Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
В електричному колі сила струму і напруга пов'язані між собою за допомогою закону Ома.
Зв'язок між цими двома фізичними величинами у випадку двополюсного електричного модуля відображається вольт-амперною характеристикою.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вже вміти користуватися учнівським блоком живлення.
Принцип
Максимальна корисна потужність сонячного елемента залежить від освітленості. Вольт-амперна характеристика сонячного елемента записується при різних рівнях освітленості.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
У цьому базовому експерименті учні вивчають взаємозв'язок між силою струму і напругою в електричному колі з сонячним елементом.
Завдання
Під'єднайте до сонячного елемента змінний резистор. Запишіть напругу і силу струму при різних значеннях опору навантаження.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Для запису вольт-амперної характеристики в якості опору навантаження використовується потенціометр. Внутрішній опір амперметра відіграє важливу роль у цьому вимірюванні як додатковий опір.
Якщо потенціометр повернути до упору вліво, його опір дорівнює нулю, але значення напруги, що відображається на дисплеї, не дорівнює нулю. Значення напруги залежить від діапазону вимірювання амперметра, оскільки діапазони вимірювання мають різний внутрішній опір.
Вимірювання сили струму проводиться в діапазоні вимірювання 20 мА-, його не слід змінювати під час вимірювання.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Сучасна схема
Чим швидше розвиваються технології, тим меншими стають електричні контури, що забезпечують живлення наших електроприладів. Але зі збільшенням потужності зростає і ризик пошкодження статичною електрикою.
Тому надзвичайно важливо розуміти взаємозв'язок між напругою і силою струму в електричному колі.
У цьому експерименті розглянемо, як змінюються сила струму і напруга при навантаженні сонячного елемента.
Завдання
Експериментальна установка
Під'єднайте до сонячного елемента змінний резистор.
Запишіть напругу і силу струму при різних значеннях опору навантаження.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 |
| 2 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 3 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 4 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 5 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 6 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 7 | Потенціометр 250 Ом, модуль SB | 05623-25 | 1 |
| 8 | Сонячний елемент (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками, 0,5 В, 330 мА | 06752-09 | 1 |
| 9 | Тримач для сонячних елементів (3,3x6,5) см, зі штепсельними вилками | 06752-08 | 1 |
| 10 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 2 |
| 11 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 1 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 1 |
| 14 | Лампа розжарювання, 6 В/ 3 Вт, E10, 10 шт. | 35673-03 | 1 |
| 15 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 2 |
| 16 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка
- Проведіть експеримент, як показано на рис. 1 - 3, помістіть сонячний елемент у тримач на з`єднувальних модулях (рис. 4).
- Спочатку лампочка вимкнена.
- Поверніть потенціометр до упору вліво.
Рисунок 1
Рисунок 3
Рисунок 2
Рисунок 4
Виконання роботи (1/2)
Рисунок 5
1.Увімкніть лампочку.
2.Встановіть сонячний елемент в положення 1 (рис. 1); встановіть діапазон вимірювання амперметра на 20 мА-.
3. Зніміть модуль з лампочкою і замініть його на модуль для підключення сонячної батареї (рис. 9).
4.Повільно повертайте ручку потенціометра до правого упору, спостерігайте за напругою та силою струму спочатку лише якісно.
5.Знову поверніть ручку потенціометра до лівого упору.
Виконання роботи (2/2)
6. Повільно поверніть ручку потенціометра до правого упору і зніміть показання напруги і сили струму: в діапазоні напруги до 0,4 В виміряйте приблизно три пари значень, потім змінюйте напругу з кроком 0,01 В і знімайте показання. Запишіть виміряні значення.
7. Проведіть такі ж вимірювання для положення 2, але не змінюйте діапазон вимірювань. Запишіть результати.
8. Від'єднайте потенціометр із електричного кола (рис. 5) і виміряйте напругу при I = 0 А для обох положень сонячного елемента.
9. Вимкніть лампочку.
Протокол
Завдання 1
Питання
Значення напруги та сили струму були стабільно вищими, коли ручку потенціометра було повернуто до упору.
Після того, як потенціометр було вилучено зі схеми, значення цих двох фізичних величин знову суттєво зменшилися.
Отже, опір є найменшим, коли потенціометр знаходиться в положенні "стоп", і найбільшим, коли його виймають зі схеми.
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Позначте правильні слова в дужках Закон Ома стверджує, що відношення між (напругою / ємністю) і струмом є постійним. Звідси випливає, що при збільшенні напруги сила струму ( зменшується / збільшується) і навпаки. Константа визначається як електричний ( опір / потік), а її одиниця виміру - ( Ом / Фарад).