Інформація для вчителів
Застосування
Вітроелектрична установка з генератором, що виробляє струм
Знаючи закон індукції Фарадея, можна перетворювати механічну енергію на електричну. Це явище сьогодні використовують здебільшого в генераторах, які мають перетворювати природну кінетичну енергію на струм.
Типові приклади застосування - турбіни гідроелектростанцій на греблях або вітроелектричні установки. Вони використовують рух повітряних мас, щоб обертати ротор, з'єднаний через передачу з генератором. Коли цей генератор приводять в обертання, він перетворює обертову енергію руху на електричний струм.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні мають уже опрацювати й зрозуміти основи електрогустини магнітного потоку, щоб збагнути, як принцип індукції можна використати в повсякденних технічних застосуваннях.
Принцип
Принцип роботи генератора ґрунтується на електромагнітній індукції. Вона полягає в тому, що постійний магніт, який рухається повз електромагніт, спричиняє зміну магнітного потоку і тим самим виникнення електричного струму. У генераторі цей принцип забезпечується неперервним обертанням.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Дослід має показати учням принцип генератора, що виробляє струм, на трьох прикладах.
Завдання
У межах цього досліду учні мають скласти й дослідити класичну (велосипедну) динамо-машину. Для цього вони мають скласти три різні конструкції генератора цього типу і з'ясувати їхні властивості.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Вітроелектрична установка з генератором, що виробляє струм
Явище електрогустини магнітного потоку ти вже докладно дослідив раніше. Тепер же маєш перевірити, наскільки його можна застосувати й у повсякденних пристроях.
За допомогою постійного магніта, що обертається, і нерухомого електромагніта ти отримав невеликий електричний струм. Але чи можна за такою установкою отримати більші струми й подавати їх в електромережу?
Класичні приклади вироблення струму з енергії руху (у цьому випадку - обертання) - це вітроелектричні установки, які перетворюють енергію вітру на електричний струм.
Завдання
Ти знаєш, що струм можна отримати, наприклад, за допомогою рухомого магніта. У цьому досліді ти маєш з'ясувати, чи придатний цей процес і для повсякденних застосувань. Крім того, ти дізнаєшся, які різні конструкції для вироблення струму можливі.
Для цього ти складеш і дослідиш три різні конструкції так званої динамо-машини.
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)
З'єднання котушки та SMARTsense (Current)
З'єднай котушку і Cobra SMARTsense за допомогою з'єднувальних проводів і перехідних штекерів. Стеж за тим, щоб як під'єднання використовувати винятково червоні гнізда котушки!
Для вимірювання електричних струмів застосуй Cobra SMARTsense Current. Встав залізне осердя в котушку.
Після цього склади генератор: змонтуй постійний магніт на колекторі й з'єднай корбу з колектором за допомогою паса.
Складання (3/3)
SMARTsense Current & SMARTsense Voltage, з'єднані паралельно
Зауваження: додатково до SMARTsense Current ти можеш паралельно під'єднати ще й SMARTsense Voltage, щоб під час досліду одночасно вимірювати і струм, і напругу.
Увімкни SMARTsense, утримуючи натисненою кнопку I/O близько трьох секунд. Запусти measureAPP і вибери датчик (датчики), щоб з'єднати їх.
Виконання (1/2)
Експериментальна установка: генератор 1
Дослід: частина 1
- Генератор має виглядати так, як показано на рисунку.
- Запусти вимірювання, а потім приведи привідне колесо, а отже, і вал, в обертання за допомогою важеля.
- За якийсь час припини крутити корбу, а потім заверши й вимірювання. За потреби збережи своє вимірювання.
Виконання (2/2)
Генератор 2
Генератор 3
Дослід: частини 2 і 3
- Тепер склади по черзі два інші генератори (показані на рисунках).
- Спершу поміркуй, яку напругу генератор, найімовірніше, вироблятиме - змінну чи постійну.
- Зауваження: ти можеш під'єднати до з'єднувальних проводів патрон із лампою розжарення і в такий спосіб змусити її світитися.
- Щоразу запускай нове вимірювання і знову приводь привідний вал генераторів в обертання. За потреби зберігай вимірювання.
Протокол
Завдання 1
Експериментальна установка: генератор 1
Питання
Завдання 2
Експериментальна установка: генератор 2
Питання
Завдання 3
Експериментальна установка: генератор 3
Питання
Завдання 4
Поясни принцип роботи генераторів. Розглянь при цьому й процес електрогустини магнітного потоку. Котушка перебуває в магнітному полі ____. Коли смуговий магніт або ____ починає обертатися, ____, що крізь неї проходить, постійно змінюється. Через змінне магнітне поле в котушці індукується ____, яку можна виміряти за допомогою ____. Що швидше обертання, то сильніша ____, а отже, й ____. Тобто принцип генератора працює у зворотному напрямку до принципу ____.