Загальна інформація
Застосування
Запобіжники
Напевно, більшість учнів уже стикалися з тим, що в будинку струм зникає і треба йти до щитка із запобіжниками, щоб знову його ввімкнути. Такі запобіжники дуже важливі, бо без них є велика небезпека пожежі.
Але через що саме спрацьовують запобіжники і як працює запобіжник для електричного кола?
У цьому досліді учні мають познайомитися з принципом короткого замикання електричного кола і з тим, що може його спричинити. Крім того, на прикладі плавкого запобіжника вони можуть зрозуміти, через що запобіжники спрацьовують і як вони розмикають електричне коло.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Учні мають бути знайомі з поняттям електричного кола і з нагріванням провідника струмом. Корисно, якщо вони знають поняття електричного опору й можуть пов'язати його з нагріванням, а також знають, як поводиться струм при послідовному з'єднанні.
Принцип
- Надто великий струм в електричних провідниках спричиняє сильне нагрівання.
- Запобіжник цілеспрямовано розриває коло, щоб не допустити надто сильного нагрівання.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Якщо електричні провідники нагріваються надто сильно, виникає небезпека пожежі. Це нагрівання спричиняє надто великий струм у провіднику, який може виникнути через завелику кількість споживачів або через коротке замикання. Запобіжник цілеспрямовано розриває електричне коло, перш ніж провідники встигнуть надто нагрітися.
Завдання
- Спостерігають, як змінюється температура дроту при різній кількості споживачів у колі.
- Коло з одним споживачем навмисно замикають накоротко і показують, як змінюється температура з'єднувального дроту.
- У коло з попереднього завдання вбудовують плавкий запобіжник і знову спричиняють коротке замикання.
Правила безпеки
- Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
- Поводитися з дротами, що сильно нагріваються, і з електричним колом треба з особливою обережністю.
Теорія
Коли електричні проводи сильно нагріваються, виникає небезпека пожежі.
Однією з причин цього може бути коротке замикання. При ньому в електричному колі стикаються неізольовані дроти. Струм тоді оминає споживачі з більшим опором, і провідником раптом тече набагато більший струм. Через це проводи аж до місця короткого замикання сильно нагріваються.
Проводи можуть перегріватися й через велику кількість споживачів: якщо ввімкнути в коло ще споживачі паралельно, сила струму зросте, а температура в проводах підвищиться.
Плавкий запобіжник складається з тонкого дроту у вогнетривкій оболонці; при перевантаженні електричних проводів він плавиться і так розриває коло.
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Плоска батарея, 4,5 В, 3R 12 DIN 40869 | 07496-01 | 1 | 2 | Касета для батарейок | 06001-00 | 2 | 3 | Лампи розжарювання 3,5 В/ 0,2 A, E10, 10 шт. | 06152-03 | 2 | 4 | Ламповий патрон E 10 у корпусі комутаційної коробки | 06002-00 | 2 | 5 | Константановий дріт 15,6 Ом/м, d=0,2 мм, l=100 м | 06100-00 | 1 | 6 | З'єднувальний провід, 32 А, 250 мм, чорний, експериментальний кабель, штекер 4 мм | 07360-05 | 6 | 7 | З'єднувальний штепсель, 2 шт. | 07278-05 | 4 | 8 | Залізний дріт d=0,2 мм, l=100 м | 06104-00 | 1 | 9 | Ножиці, l = 140 мм, прямі, гострокінцеві | 64623-01 | 1 | 10 | Ніж | 33476-00 | 1 | 11 | Викрутка | 01612-00 | 1 | 12 | Пергаментні диски, 10 шт. | 02672-00 | 1 | 13 | Лабораторний термометр, -10..+110°C | 38056-00 | 1 | 14 | Захисна підкладна пластина, 26,5 см x 36,5 см, алюміній | 39180-01 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання та виконання (1/5)
Рисунок 1
Більше споживачів струму збільшують силу струму (1/2)
- Спершу складають електричне коло, як на рис. 1, але встановлюють поки що лише один ламповий патрон, а вимикач спершу має бути ще замкнений.
- Потім знімають показ температури з термометра (без протікання струму).
Складання та виконання (2/5)
Рисунок 1
Більше споживачів струму збільшують силу струму (2/2)
- Тепер вимикач замикають і приблизно три хвилини стежать за зміною температури.
- Вимикач світла розмикають і чекають, доки температура знову стане початковою.
- Потім усе повторюють, увімкнувши в коло другий ламповий патрон (рис. 1).
Складання та виконання (3/5)
Рисунок 2
Коротке замикання (1/2)
- На двох шматках ізольованого дроту завдовжки приблизно 30 см у середній частині на довжині 3 см знімають ізоляцію (рис. 2), а на кінці надівають з'єднувальні штепселі.
- Між контактні пластини затискають шматок константанового дроту, а на нього вішають невелику згорнуту смужку пергаментного паперу (рис. 2).
Складання та виконання (4/5)
Рисунок 2
Коротке замикання (2/2)
- Решту електричного кола складають, як на рисунку 2, причому вимикач спершу має бути розімкнений.
- Лише після цього вимикач замикають.
- Тепер обидва з'єднувальні дроти ненадовго стуляють у місцях, де знято ізоляцію.
Складання та виконання (5/5)
Рисунок 3
Плавкий запобіжник
- У підготовленому для короткого замикання колі при розімкненому вимикачі замінюють константановий дріт між контактними пластинами на шматок залізного дроту, як видно на рис. 3.
- Потім вимикач замикають і знову ненадовго стуляють обидва місця, де знято ізоляцію.
Опрацювання результатів
Опрацювання результатів (1/2)
Питання
Питання
Питання
Питання
Опрацювання результатів (2/2)
Підсумуй, про що ти дізнався під час цього досліду. Більше ____ в колі збільшують протікання струму. При ____ струм іде шляхом найменшого опору, через що протікання струму теж ____. Що ____ струм у дроті, то сильніше він ____. Через це в домі виникає небезпека пожежі. Залізний дріт працює як ____, який при перевантаженні кола плавиться і так розриває коло.