Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Потенціометри - це компоненти електричного захисту, значення опору яких можна змінювати механічно (поворотом або переміщенням). Потенціометр має щонайменше три з'єднання (два фіксовані контакти і повзунок) і, в основному використовується як дільник напруги з плавним регулюванням. Значення змінного опору можна підібрати за допомогою повзунка. Потенціометри часто використовуються для керування електронними пристроями, наприклад, для регулювання гучності підсилювача звуку, наприклад, в радіоприймачі або телевізорі.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
попередні знання
Учні повинні вміти збирати прості електричні схеми та бути знайомі з поняттями "напруга" і "сила струму". Крім того, слід розуміти фізичний зміст електричного опору і знати закон Ома: .
Мета навчання
Потенціометр являє собою дільник напруги. Якщо електрично провідний резистор під'єднують до рівномірно розподілених ділянок за допомогою повзунка, а це, здебільшого, послідовне з'єднання великої кількості ідентичних резисторів, то для них застосовується таке співвідношення: = = ... = . Таким чином, потенціометр може змінювати значення опору і, отже, напругу на окремій ділянці.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Завдання
Вивчіть принцип дії потенціометра. Потім змініть яскравість лампи розжарювання за допомогою технічного потенціометра.
Принцип
Використовуючи модель потенціометра, учні мають зрозуміти принцип роботи та наочно перевірити його характеристики за допомогою технічного потенціометра.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Примітки
Для однорідного дроту виконується рівняння: = = ... = . Потенціометр не повинен бути навантажений. Під час роботи з потенціометром слід також використовувати поняття "дільник напруги".
Вибір довжини відрізків у першій частині експерименту здебільшого довільний. Проте, виміряні значення и краще порівнювати один з одним, якщо довжини відрізків дроту становлять приблизно 4 : 3 : 2 : 1.
Під час проведення другої частини експерименту необхідно стежити за тим, щоб зазначена напруга на джерелі живлення не перевищувала 5 В внаслідок навантажувальної здатності (потужності) лампочки. Потенціометри з низьким навантаженням мають вуглецевий шар замість дротів опору. При підключенні ковзного контакту потенціометра до одного кінця секції резистора потенціометр можна також використовувати як змінний резистор.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Кнопки управління звуковим пультом
Потенціометри - це компоненти електричного захисту, значення опору яких можна змінювати механічно (поворотом або переміщенням). Значення змінного опору можна підібрати за допомогою повзунка.
Потенціометри часто використовуються для керування електронними пристроями, наприклад, для регулювання гучності підсилювача звуку, наприклад, в радіоприймачі або телевізорі.
У цьому експерименті учні дізнаються, як саме працює потенціометр.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 4 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 3 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль SB | 05601-03 | 1 |
| 4 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 5 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 6 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 2 |
| 7 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 8 | Потенціометр 250 Ом, модуль SB | 05623-25 | 1 |
| 9 | Затискач типу "Крокодил", без ізоляції, 10 шт. | 07274-03 | 1 |
| 10 | З'єднувальний штепсель, 2 шт. | 07278-05 | 1 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 13 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 14 | Константановий дріт 15,6 Ом/м, d=0,2 мм, l=100 м | 06100-00 | 1 |
| 15 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 1 |
| 16 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
- Зберіть установку, як показано на рисунках.
- Закріпіть дріт з константану між 2 затискачами типу "крокодил" (на штекерах роз'єму) так, щоб він не провисав.
- Підключіть за допомогою з'єднувальних провідників вольтметр з одного боку до нижнього кута електричного кола.
Схема з'єднання
Експериментальна установка
Виконання роботи (1/4) Частина 1
Експериментальна установка
- Підключіть з'єднувальний провідник із затискачем типу "крокодил" до іншої клеми вольтметра. Спочатку під'єднайте цей затискач до верхнього тримача дроту з константану (див. рисунок)
- Виберіть діапазон вимірювання 1 В, встановіть живлення на 0 В і 2 А (праворуч до упору) і увімкніть.
- Обережно збільшуйте напругу на джерелі живлення доти, доки вольтметр не покаже 1 В.
- Виміряйте довжину закріпленого дроту і запишіть виміряне значення.
Виконання роботи (2/4) Частина 1
Положення для затискача типу "крокодил"
- За допомогою затискача типу "крокодил" підключіть вольтметр до різних точок дроту одну за одною, як показано на рисунку: приблизно на ¾, ½, ¼ довжини дроту.
- Виміряйте довжину відрізка дроту з відгалуженнями та напругу на кожному відрізку. Запишіть виміряні значення та у таблицю протоколу.
- Встановіть джерело живлення на 0 В і вимкніть його.
Виконання роботи (3/4) Частина 2
- Тепер зберіть електричне коло, як показано на рисунках.
- Виберіть діапазон вимірювання 10 В-, увімкніть джерело живлення і встановіть його приблизно на 4В.
- Повільно поверніть ручку потенціометра за годинниковою стрілкою до упору вправо і назад.
- Спостерігайте за відхиленням стрілки на вольтметрі.
Виконання роботи (4/4) Частина 2
- Змініть електричне коло, встановивши лампочку в патрон (див. рисунок).
- Повільно поверніть ручку потенціометра від лівого упору до правого, а потім назад.
- Зверніть увагу на яскравість лампи.
- Встановіть джерело живлення на 0 В і вимкніть його.
Протокол
Завдання 1
Під час проведення першої частини експерименту введіть у таблицю виміряні значення для різних положень затискача типу "крокодил"
Позиція 1: l [м]:
Позиція 1: U [V]:
Положення 1: U/l [V/m]:
№
1
2
3
4
, м , В , В/м
Позиція 2: l [м]:
Позиція 2: U [V]:
Положення 2: U/l [V/m]:
Позиція 3: l [м]:
Позиція 3: U [V]:
Положення 3: U/l [V/m]:
Позиція 4: l [м]:
Позиція 4: U [V]:
Положення 4: U/l [V/m]:
Питання
Який зв'язок між напругою і довжиною дроту з таблиці?
Порада: Побудуйте графік залежності від .
Завдання 2
Зробіть висновки зі спостережень під час експериментів 1 і 2, а також про залежність із завдання 1. Опишіть, як працює потенціометр (вставате слова в тексті) Потенціометр складається з ____ і ковзного ____, який зазвичай називають повзунком. Наприклад, з ____, коли Ви повертаєте регулятор, то приводите в дію електричний контакт, який переміщується над цим шаром. Це змінює, ____ електропровідного матеріалу, що, в свою чергу, змінює значення ____.
Завдання 3
Зробіть висновки зі спостережень під час експериментів 1 і 2, а також про залежність із завдання 1. Опишіть, для чого використовується потенціометр (вставте слова в тексті) ____ дуже добре підходить для ____ електронних пристроїв. Простим прикладом цього є регулювання ____ радіо чи телевізора або ____ ламп. ____ також має потенціометр для встановлення ____.
Завдання 4
Питання