Загальна інформація
Застосування
Конденсатори на друкованій платі
Накопичення електричної енергії від
енергії вітру конденсатором
Електричну енергію можна накопичувати за допомогою конденсаторів.
Порівняно з батареями, у яких носій енергії хімічний, конденсатори мають велику перевагу: накопичену електричну енергію вони можуть віддавати безпосередніше, бо енергію не треба перетворювати. Особливо за вищих напруг конденсатори дають завдяки цьому виграш у часі.
У цьому досліді показано, як конденсатор впливає на вітрогенератор. Крім того, вимірюють співвідношення часу заряджання і часу роботи двигуна.
Інша інформація (1/2)
Інша інформація
Попередні знання
Для цього досліду мають бути відомі основи роботи конденсаторів як накопичувачів електричної енергії.
Принцип
Якщо до конденсатора прикладено постійну напругу, електрони течуть і конденсатор заряджається. Щойно прикладена напруга і напруга на конденсаторі стають однаковими, струм більше не тече.
У першій частині досліду показано, як увімкнення конденсатора впливає на установку з вітрогенератора і двигуна. У другій частині досліду вимірюють, як різний час заряджання впливає на тривалість роботи двигуна.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні розуміють співвідношення між часом роботи двигуна і часом заряджання конденсатора.
Вказівка
Повітродувку дозволено живити напругою щонайбільше 12 В. Обережно під час поводження з генератором. Не братися за лопаті ротора, що обертаються.
Обережно під час поводження з генератором. Не братися за лопаті ротора, що обертаються.
Конденсатор слід приєднати до джерела напруги так, щоб сила струму під час заряджання була додатна, а під час розряджання - від'ємна.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Теорія
Конденсатор під час заряджання й розряджання
- Якщо до конденсатора прикладено постійну напругу, електрони течуть і конденсатор заряджається.
- Щойно прикладена напруга і напруга на конденсаторі стають однаковими, струм більше не тече. Конденсатор заряджений.
- Якщо тепер приєднати споживач, напруженість електричного поля спадає, а разом із нею і напруга на конденсаторі.
- Тече струм розряджання, напрямлений протилежно до струму заряджання.
Обладнання
Складання та виконання
Складання (1/3)
Частина досліду 1: якісний дослід
- Зібрати електричне коло за рисунком, але спершу без конденсатора. Стежити за полярністю двигуна.
- З лівого боку дошки ретельно закрутити тримач із затискачем і закріпити в ньому повітродувку.
- Спрямувати повітродувку так, щоб вона створювала горизонтальний струмінь повітря вздовж нижньої половини дошки.
- З'єднати повітродувку з виходом постійної напруги блока живлення. Блок живлення вимкнено.
Складання (2/3)
- Для вітряка скласти «штативну лаву»: поставити на стіл обидва затискні тримачі. Насунути ковзун на два штативні стрижні і провести стрижні крізь обидва отвори в затискних тримачах.
- Приставити штативну лаву до дошки і вирівняти горизонтально.
- Закріпити 6 лопатей ротора на вітрогенераторі.
- Вставити вітрогенератор в отвір ковзуна.
- Відстань між вітрогенератором і повітродувкою має становити 5 см
Складання (3/3)
Частина досліду 2: кількісний дослід
- Зібрати електричне коло за рисунком.
- Стежити за полярністю конденсатора.
- Перемикач замикає відповідне електричне коло.
- Обидва мультиметри мають вимірювати напругу і струм під час заряджання й розряджання.
Виконання (1/4)
Схема досліду - без конденсатора
Частина досліду 1: якісний дослід
- Увімкнути блок живлення і встановити напругу 12 В (без конденсатора).
- Через деякий час вимкнути блок живлення і при цьому спостерігати за двигуном.
- Увімкнути конденсатор у коло.
- Повторити дослід і при цьому спостерігати за двигуном.
Виконання (2/4)
Заряджання конденсатора
Частина досліду 1: кількісний дослід - заряджання
- Увімкнути блок живлення і встановити напругу 12 В.
- Для вимірювання струму і напруги схему слід відповідно змінити.
- Перекинути перемикач і зарядити конденсатор.
- Через 30 секунд завершити знімання показів і записати електричну роботу в таблицю в опрацюванні результатів.
Виконання (3/4)
Розряджання конденсатора
Частина досліду 1: кількісний дослід - розряджання
- Лампа лишається вимкненою.
- Перекинути перемикач (розрядити конденсатор) і спостерігати за двигуном.
- Обчислити й записати електричну роботу. (Максимальні значення напруги, сили струму і час розряджання)
- Знову записати результати вимірювань у таблицю.
Виконання (4/4)
- Повторити дослід із часом заряджання конденсатора 60 секунд, а потім 120 секунд.
- Запиши всі результати в таблицю на наступній сторінці.
-JE6jcSA7.avif)
Опрацювання результатів (1/ 3)
Опрацювання результатів (1/3)
Питання
Здобуті значення:
Час заряджання 30 с 60 с 120 с
Час роботи
Електр. робота
(заряджання)
Електр. робота
(розряджання)
Час заряджання:30 с, час роботи =
Час заряджання:60 с, час роботи =
Час заряджання:120 с, час роботи =
30 с 60 с 120 с
Час заряджання:30 с, електр. робота заряджання =
Час заряджання:60 с, електр. робота заряджання =
Час заряджання:120 с, електр. робота заряджання =
Час заряджання:30 с, електр. робота розряджання =
Час заряджання:60 с, електр. робота розряджання =
Час заряджання:120 с, електр. робота розряджання =
Опрацювання результатів (2/3)
Частина досліду 1: якісний дослід Конденсатор у колі увімкнено ____ до двигуна. Через це струм крізь двигун ____, і він працює трохи повільніше. Доки працює вітрогенератор, конденсатор ____. Коли блок живлення вимикають, конденсатор ____, і завдяки цьому струм тече крізь двигуни у вітрогенераторі та в модулі. Двигуни працюють, доки напруга на конденсаторі не досягне ____ двигуна. Малий двигун у модулі працює довше, бо для роботи йому потрібна лише дуже ____ напруга.
Опрацювання результатів (3/3)
Частина досліду 2: кількісний дослід Співвідношення між часом роботи двигуна і часом заряджання конденсатора тим гірше, що ____ заряджають конденсатор. Якщо подовжити час заряджання, наприклад, на 30 с, додатково накопичиться вже не стільки ____, скільки за перші 30 с. Електрична робота під час розряджання помітно ____, ніж під час заряджання конденсатора. Це через те, що конденсатор має відносно великі ____, наприклад через природне розряджання. Через двигун теж виникають втрати у вигляді ____.