Інформація для вчителів
Застосування
Схема досліду
Стрибок струму під час вмикання лампи розжарювання - давно відоме явище, через яке лампи розжарювання часто перегорають саме в момент вмикання. Відповідальний за це малий опір у холодному стані порівняно з опором під час роботи.
Знання про це має значення, бо ці великі пускові струми можуть спричинити зношування вимикачів світла або навіть спрацювання запобіжника, якщо їх не враховувати.
У цьому досліді учні спостерігають цю поведінку за допомогою виміряних значень датчика Cobra SMARTsense.
Інша інформація для вчителя (1/3)
Попередні знання
Учні мають уміти скласти просте електричне коло і розібратися в ньому. Їм мають бути відомі поняття напруги, сили струму та опору.
Принцип
Лампи розжарювання мають дуже малий опір у холодному стані порівняно з опором у робочому (нагрітому) режимі. Через це під час вмикання лампи виникає стрибок струму, який суттєво перевищує номінальний струм. Відповідно часто трапляється, що лампи розжарювання перегорають саме в момент вмикання.
Інша інформація для вчителя (2/3)
Навчальна мета
За допомогою цього досліду учні мають зрозуміти, що пусковий струм через малий опір лампи розжарювання в холодному стані значно більший за її номінальний струм. Вони мають усвідомити, що саме тому лампи розжарювання майже завжди перегорають під час вмикання.
Завдання
Лампу розжарювання вмикають послідовно з амперметром і вимикачем. Вимірюють зміну сили струму під час замикання вимикача, що дає змогу зробити висновки про малий опір лампи розжарювання в холодному стані.
Інша інформація для вчителя (3/3)
Додаткові вказівки
Якщо на експериментування є більше часу, дослід, звісно, можна розширити, наприклад дослідженням різних ламп розжарювання. Питання, як вимикач впливає на дослід, теж можна дослідити варіюванням. Змінюючи частоту опитування, можна досягти й глибшого розуміння вимірювальної техніки.
Дуже вражає повторення досліду зі звичайним амперметром (стрілковим приладом). Навіть якби прилад відхилявся безінерційно, зоровий центр не зміг би вловити це відхилення, бо його тривалість лежить нижче за поріг сприйняття.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Лампа розжарювання
Звичайні лампи розжарювання всередині складаються з тонкої дротини, яка при проходженні струму починає світитися. Трапляється, що ця дротина перегорає, через що проходження струму переривається і лампа виходить з ладу. Це відбувається переважно під час вмикання лампи.
Чому так стається і які фізичні причини за цим стоять, ти дізнаєшся за допомогою цього досліду.
Завдання
Чому лампа розжарювання майже завжди перегорає саме тоді, коли її вмикають?
У цьому досліді ти досліджуєш, чому вмикання таке небезпечне для лампи розжарювання.
Схема досліду
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 - сила струму, ± 1 А (Bluetooth) | 12902-00 | 1 | 3 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 | 4 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 4 | 5 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 | 6 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 | 7 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 | 8 | Лампи розжарювання 12 В/ 0,1 A, E10, 10 шт. | 07505-03 | 1 | 9 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 | 10 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 | 11 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 | 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 | 13 | 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 дослід відповідно до рисунків. Використай при цьому лампу розжарювання . Блок живлення поки що лишається вимкненим.
Виконання (1/2)
- Увімкніть датчик SMARTsense тривалим натисканням кнопки живлення й переконайтеся, що планшет може з'єднуватися з Bluetooth-пристроями.
- Відкрийте застосунок PHYWE measure App, під'єднайте датчик у розділі «Measure» > «Sensor», а тоді виберіть датчик «Current» (угорі ліворуч).
- Після кожного з наступних вимірювань вимірювання можна зберегти. Для подальшого аналізу вимірювання будь-коли можна знову відкрити в розділі «Мої вимірювання».
Виконання (2/2)
- Установи в measureAPP частоту опитування 500 герц і встанови на блоці живлення напругу .
- Тепер запусти вимірювання і невдовзі після цього перемкни вимикач у колі так, щоб потік струм.
- За потреби повтори процедуру кілька разів.
- Збережи свої виміряні дані та вимкни блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Зчитай з виміряних значень максимальну силу струму і внеси її в поле. Додатково зчитай стаціонарну силу струму , якої струм досягає через деякий час, і внеси її у відповідне поле. Внеси в сусіднє поле очікувану силу струму , зазначену в описі роботи лампи розжарювання.
I_{max}\, [А]
I_{stat}\, [А]
I_{L}\, [A]
Питання
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Перетягни слова у правильні поля! Лампи розжарювання часто перегорають під час вмикання, бо при вмиканні лампи виникає короткочасний ____ потік струму. Це пов'язано з тим, що ____ малий порівняно з опором під час роботи. Причина цього - ____ провідника і пов'язане з ним ____ розсіювання електронів у провіднику. У початковому холодному стані можливі значно більші ____, які сильно навантажують лампу розжарювання і можуть призвести до її виходу з ладу.
Завдання 5
Питання