Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
При вивченні закону Ома учні вже дізналися, що металеві провідники, як правило, мають опір, який змінюється (зростає) з ростом температури.
PTC-резистори (резистори з позитивним температурним коефіцієнтом) також поводяться так у певному температурному діапазоні. Першу частину експерименту варто виконати не лише для ознайомлення з проблемою. Вона також є корисною для відпрацювання понять внутрішнього нагрівання та зовнішнього нагрівання. Другу частину експерименту слід використовувати як перевірочний експеримент.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають добре знати закон Ома.
Принцип
PTC-резистор або PTC-термістор (термістор з позитивним температурним коефіцієнтом -англійськоюо мвою ) - це термозалежний резистор, який належить до групи терморезисторів. Його основною характеристикою є позитивний температурний коефіцієнт, і він проводить електрику краще при високих температурах, ніж при низьких.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
Під час експерименту учні повинні зрозуміти, як працює PTC-резистор.
Завдання
Визначте значення опору PTC-резистора при різних струмах і температурах.
Інструкції з техніки безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
PTC-резистори також називають PTC-термісторами. Вони широко використовуються в техніці вимірювання, контролю та регулювання.
На відміну від чисто металевих резисторів, PTC-резистори демонструють поведінку, визначену в ході випробувань, лише в певному температурному діапазоні (наприклад, 30...110 °C). За межами цього діапазону вони можуть поводитися як NTC-резистори. Більш глибоке пояснення поведінки PTC-резисторів за допомогою моделі провідності є складним і не може бути предметом уроків фізики.
Електронні компоненти
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 1 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 2 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 4 | З'єднувальний, кутовий з роз'ємом, модуль SB | 05601-12 | 2 |
| 5 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 6 | Резистор з позитивним температурним коефіцієнтом, модуль SB | 05631-00 | 1 |
| 7 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 8 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 9 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 11 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 12 | Аналоговий мультиметр, 600 В AC/DC, 10A AC/DC, 2 МОм, захист від перевантаження | 07021-11 | 2 |
| 13 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
експеримент частина 1
- Зберіть експериментальну установку як показано на рис. 1 та рис. 2. Виберіть діапазони вимірювання 10 В і 30 мА.
експеримент частина 2
- Замість з`єднувального прямого модуля встановіть модуль з патроном з лампою розжарювання 4 В, як показано на рис. 3 і рис. 4 і встановіть діапазон вимірювання на 10 В-.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Виконання роботи (1/3)
експеримент частина 1
- Увімкніть блок живлення і по черзі встановіть силу струму 15 мА або 30 мА. Визначте напругу, необхідну в кожному випадку, і запішіть її в таблицю в протоколі.
Застереження!Установлюючи струм на 30 мА, уважно стежте за показаннями амперметра. За необхідності змінюйте напругу кілька разів, доки сила струму не перестане змінюватися.
- Після другого вимірювання доторкніться до PTC-резистора кінчиками пальців і спостерігайте за показаннями амперметра.
- Запішіть свої спостереження та вимірювання в протокол.
- Вимкніть блок живлення.
Виконання роботи (2/3)
експеримент частина 2
- Увімкніть джерело живлення і знову встановіть силу струму 30 мА.
- Нагрійте PTC-резистор полум'ям сірника, як показано на рис. 5.
- Спостерігайте за амперметром і лампочкою під час нагрівання.
Рис. 5
Виконання роботи (3/3)
Увага! Палаючий сірник потрібно тримати так, щоб полум'я було поруч з резистором і на відстані не менше 5 мм від нього; занадто сильне нагрівання може зруйнувати резистор!
- Прибравши полум'я сірника, продовжуйте спостерігати за амперметром і лампочкою. Доторкніться до PTC резистора кінчиками пальців, щоб він швидше охолов.
- Занотуйте спостереження в протоколі.
- Вимкніть блок живлення.
Протокол
Таблиця
15
30
Спостереження (1/2)
Запишіть свої спостереження щодо частини 1 експерименту.
Спостереження (2/2)
Запишіть свої спостереження щодо частини 2 експерименту.
Завдання (1/3)
Підсумуйте результат
Завдання (2/3)
Вставте слова у тексті! PTC-термістори - це ____, які залежать від температури. PTC-термістори мають позитивний ____ (TC) і тому також називаються PTC-резисторами. У цьому типі напівпровідників один вільний ____ на атом утворюється завдяки розташуванню атомів у кристалічній ґратці.
Завдання (3/3)
Вставте слова у тексті! Ці електрони легко рухаються. При підключенні до джерела струму вільні валентні електрони рухаються до позитивного полюса і спричиняють електричну ____. Майже всі метали є ____, оскільки вони краще проводять електричний струм при низьких ____. PTC складаються з полікристалічної титанатної кераміки, яка забруднена ____ (легуванням).