Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Потужність описує перетворення енергії за проміжок часу. Наскільки велика потужність електричного приладу, можна якісно судити з того, наскільки велика його світлова віддача / яскравість, тепловіддача, гучність тощо.
Одиниця потужності в СІ - 1 ват
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уміти скласти просте електричне коло. Крім того, мають бути відомі поняття сили струму, напруги та опору чи споживача. Поняття енергії варто обговорити заздалегідь.
Вказівка
Потужність електричного струму обчислюють так:
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
У цьому досліді яскравість ламп розжарювання використовують як міру електричної потужності. Учні, наприклад, легко розуміють, що дві однакові лампи разом мають подвійну потужність, якщо світять однаково яскраво.
З досліду учні можуть з'ясувати зв'язок потужності із силою струму та напругою.
для і для
Завдання
Учні досліджують на прикладі паралельного та послідовного з'єднання ламп розжарювання залежність електричної потужності від сили струму й напруги.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Значення опору ламп розжарювання, як і очікувано, мають певний розкид. Тому радимо, щоб кожна експериментальна група отримала дві якомога однаковіші лампи розжарювання (заздалегідь підібрати пари, які за 4,0 В мають однакову силу струму).
Примітки
На запитання, від чого залежить електрична потужність, більшість учнів зазвичай спонтанно відповідає: від сили струму.
Щоб побачити залежність потужності від напруги, потрібно більше дидактичних зусиль. Можна, наприклад, звернути увагу на те, що через лампу розжарювання 6 В/ 0,5 А і розраховану на мережеву напругу лампу розжарювання на 100 Вт течуть струми порівнянної сили (0,5 А та 0,43 А), проте вони мають дуже різну (світлову) потужність.
Додатковий вміст
Доступний додатковий вміст
Цей дослід можна розширити вмістом доповненої реальності!
Із застосунком PHYWE AR і датчиками Cobra SMARTsense ви вимірюєте наживо в доповненій реальності – бездротово та інтуїтивно.
Реальні значення зливаються в реальному часі з віртуальними сценами
і роблять природничі науки наочними та
відчутними на межі предметів.
Небезпечне стає безпечним, абстрактне - відчутним
а невидиме - видимим, задля безпечного,
захопливого і тривкого результату навчання.
Докладніше - натисніть
тут або скануйте QR-код.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Потужність загалом описує, скільки енергії доступно за одиницю часу.
Новіші смартфони заряджаються дедалі швидше. Це означає, що вони здатні прийняти більше енергії за той самий час. Отже, потужність тут більша, хоча наприкінці накопичено ту саму енергію.
У цьому досліді ти дізнаєшся, від яких величин залежить електрична потужність і як позначається зміна потужності.
Заряджання смартфона
Завдання
Від яких величин залежать електрична потужність і електрична робота?
Дослідь на прикладі паралельного та послідовного з'єднання ламп розжарювання залежність електричної потужності від сили струму й напруги в електричному колі.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 2 | Cobra SMARTsense - напруга, ± 30 В (Bluetooth + USB) | 12901-00 | 1 |
| 3 | Cobra SMARTsense - сила струму, ± 1 А (Bluetooth) | 12902-00 | 1 |
| 4 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 |
| 5 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 2 |
| 6 | З'єднувальний, Т-подібний, модуль SB | 05601-03 | 2 |
| 7 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 1 |
| 8 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 9 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 2 |
| 10 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 11 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 2 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 |
| 15 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
| 16 | Лампа розжарювання, 6 В/0,5 А, E10, 10 шт. | 35673-03 | 1 |
| 17 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
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 електричне коло, як на рисунках. Вимикач спочатку розімкнений.
Встав у патрони лампи розжарювання на 4 В.
Виконання (1/3)
Вікно вимірювання
- Увімкни обидва датчики SMARTsense, довше натиснувши кнопку ввімкнення, і переконайся, що планшет може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
- Відкрий PHYWE measureAPP і вибери датчики "Current" і "Voltage", як показано на рисунку.
- Вибери частоту опитування на власний розсуд. Що вона вища, то точнішим буде вимірювання.
- Признач осі напругу і силу струму .
Виконання (2/3)
Встанови на блоці живлення 0 В / 2 А і ввімкни його. Повільно підвищуй напругу на блоці живлення приблизно до 4 В. Тепер обережно підрегулюй, доки вольтметр на лампі розжарювання не покаже рівно 4 В−. Виміряй силу струму і запиши своє виміряне значення.
Замкни вимикач і так під'єднай лампу розжарювання паралельно до лампи розжарювання . Знову встанови напругу рівно 4 В-, ще раз виміряй силу струму і запиши також це значення.
Поспостерігай за яскравістю обох ламп розжарювання при вмиканні та вимиканні другої лампи.
Встанови на блоці живлення 0 В.
Виконання (3/3)
Виконання (3/3)
- Зміни схему досліду відповідно до рисунків поруч і з'єднай так обидві лампи розжарювання послідовно.
- Під'єднай блок живлення та вимірювальні прилади.
- Підвищуй напругу на блоці живлення, доки сила струму не зрівняється з тією, що була в першому вимірюванні (одна лампа розжарювання) (приблизно I = 0,04 А). Виміряй потрібну для цього напругу і запиши обидва значення теж у протокол.
- Встанови на блоці живлення 0 В і вимкни його.
Протокол
Таблиця 1
Запиши свої виміряні значення в таблицю. Обчисли електричну потужність .
1 лампа розжарювання: U [В]:
1 лампа розжарювання: I [А]:
1 лампа розжарювання: P [В·А]:
Кількість ламп розжарювання
1
2 (паралельно)
2 (послідовно)
2 лампи розжарювання (паралельно): U [В]:
2 лампи розжарювання (паралельно): I [А]:
2 лампи розжарювання (паралельно): P [В·А]:
2 лампи розжарювання (послідовно): U [В]:
2 лампи розжарювання (послідовно): I [А]:
2 лампи розжарювання (послідовно): P [В·А]:
Завдання 1
Питання
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Вставте слова у правильні місця. У ____ трьох чи чотирьох ламп розжарювання за однакової ____ виміряна ____ була б порівняно з однією лампою розжарювання ____ чи ____ більшою. Не потрібне: ____
Завдання 4
Вставте слова у правильні місця. У ____ трьох чи чотирьох ламп розжарювання за однакової ____ виміряна ____ була б порівняно з однією лампою розжарювання ____ чи ____ більшою. Не потрібне: ____
Завдання 5
Ці залежності можна підсумувати так: .
Одиницею електричної потужності є так званий ват: .
Якщо лампа розжарювання потужністю світить протягом часу - електричну роботу дістають множенням: . Електричну роботу на основі стандартної одиниці потім сплачують постачальнику електроенергії згідно з тарифом.
Обчисли електричну роботу для окремої лампи розжарювання, використаної в досліді, якщо вона світить 5 хв.
P = 4 В · 0,04 А · 5 · 60 с = 0,16 Вт · 300 с = 48 Вт·с.
P = 4 В · 0,04 А · 5 · 60 с = 0,16 Вт · 300 с = 48 Вт·с.