Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Біметалічна пластина, що складається з двох сполучених по всій площині смужок листового металу з різними коефіцієнтами теплового розширення, під час нагрівання вигинається в бік того металу, який має менший коефіцієнт теплового розширення.
Завдяки цьому біметалічна пластина придатна для того, щоб розмикати електричні кола (наприклад, в автоматичних запобіжниках або як тепловий захисний вимикач в електричних прасках чи в пристроях живлення) або замикати їх (наприклад, у системах сигналізації), коли температура довкілля перевищує допустиме найбільше значення.
Сьогодні в багатьох приладах та установках її функції виконують залежні від температури напівпровідникові датчики.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Для розуміння цього досліду учні мають знати про теплове розширення твердих речовин під час нагрівання.
Крім того, вони мають уміти складати прості електричні кола і бути обізнаними з бутановим пальником.
Принцип
У першій частині досліду стає зрозуміло, що вигин біметалічної пластини не залежить від того, з якого боку її нагрівають: обидва боки нагрівають по черзі.
У другій частині складають біметалічний вимикач і так безпосередньо показують спосіб застосування біметалічної пластини.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають опанувати принцип дії біметалічної пластини та її застосування.
Завдання
- Поспостерігай за біметалічною пластиною під час нагрівання.
- Склади біметалічний вимикач.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Вказівки щодо складання та виконання
- Біметалічна пластина під час нагрівання стає дуже гарячою!
- Складаючи біметалічний вимикач, треба стежити, щоб пластина щільно лежала на штекері, бо інакше дрібні іскри можуть пошкодити пластину і штекер.
- Дослід із біметалічним вимикачем особливо ефектний, якщо замість вимірювального приладу в коло увімкнути лампу розжарення.
Наприклад: лампа розжарення 4 В / 0,04 A (арт. 06154-03) у патроні E 10 (арт. 06170-00). - Замість простої біметалічної пластини (арт. 05913-00) можна застосувати також біметалічну пластину з вольфрамовим контактом (арт. 04240-00). Для складання вимикача тоді додатково рекомендовано контактний штифт (арт. 06431-00).
- Замість затискача типу "Крокодил" можна використати також розподільні опори (арт. 07807-00).
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Біметалічну пластину застосовують, зокрема, в електричних прасках для встановлення бажаної температури і для захисту від перегрівання. За подібним принципом біметалічні пластини вбудовують у пожежні сповіщувачі. Вони спрацьовують, коли температура довкілля перевищує допустиме найбільше значення.
У цьому досліді ти дізнаєшся, як біметалічна пластина виконує ці функції.
Завдання
Схема досліду, частина 1
Як біметалічні пластини реагують на тепло?
- Поспостерігай за біметалічною пластиною під час нагрівання.
- Склади біметалічний вимикач.
Схема досліду, частина 2
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 | 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=250 мм, d = 10 мм | 02031-00 | 1 | 3 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 | 4 | Подвійна муфта | 02043-00 | 2 | 5 | Біметалічна пластина | 05913-00 | 1 | 6 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 | 7 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 | 8 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 | 9 | Затискач типу "Крокодил", без ізоляції, 10 шт. | 07274-03 | 1 | 10 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 | 11 | Бутановий пальник Labogaz 206 | 32178-00 | 1 | 12 | Бутановий картридж, без вентиля, 190 г | 47535-01 | 1 |
|---|
Складання (1/2)
Склади дослід відповідно до рисунків, у порядку зліва направо.
Складання (2/2)
Затисни біметалічну пластину візерунчастим боком униз.
Виконання (1/3)
Дослід 1:
- Нагрій біметалічну пластину невеликим полум'ям.
- Запиши свої спостереження в протокол.
- Дай пластині охолонути і запиши свої спостереження.
- Затисни пластину другим боком униз і повтори дослід.
- Після цього перебудуй штатив відповідно до рисунків праворуч.
Виконання (2/3)
- Затисни біметалічну пластину візерунчастим боком униз. Закріпи штекер одного з'єднувального провідника в другій подвійній муфті.
- Добери відстань між штативними стрижнями і висоту біметалічної пластини так, щоб кінчик пластини лежав на штекері (пор. рисунок угорі). Закріпи на біметалічній пластині затискач типу "Крокодил" (пор. рисунок унизу).
- З'єднувальними провідниками з'єднай блок живлення, вимірювальний прилад і біметалічну пластину так, щоб утворилося електричне коло: з'єднай мінусовий полюс блока живлення з гніздом "маса" на вимірювальному приладі, а гніздо "вольт" вимірювального приладу - з біметалічною пластиною. Насамкінець з'єднай затискач типу "Крокодил" на біметалічній пластині з плюсовим полюсом блока живлення.
Виконання (3/3)
Дослід 2:
- Використай вимірювальний прилад як вольтметр і встанови діапазон вимірювання на постійну напругу 10 В. На блоці живлення встанови напругу 10 В.
- Увімкни блок живлення і запиши покази вимірювального приладу.
- Нагрій біметалічну пластину невеликим полум'ям і спостерігай за пластиною та вимірювальним приладом.
- Прибери полум'я і спостерігай за пластиною та вимірювальним приладом.
Протокол
Завдання 1
Питання
Питання
Питання
Питання
Завдання 2
Запиши покази вимірювального приладу до нагрівання.
U в В
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Перетягни слова у правильні поля! 1-й дослід показує, що вигин пластини не залежить від ____, з якого перебуває полум'я. Біметалічна пластина вигинається під час нагрівання, бо складається з двох ____ із різним за величиною ____. Коли пластина знову охолоджується, метали знову стискаються і пластина випрямляється. Як показує 2-й дослід, біметалічну пластину можна застосувати як ____. За якої температури вона спрацьовує, залежить від ____ один відносно одного. Якщо в досліді затиснути пластину трохи нижче, так щоб у холодному стані вона трохи прогиналася, лежачи на штекері, то вона спрацьовуватиме за іншої температури.
Завдання 5
Питання