Інформація для вчителів
Застосування
Електричний генератор - це електрична машина, яка перетворює енергію руху на електричну енергію. Генератор є протилежністю електродвигуна, який перетворює електричну енергію на енергію руху. Він ґрунтується на відкритому Майклом Фарадеєм 1831 року принципі електрогустини магнітного потоку.
Схема досліду
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Попередні знання не потрібні.
Принцип
У цьому досліді перевіряють окремі складові частини генератора постійного струму. У першій частині досліду досліджують, який вплив має число витків роторної котушки. У другій частині замість постійного магніту вбудовують електромагніт і досліджують напругу електромагніту.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Учні мають зрозуміти, як працює генератор постійного струму.
Завдання
Досліди залежність індукційної напруги від числа витків роторної котушки.
Інформація для учнів
Мотивація
Електричний генератор - це електрична машина, яка перетворює енергію руху на електричну енергію. Генератор є протилежністю електродвигуна, який перетворює електричну енергію на енергію руху. Він ґрунтується на відкритому Майклом Фарадеєм 1831 року принципі електрогустини магнітного потоку.
Історичний генератор
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | PHYWE Блок живлення, універсальний, RiSU 2019 DC: 0...18 В, 0...5 А / AC: 2/4/6/8/10/12/15 В, 5 А | 13504-93 | 1 |
| 2 | Настільний затискач | 02012-00 | 1 |
| 3 | Тримач для пластин, ширина розкриття 2 - 35 мм | 06509-00 | 1 |
| 4 | Магніт, великий, U-подібний, довжина плеча 130 мм, полюси кольорові | 06320-00 | 1 |
| 5 | Насадка двигуна | 06550-00 | 1 |
| 6 | Шнуровий шків | 06558-01 | 1 |
| 7 | Кривошип | 06559-01 | 1 |
| 8 | Роторна котушка, двотавровий якір | 06554-00 | 1 |
| 9 | Роторна котушка, 10 витків | 06552-00 | 1 |
| 10 | Роторна котушка, 1 виток | 06551-00 | 1 |
| 11 | Залізне осердя, U-подібне, шихтоване | 06501-00 | 1 |
| 12 | Котушка, 1200 витків | 06515-01 | 2 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 750 мм, червоний | 07362-01 | 3 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 750 мм, синій | 07362-04 | 3 |
| 15 | З'єднувальний провід, 32 А, 750 мм, чорний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07362-05 | 1 |
| 16 | Cobra SMARTsense Voltage - Датчик для вимірювання електричної напруги ± 30 В (Bluetooth + USB) | 12901-01 | 2 |
| 17 | measureAPP - безкоштовне вимірювальне програмне забезпечення для всіх пристроїв | 14581-61 | 1 |
Складання (1/4)
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 (2/4)
Частина досліду 1:
- Склади насадку двигуна за рис. 1 і рис. 2.
- Всунь вісь [1] двотаврового якоря в отвір підшипника [3] насадки двигуна, закріпи її разом зі шнуровим шківом [2] і надінь кривошип на шнуровий шків.
- Приклади щітки [4] насадки двигуна за рис. 2 до розімкнутого контактного кільця [7] і закріпи їх гвинтами з накаткою [5] так, щоб пружини при цьому були натягнуті, а щітки притискалися до контактних кілець.
Рис. 1
Складання (3/4)
- Міцно закрути гвинти з накаткою [5]. Завдяки цьому створюється електричний контакт між котушками якоря та гніздами під'єднання [6].
- Склади дослід за рис. 3.
Рис. 2
Рис. 3
Складання (4/4)
Частина досліду 2:
- Склади дослід за рис. 4.
- Склади двигун так само, як у частині досліду 1 (рис. 1 і 2).
- Насади котушки (1200 витків) на залізне осердя і з'єднай їх послідовно з блоком живлення (постійний струм).
- Увімкни другий датчик SMARTsense паралельно до джерела напруги.
Рис. 4
Виконання (1/3)
Cobra SMARTsense
- Увімкни датчики SMARTsense і переконайся, що твій пристрій може з'єднуватися з пристроями Bluetooth.
- Відкрий PHYWE measureApp і вибери датчики "Voltage".
- Вибери частоту опитування на свій розсуд. Що вона вища, то точнішим буде вимірювання.
Виконання (2/3)
Частина досліду 1:
- Крути кривошип зі сталою частотою обертання і спостерігай за індукованою напругою у вимірювальній програмі.
- Перебудуй генератор. Встав при цьому роторну котушку з 10 витками.
- Крути кривошип приблизно з тією самою частотою обертання, що й із двотавровим якорем, і знову спостерігай за індукованою напругою у вимірювальній програмі.
- Перебудуй генератор ще раз. Встав при цьому роторну котушку з 1 витком.
- Знову крути кривошип приблизно з тією самою частотою обертання і спостерігай за індукованою напругою у вимірювальній програмі.
- Порівняй індуковані напруги.
Виконання (3/3)
Частина досліду 2:
- Крути кривошип зі сталою частотою обертання.
- Обмеж силу струму на блоці живлення до 1 ампера і підвищуй напругу на блоці живлення кроками по 4 В. Записуй індукційну напругу для кожного кроку по 4 В вимірювальною програмою.
- Перебудуй генератор і повтори виконання досліду з роторною котушкою на 10 витків і на 1 виток.
- Порівняй свої результати.
Протокол
Завдання (1/5)
Виміряні значення, частина досліду 1:
[мВ]
Частина досліду 1: двотавровий якір; U_ind [мВ]
Двотавровий якір
Частина досліду 1: роторна котушка 10 витків; U_ind [мВ]
Роторна котушка 10 витків
Частина досліду 1: роторна котушка 1 виток; U_ind [мВ]
Роторна котушка 1 виток
Завдання (2/5)
Виміряні значення, частина досліду 2:
Частина досліду 2: двотавровий якір; U_0 = 0 В; U_Ind:
Двотавровий якір
[В]
Частина досліду 2: двотавровий якір; U_0 = 4 В; U_Ind:
0
Частина досліду 2: двотавровий якір; U_0 = 8 В; U_Ind:
4
Частина досліду 2: двотавровий якір; U_0 = 12 В; U_Ind:
8
Частина досліду 2: двотавровий якір; U_0 = 16 В; U_Ind:
12
16
Частина досліду 2: роторна котушка 10 витків; U_0 = 0 В; U_Ind:
Роторна котушка 10 витків
Частина досліду 2: роторна котушка 10 витків; U_0 = 4 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 10 витків; U_0 = 8 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 10 витків; U_0 = 12 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 10 витків; U_0 = 16 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 1 виток; U_0 = 0 В; U_Ind:
Роторна котушка 1 виток
Частина досліду 2: роторна котушка 1 виток; U_0 = 4 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 1 виток; U_0 = 8 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 1 виток; U_0 = 12 В; U_Ind:
Частина досліду 2: роторна котушка 1 виток; U_0 = 16 В; U_Ind:
Завдання (3/5)
Питання
Питання
Завдання (4/5)
Перетягни слова у правильні поля! ____ має 2 рази по 300 витків. Із пункту 2. він мав би давати у 60 разів більшу ____, ніж ____ з ____ витками. Проте індукована напруга ще істотно більша. Причина цього - ____ двотаврового якоря.
Завдання (5/5)
Перетягни слова у правильні поля! ____ за більшого ____, а також за більшої напруги живлення ____, бо крутити кривошип доводиться ____.