Інформація для вчителів
Застосування
Гідроелектростанція для вироблення електричного струму за допомогою води, що тече
Маючи знання про закон електрогустини магнітного потоку Фарадея, можна перетворювати механічну енергію на електричну.
Це явище нині застосовується головним чином у генераторах, які мають перетворювати природну кінетичну енергію на електричний струм.
Типові приклади застосування - турбіни на гідроелектростанціях біля гребель. На рисунку показано невеликий приклад такої гідроелектростанції, за допомогою якої з води, що тече, можна виробляти електричний струм.
Інша інформація для вчителів (1/2)
Попередні знання
Учні вже мають розуміти основний принцип роботи генератора, що виробляє електричний струм.
Принцип
Принцип дії генератора ґрунтується на явищі електрогустини магнітного потоку. Воно полягає в тому, що постійний магніт, який рухається повз електромагніт, спричиняє зміну магнітного потоку і, отже, виникнення електричного струму. У генераторі цей принцип реалізується завдяки безперервному обертальному руху.
Інша інформація для вчителів (2/2)
Навчальна мета
Цей дослід має дати учням змогу пригадати набуті досі знання про електродвигуни та електрогенератори.
Завдання
У межах цього досліду учні мають за допомогою електродвигуна привести в дію генератор і таким чином через проміжний продукт - механічну енергію - знову виробити електричний струм і виміряти його.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Зауваження:
Замість гумового шланга для з'єднання обох установок можна використати також клейку стрічку.
Інформація для учнів
Мотивація
Гідроелектростанція для вироблення електричного струму
З (електро)генератором ти вже познайомився і дослідив його властивості.
Деякі приклади його застосування у повсякденних технічних ситуаціях - це, наприклад, динамо-машина, яку ти, можливо, знаєш зі свого велосипеда, а також вітрові електростанції чи гідроелектростанції для вироблення електричного струму для домашніх потреб.
У цьому досліді ти з'ясуєш, що відбувається, коли привести такий генератор в дію за допомогою зовнішнього електродвигуна.
Завдання
У технічних застосуваннях генератори для вироблення електричного струму найчастіше приводяться в дію водяними або газовими турбінами. У цьому досліді ти дослідиш, як генератор, що постійно обертається від стороннього привода, виробляє струм, який справді можна використати. Проте в цьому досліді генератор приводить у дію електродвигун. Для цього збери установку, що складається з електродвигуна, генератора і датчика для вимірювання струму.
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)
Електродвигун, приєднаний до джерела напруги
- Збери електрогенератор так, як показано на рисунку поруч.
- Після цього приєднай двигун до джерела напруги, але поки що не вмикай його.
Складання (3/3)
Установка досліду: спарені
електродвигун / генератор
- Тепер добудуй установку досліду так, як показано на рисунку поруч.
- Для цього приєднай SMARTsense Current до котушки генератора (ліворуч).
- Колектори на обох основних платах з'єднай між собою шматком шланга.
Виконання
SMARTsense Current & SMARTsense Voltage, увімкнені паралельно
Зауваження: додатково до SMARTsense Current ти можеш увімкнути паралельно ще й SMARTsense Voltage, щоб під час досліду одночасно вимірювати і струм, і напругу.
Увімкни SMARTsense, утримуючи натиснутою кнопку I/O близько трьох секунд. Запусти measureAPP і вибери датчик (датчики), щоб приєднати їх.
Запусти вимірювання, потім за допомогою джерела напруги подай на праву плату (двигун) постійну напругу щонайбільше і спостерігай, що відбувається. За потреби доведеться злегка підштовхнути ротор, доки він не почне обертатися самостійно. Потім поспостерігай, що станеться, якщо ти ненадовго підвищиш напругу до щонайбільше? (не довше ніж одну хвилину, інакше котушка / лампа розжарення можуть пошкодитися!) Вимкни блок живлення і заверши вимірювання.
Протокол
Завдання 1
Установка досліду: спарені
електродвигун / генератор
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Опиши, яким шляхом електрична енергія від джерела напруги потрапляє до лампи. ____ приводиться в обертання ____. Безпосереднє спряження за допомогою ____ забезпечує те, що обертається також ____. Через швидке обертання ____ знову набуває чинності принцип електромагнітної ____, унаслідок чого в ____ індукується струм. Завдяки цьому струму лампа розжарення починає світитися.