Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
У цьому експерименті учні мають експериментально дослідити вплив складових зарядного конденсатора та фільтруючого елемента на постійну та змінну складові пульсуючого постійного струму.
Оскільки осцилографи зазвичай недоступні для учнівських експериментів, рівень постійної складової напруги можна визначити, спостерігаючи за яскравістю лампочки, що використовується як резистор навантаження, тоді як пульсації напруги можна порівняти за гучністю шуму в навушниках.
Додаткова інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні повинні знати, як працює зарядний конденсатор.
Принцип
При послідовному з'єднанні конденсатора і фільтра генерується електричний струм, енергія якого концентрується поперемінно то в зарядному конденсаторі, то в фільтрі. Частота залежить від ємності конденсатора та індуктивності фільтруючого елемента.
Додаткова інформація для вчителів (2/2)
Мета навчання
За допомогою експерименту учні повинні зрозуміти, як працює мережевий фільтр.
Завдання
Використовуючи конденсатори та котушки, максимально зменшіть пульсації постійного струму, отриманого шляхом випрямлення.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Коливальний електромагнітний контур має багато застосувань у виробництві високої напруги, в бездротовій передачі енергії та в радіотехніці. Він також використовується для процесу фільтрації в енергетиці.
У цьому експерименті досліджується вплив компонентів зарядного конденсатора і фільтруючого елемента на постійну і змінну складові пульсуючого постійного струму.
Електронні компоненти
Матеріал
Підготовка
- Зберіть експериментальну установку як показано на рис. 1 і рис. 2, але спочатку без конденсаторів і по 470 мкФ кожний. Замініть котушку на лінійний з`єднувальний модуль.
Примітка:Конденсатор ємністю 47 мкФ передає лише пульсації напруги на навушники і вимірювальний прилад, але блокує частину постійної напруги.
Рис. 1
Рис. 2
Виконання роботи (1/2)
- Виберіть діапазон вимірювання сили струму - 30 мА. Увімкніть блок живлення та встановіть напругу змінного струму 6 В~.
- Виміряйте силу струму і запишіть її в таблицю в протоколі. Зверніть увагу на гучність гудіння в навушниках.
- Вставте конденсатор в електричне коло, як показано на рис. 3. Зверніть увагу на гучність у навушниках і яскравість лампочки.
- Виміряйте силу струму. Запишіть свої спостереження та вимірювання.
Рис. 3
Рис. 4
Виконання роботи (2/2)
- Встановіть котушку потужністю 400 Вт в електричне коло як показано на рис. 4. Повторіть спостереження за гучністю і виміряйте силу струму. Запишіть результати.
- Вставте подібне осердя в котушку, надіньте подібне осердя і затягніть його затискним гвинтом, як показано на рис. 5. Повторіть спостереження та вимірювання.
- Вставте конденсатор в електричне коло (рис. 6). Повторіть спостереження та вимірювання.
- Вимкніть блок живлення.
Рис. 5
Рис. 6
Протокол
Таблиця
без конденсатора і без котушки
і без котушки
і котушка без залізного осердя
з і котушка із залізним осердям
і і котушка із залізним осердям
Гудіння
I [мА]
Спостереження
Зверніть увагу на те, як світиться лампочка, коли конденсатор увімкнено.
Завдання (1/5)
Як можна перетворити пульсуючий постійний струм на згладжений постійний струм?
Завдання (2/5)
Побудуйте залежність напруги на лампочці від часу.
Завдання (3/5)
Використовуючи цю діаграму, поясніть, чому напруга постійного струму зростає, коли зарядний конденсатор увімкнено (це видно з яскравості лампи).
Завдання (4/5)
Чому фільтруючий елемент зменшує пульсації напруги на лампочці?
Завдання (5/5)
Вставте слова в тексті! Зокрема, у ____ широко використовуються ____ з низькою напругою пульсацій, оскільки для особливо малих вимірювань необхідно запобігати будь-яким ____, а зменшення ____ призводить до більш точних результатів вимірювань.