Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Перетворення механічної енергії в електричну відіграє важливу роль у відновлюваних джерелах енергії.
Як вітряні, так і різні гідроелектростанції використовують природні послідовності руху для вироблення електроенергії.
У цьому експерименті учні демонструють перетворення кінетичної енергії в електричну за допомогою генератора з ручним приводом, який живить електричну лампочку.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з основними формами енергії та поняттям про те, що енергія може бути перетворена з однієї форми в іншу.
Принцип
У цьому експерименті учні керуватимуть генератором, натягуючи ліску (волосінь), і використовуючи отриману електричну енергію, змусять лампочку світитися.
Учні зможуть встановити фізичну залежність між силою натягу ліски та яскравістю лампочки.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються, що генератор можна використовувати для перетворення кінетичної енергії в електричну.
Завдання
Увімкніть лампочку, забезпечивши підключений генератор кінетичною енергією, потягнувши за волосінь.
Тепер спостерігайте за яскравістю світла лампочки.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Додаткова інформація
- Лампи, що використовуються в експерименті, мають дуже різну потужність. Слід пояснити учням, що чим швидше тягнути за ліску (волосінь), тим більше механічної енергії можна отримати.
- Якщо фізичні взаємозв'язки між напругою, силою струму і потужністю відомі, то в додатковому завданні можна провести більш детальні спостереження за виробництвом електричної енергії.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Велосипед із динамо-машиною
Багато велосипедних ліхтариків у наші дні живляться від динамо-машини, оскільки ці невеликі генератори можуть постійно забезпечувати велосипедні ліхтарі електроенергією, не турбуючись про те, що батареї розрядяться.
На практиці це відбувається за рахунок кінетичної енергії, яка автоматично виникає під час їзди на велосипеді.
У цьому експерименті принцип перетворення кінетичної енергії в електричну розглядається більш детально на конкретному прикладі.
Завдання
Експериментальна установка
Чи можна змусити лампочку світитися, обертаючи вісь генератора?
Приведіть у рух генератор, потягнувши за ліску (волосінь), і поспостерігайте, за поведінкою підключеної до нього лампочки.
На підставі своїх спостережень зробіть висновок, як саме відбувається перетворення кінетичної енергії в електричну.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 3 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 4 | Генератор з віссю різьби і гайками для кріплення | 05751-01 | 1 |
| 5 | Волосінь, d=0,7 мм, l=5 м | 02089-01 | 1 |
| 6 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 |
| 7 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
| 8 | Лампи розжарювання, 1.5 В/ 0,15 A, E10, 10 шт. | 06150-03 | 1 |
| 9 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 |
| 10 | Лампа розжарювання, 6 В/ 3 Вт, E10, 10 шт. | 35673-03 | 1 |
Підготовка (1/2)
Рисунок 1
1. Зберіть установку відповідно до рис. 1 і рис. 2.
Рисунок 2
Підготовка (2/2)
Структура (2/2)
2. Зберіть схему відповідно до малюнка 3-6. Спочатку встановіть лампу 4 В / 0,04 А.
Рисунок 3
Рисунок 5
Рисунок 4
Рисунок 6
Виконання роботи
Рисунок 7
1. Намотайте волосінь навколо осі генератора (рис. 7).
2. Спочатку потягніть за волосінь повільно, а потім швидше, спостерігаючи за лампочкою.
3. Повторіть експеримент із лампою 1,5 В/0,15 А, порівняйте яскравість із першою лампою.
4.Вставте лампочку 6В/0,5А. Чи можете ви зробити так, щоб лампа засвітилася? Запишіть свої спостереження в протокол.
Протокол
Завдання 1
Запишіть свої спостереження за характеристиками світла окремих лампочок.
Сила освітлення
Лампа
4 В / 0,4 A
1,5 В / 0,15 A
6 В / 0,5 A
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Питання
Питання
Завдання 4
Вставте слова в тексті. Під час експерименту Ви не змогли змусити одну з ____ світитися, навіть коли потягнули за ліску (волосінь) сильніше. Це можна пояснити ККД ____. Коефіцієнт корисної дії (ККД) показує, яка частина ____, що подається, перетворюється на корисну форму енергії. Лампочка на 6 В потребує більшої ____, ніж інші, яку генератор не може виробити тільки за рахунок ____ ліски.