Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
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.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути обізнані з омічним опором.
Принцип
PTC-резистор або PTC-термістор (термістор з позитивним температурним коефіцієнтом -англійською мовою) - це термозалежний резистор, який належить до групи терморезисторів. Його основною характеристикою є позитивний температурний коефіцієнт, і він проводить електрику краще при низьких температурах, ніж при високих.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Під час експерименту учні повинні зрозуміти, як працює PTC-резистор.
Завдання
Визначте значення опору PTC-резистора при різних струмах і температурах.
Правила безпеки
- До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Чому PTC-резистор під час нагрівання проводить гірше - і чому це корисно?
PTC-резистори, які ще звуть «позисторами», - цікаві елементи: їхній електричний опір зростає зі зростанням температури - на відміну від NTC чи багатьох напівпровідників, у яких він спадає. Така поведінка робить їх важливими помічниками в техніці - наприклад, у вимірювальній техніці, техніці керування та регулювання.
У цьому досліді ти сам дослідиш, як поводиться PTC-резистор під час нагрівання. Точні фізичні причини складні, проте поведінку добре видно з вимірювань і спостережень.
Електронні компоненти
Обладнання
Складання (1/3)
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 (2/3)
1. Дослід
- Збери установку відповідно до рис. 1 і рис. 2.
2. Дослід
- Замість модуля з прямим провідником установи патрон із лампою розжарювання на , як на рис. 3 і рис. 4.
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Складання (3/3)
- Запусти обидва датчики Cobra SMARTsense, утримуючи кнопку ввімкнення/вимкнення на кожному приблизно три секунди.
- Тепер запусти measureAPP і з'єднайся з обома датчиками. Налаштуй показ так, щоб виміряні значення відображалися числами. Для цього натисни "0.0" вгорі в застосунку. Ліворуч видно, як це тоді виглядає.
Знімок екрана застосунку з вимкненим блоком живлення
Виконання (1/3)
1. Дослід
- Увімкни блок живлення і встанови по черзі сили струму та . Визнач потрібну для кожної з них напругу і запиши її в таблицю в протоколі.
Вказівка: під час встановлення сили струму уважно спостерігай за амперметром. За потреби повторно коригуй напругу, доки сила струму перестане змінюватися.
- Після другого вимірювання доторкнися кінчиками пальців до PTC-резистора і спостерігай за амперметром.
- Запиши свої спостереження і покази в протокол.
- Вимкни блок живлення.
Виконання (2/3)
2. Дослід
- Увімкни блок живлення і знову встанови силу струму .
- Нагрій PTC-резистор полум'ям сірника, як на рис. 5.
- Під час нагрівання спостерігай за амперметром і лампою розжарювання.
Рис. 5
Виконання (3/3)
Увага! Запалений сірник треба тримати так, щоб полум'я було поряд із резистором і на відстані щонайменше від нього; надто сильне нагрівання зруйнувало б резистор!
- Прибравши полум'я сірника, спостерігай за амперметром і лампою розжарювання далі. Доторкнися при цьому кінчиками пальців до PTC-резистора, щоб він швидше охолов.
- Спостереження запиши в протокол.
- Вимкни блок живлення.
Протокол
Таблиця
Заповни пропуски відповідними значеннями.
15
30
Спостереження (1/2)
Запиши свої спостереження до частини досліду 1.
Спостереження (2/2)
Запиши свої спостереження до частини досліду 2.
Завдання (1/3)
Підсумуй свої результати.
Завдання (2/3)
Перетягни слова у правильні поля! 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 ____.
Завдання (3/3)
Перетягни слова у правильні поля! Ці електрони легко рухливі. Під'єднані до джерела струму, вільні валентні електрони рухаються до плюсового полюса і зумовлюють електричну ____. Майже всі метали мають ____, бо за нижчих ____ вони проводять краще. PTC виготовляють із полікристалічних титанатно-керамічних сортів, які забруднюють ____ (легування).