Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Потенціометр - це регульований електричний резистивний елемент щонайменше з трьома виводами: двома нерухомими контактами й повзунком. Обертанням або переміщенням опір можна змінювати механічно. Він слугує насамперед регульованим подільником напруги, причому через повзунок знімають змінний опір.
Потенціометри часто застосовують для керування електронними приладами, наприклад для регулювання гучності в радіоприймачах чи телевізорах.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вміти скласти просте електричне коло і мати уявлення про те, що таке напруга й сила струму. Крім того, слід розуміти суть електричного опору і знати формулу .
Принцип
Потенціометр є подільником напруги. Якщо з електропровідного опору знімати напругу повзунком на рівномірно розподілених ділянках, то це, по суті, послідовне з'єднання багатьох однакових опорів, для якого справджується: = = ... = . Отже, повзунок може майже плавно змінювати значення опору, а разом із ним і спад напруги на цій ділянці .
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
Учні мають на моделі зрозуміти принцип дії потенціометра і наочно відчути його роботу за допомогою технічного потенціометра.
Завдання
Дослідь принцип дії потенціометра на моделі потенціометра. Потім зміни яскравість лампи розжарювання за допомогою технічного потенціометра.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Примітки
Для однорідного дроту справджується: = = ... = . При цьому потенціометр не має бути навантажений. Розглядаючи потенціометр, варто вживати також наочне поняття подільник напруги.
Вибір знятих довжин у першому досліді сам по собі довільний. Проте виміряні значення і краще порівнювати між собою, якщо довжини відрізків дроту відносяться приблизно як 4:3:2:1.
У другому досліді слід стежити, щоб задана напруга на блоці живлення не перевищувала 5 В - через допустиме навантаження лампи розжарювання. Потенціометри з малим навантаженням мають замість резистивних дротів вугільний шар. Якщо з'єднати ковзний контакт потенціометра з одним кінцем резистивної ділянки, потенціометр можна застосувати і як змінний опір.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Ручки регулювання мікшерного пульта
Відкрий світ потенціометрів!
Потенціометри - захопливі електронні елементи, якими значення опору можна дуже просто змінювати механічно – чи то обертанням, чи то переміщенням. Так ти можеш плавно регулювати електричний опір від одного кінця до ковзного контакту.
Ці універсальні деталі трапляються всюди в побуті: для регулювання гучності в радіоприймачах, телевізорах або мікшерних пультах.
Як саме працює потенціометр і як він побудований, ти крок за кроком дізнаєшся в цьому досліді.
Обладнання
Складання (1/2)
Для вимірювання датчиками Cobra SMARTsense потрібен PHYWE measureAPP. Застосунок можна безкоштовно завантажити у відповідному магазині застосунків (QR-коди див. нижче). Перед запуском застосунку перевір, чи ввімкнено на твоєму пристрої (смартфон, планшет, настільний ПК) Bluetooth.
iOS
Android
Windows
Складання (2/2)
- Склади дослід відповідно до фотографій. Якщо натиснеш на синю кнопку, тобі покажеться фотографія зі схемою.
- Затисни константановий дріт між двома затискачами типу "Крокодил" (на з'єднувальних штепселях) так, щоб він не провисав.
- Датчик напруги одним боком з'єднують з'єднувальним проводом із нижнім кутом схеми.
Схема досліду
Виконання (1/5)
Рис. 1 Знімок екрана з вимкненим блоком живлення
Частина 1:
- Увімкни SMARTsense Voltage тривалим натисканням кнопки ввімкнення і переконайся, що планшет може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
- Відкрий PHYWE measureAPP і вибери датчик "Voltage".
- Потім натисни "0.0" у верхній частині застосунку, щоб виміряні дані показувалися як значення, як видно на зображенні.
Виконання (2/5)
Схема досліду
- З'єднай з'єднувальний провід із затискачем типу "Крокодил" з другим боком вольтметра . Цей затискач спочатку приєднай до верхнього тримача дроту, пор. рисунок
- Виміряй довжину затиснутого дроту й занотуй виміряне значення.
- Встанови блок живлення на і (правий упор) та ввімкни його.
- Обережно підвищуй напругу на блоці живлення, доки вольтметр не покаже .
Виконання (3/5)
Приклад положення для затискача типу "Крокодил"
- Приєднуй вольтметр за допомогою затискача типу "Крокодил" по черзі в різних місцях дроту, як показано на рисунку: наприклад, приблизно на ¾, ½, ¼ довжини дроту.
- Виміряй щоразу зняту довжину відрізка дроту й напругу на цьому відрізку. Занотуй свої виміряні значення і в таблиці у протоколі.
- Встанови блок живлення на і вимкни його.
Виконання (4/5)
Частина 2:
- Тепер склади електричне коло, як на сусідніх рисунках.
- Спочатку не вкручуй лампу розжарювання в призначений патрон.
- Увімкни блок живлення і встанови його приблизно на . Тепер повільно поверни ручку потенціометра за годинниковою стрілкою до правого упору й назад.
- Спостерігай при цьому за показаним значенням на вольтметрі.
Рис. 3 Друга дослідна установка
Виконання (5/5)
Рис. 3 Друга дослідна установка
- Тепер доповни схему, вставивши лампу розжарювання (пор. рисунок).
- Повільно поверни ручку потенціометра від лівого упору до правого, а потім знову назад.
- Спостерігай при цьому особливо за яскравістю лампи розжарювання.
- Тепер встанови блок живлення на і вимкни його.
Протокол
Завдання 1
Занеси в таблицю виміряні значення для різних положень затискача типу "Крокодил" із виконання першої частини досліду.
Позиція 1: l [м]:
Позиція 1: U [В]:
Позиція 1: U/l [В/м]:
Позиція
1
2
3
4
Позиція 2: l [м]:
Позиція 2: U [В]:
Позиція 2: U/l [В/м]:
Позиція 3: l [м]:
Позиція 3: U [В]:
Позиція 3: U/l [В/м]:
Позиція 4: l [м]:
Позиція 4: U [В]:
Позиція 4: U/l [В/м]:
Питання
Яка залежність між і випливає з таблиці?
Порада: побудуй графік залежності від .
Завдання 2
Пригадай спостереження під час дослідів 1 і 2, а також залежність із завдання 1. За допомогою слів для пропусків опиши, як працює потенціометр. Потенціометр складається з ____ і (здебільшого) рухомого ____, який зазвичай називають повзунком. Наприклад, у ____ під час обертання регулятора діють на електричний контакт, який рухається по цьому шару. Тим самим, так би мовити, змінюють ____ електропровідного матеріалу, а через це змінюється значення ____.
Завдання 3
Пригадай спостереження під час дослідів 1 і 2, а також залежність із завдання 1. За допомогою слів для пропусків опиши, для чого слугує потенціометр. ____ дуже добре надається для ____ електронних приладів. Простий приклад цього - ____ радіо- чи телевізійних приймачів або ____ ламп. ____ теж має потенціометр для встановлення ____.
Завдання 4
Питання