Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Біметалева пластина, яка складається з двох з'єднаних між собою по всій поверхні металевих пластин з різним коефіцієнтом теплового розширення, при нагріванні вигинається в бік металу з меншим коефіцієнтом теплового розширення.
Завдяки цьому біметалева пластина використовується для розмикання (наприклад, в автоматичних вимикачах або як термозахисний вимикач в електричних прасках чи пристроях електроживлення) або замикання (наприклад, в системах сигналізації), коли температура навколишнього середовища перевищує допустиме максимальне значення.
Сучасні напівпровідникові датчики, залежні від температури, беруть на себе функції терморезистора в багатьох пристроях і системах.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти збирати та розбиратися в простому електричному колі.
Принцип
Біметалічна пластина - це металева пластина, виготовлена з двох розташованих поруч металів з різним коефіцієнтом теплового розширення. Коли біметалічна пластина нагрівається, вона вигинається вбік. Це означає, що біметали можна використовувати як вимикачі.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Завдання
Учні повинні зрозуміти принцип роботи біметалевого вимикача.
У першій частині експерименту біметалева пластина закріплюється в одному з затискачів типу "крокодил" так, щоб вона лише торкалася другого затискача. Потім пластину нагрівають у місці затискання, щоб вона вигнулася і таким чином розімкнула біметалевий вимикач.
У другій частині експерименту біметалева пластина розташовується на відстані перед другим затискачем, і процедура повторюється, так що тепер коло замикається.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Примітки
Експериментальна установка не є складною. Наявний біметалічний вимикач реагує настільки чутливо, що для обох частин експерименту достатньо невеликого нагрівання. Тому важливо зазначити, що нагрівання слід проводити обережно, щоб, незважаючи на проведення експерименту кілька разів, не було втрачено занадто багато навчального часу, перш ніж біметалева пластина знову розтягнеться.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для студентів
Інформація для учнів
Мотивація
Біметалева пластина використовується, серед іншого, в електричних прасках для встановлення потрібної температури та захисту від перегріву. За аналогічним принципом біметалеві пластини встановлюють у пожежних сигналізаціях. Вони спрацьовують, коли температура навколишнього середовища перевищує допустиме максимальне значення.
У цьому експерименті Ви дізнаєтеся, як біметалева пластина виконує ці функції.
Завдання
Встановіть біметалевий вимикач у електричне коло так, щоб він міг розмикати або замикати його.
Експериментальна установка
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 4 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 6 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 7 | Тримач для батарейок (тип С), модуль SB | 05605-00 | 1 |
| 8 | Біметалічна пластина | 05913-00 | 1 |
| 9 | Затискач типу "Крокодил", без ізоляції, 10 шт. | 07274-03 | 1 |
| 10 | З'єднувальний штепсель, 2 шт. | 07278-05 | 1 |
| 11 | Батарейка 1.5 В (тип C) R14 (IEC-тип) (2 шт.) | 07400-00 | 1 |
| 12 | Лампи розжарювання, 1.5 В/ 0,15 A, E10, 10 шт. | 06150-03 | 1 |
Додаткові матеріали
| Посада | Матеріал | Кількість |
|---|---|---|
| 1 | Джерело тепла (наприклад, сірники) | 1 |
Підготовка
Зберіть електричне коло і встановіть затискачі типу "крокодил" на двох з'єднувальних блоках за допомогою подвійних з`єднувальних штекерів. Вставте біметалічну пластину в центр правого затискача типу "крокодил" таким чином, щоб сторона з візерунком була звернена до Вас, як показано на рисунку. Біметалева пластина повинна торкатися лівого затискача ззаду. Вставте тримач акумулятора в модуль підключення з лівого боку.
Виконання роботи
- Замкніть вимикач. Потім дуже обережно нагрійте біметалеву пластинку біля затиснутого кінця полум'ям сірника і дайте біметалевій пластинці охолонути.
- Спостерігайте за біметалевою пластиною та лампою і запишіть свої спостереження. Якщо необхідно, нагрійте біметалеву пластину ще раз, щоб повторити спостереження за процесом.
- Потім розімкніть вимикач. Перемістіть упор біметалевої пластинки на лівій клемі (після охолодження) так, щоб пластинка знаходилася перед клемою на відстані приблизно 2 мм від неї ( сторона пластинки з візерунком була спереду, як і в першій установці).
- Замкніть вимикач і продовжуйте, як у першій частині експерименту. Знову ж таки, запишіть свої спостереження в протокол. Нарешті, встановіть на блоці живлення 0 В і вимкніть його.
Протокол
Спостереження
Спостереження на першій експериментальній ділянці
Спостереження на другій експериментальній ділянці
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Вставте слова в тексті в потрібне місце Біметалева пластина може використовуватися як ____ у ____та сигналізаційних системах, наприклад, ____. У прасках біметалевий вимикач спрацьовує, ____ при певній температурі, таким чином ____ коло і запобігаючи подальшому нагріванню праски. У пожежній сигналізації біметалева пластина ____ коло при високих температурах, викликаючи тривогу.
Завдання 3
Вставте слова в тексті в потрібне місце Біметалічна пластина складається з двох ____ по всій поверхні пластин з ____, які під впливом ____ розширюються в різному ступені. Залежно від того, як біметалевий вимикач встановлений у ____, його ____ може ____ або замикати коло. Не потрібно: ____