменного тока, они имеют неравномерную шкалу. На лицевой стороне этого прибора указан условный знак прибора, могущего работать и на постоянном, и на переменном токе – прямая черта и синусоида. Условное обозначение электромагнитной системы – прямой электромагнит.
ВАТТМЕТР ДЕМОНСТРАЦИОННЫЙ

Ваттметр демонстрационный предназначен для измерения активной мощности переменного тока при проведении демонстрационных опытов в средней школе.

Прибор служит наглядным пособием для изучения устройства и действия прибора ферродинамической системы.

Прибор позволяет производить измерения мощности при силе тока до 1А и до 5А.

Предлагаемые к прибору сменные добавочные сопротивления дают возможность пользоваться ваттметром при напряжении до 30В, 150В, и до 300В.

С учётом указанных пределов по силе тока и напряжению ваттметр имеет следующие пределы измерения мощности:

Предел по силе тока, А	Предел по напряжению, В	Предел измерения Мощности, Вт
1	30	30
1	150	150
1	300	300
5	30	150
5	150	750
5	300	1500