Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Конденсатор - це пасивний електричний компонент здатний зберігати електричний заряд і пов'язану з ним енергію.
Серед іншого, від конденсатора можна подавати напругу в електричне коло, щоб компенсувати падіння напруги та згладжувати його, якщо первинне джерело напруги має занадто довгий час відгуку.
Завдяки своїм універсальним можливостям застосування, конденсатори зустрічаються майже у всіх сучасних схемах.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні вже вміти користуватися учнівським блоком живлення.
Принцип
У цьому експерименті учні досліджуватимуть, як працює конденсатор, заряджаючи його, а потім використовуючи як джерело напруги.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
У цьому експерименті учні вивчають принцип дії конденсатора, який заряджається від сонячної батареї.
Завдання
Спробуйте зберігати енергію, вироблену сонячною батареєю, за допомогою конденсатора.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Конденсатор за принципом дії подібний до електролітичного конденсатора.
Тому переконайтеся, що позитивний полюс конденсатора завжди підключений до червоного з'єднувального провідника.
Неправильна полярність призведе до руйнування діелектрика, а отже, і конденсатора.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Конденсатори
Конденсатори дозволяють зберігати енергію у вигляді окремих електричних зарядів і пов'язаної з ними напруги.
Оскільки кількість заряду, що зберігається, не є особливо великою, конденсатори, на відміну від розеток, батарейок чи акумуляторів, не слугують первинним джерелом напруги для електричних кіл. Їхньою основною функцією є накопичення надлишкового заряду і його подальше вивільнення.
Завдяки цьому, зокрема, можна підтримувати постійну напругу в електричному колі, оскільки можливі перепади напруги компенсуються конденсатором.
Завдання
Експериментальна установка
Спробуйте зберігати енергію, вироблену сонячною батареєю, за допомогою конденсатора.
Матеріал
Підготовка (1/3)
Рисунок 1
1. Вставте штативний стрижень вертикально в основу штатива і прикріпіть до верхнього кінця стрижня подвійну муфту (мал. 1).
2.Переміщайте подвійну муфту так, щоб її верхній край знаходився на відстані приблизно 15 см від землі (мал. 2).
Рисунок 2
Підготовка (2/3)
3. Вставте галогенну лампу в подвійну муфту і підключіть лампу до виходу 12 В вимкненого блоку живлення (мал. 3).
4.Розмістіть сонячну батарею безпосередньо під галогенною лампою (рис. 4 і рис. 5).
Рисунок 3
Рисунок 4
Рисунок 5
Підготовка (3/3)
5.Зберіть електричну схему, як показано на рис. 6.
6. Підключіть сонячну батарею до електричного кола (рис. 7).
Рисунок 6
Рисунок 7
Виконання роботи (1/5)
Рисунок 8
Рисунок 9
Експеримент частина 1
- Увімкніть галогенну лампу і одночасно запустіть секундомір. Поспостерігайте за роботою двигуна і через 1 хвилину знову вимкніть галогенну лампу. Запишіть свої спостереження в протокол експерименту. 2.
- Тепер підключіть конденсатор до сонячної батареї (рис. 8). Переконайтеся, що червоний кабель сонячної батареї підключений до позитивного полюса конденсатора (рис. 9).
Увімкніть галогенну лампу і одночасно запустіть секундомір. Спостерігайте за роботою двигуна і вимкніть галогенну лампу, коли він перестане обертатися. Знову запишіть свої спостереження.
Виконання роботи (2/5)
Експеримент частина 2
1.Зберіть електричну схему як показано на рис. 10 і розімкніть вимикач (рис. 11).
2.Підключіть конденсатор до сонячної батареї (рис. 12).
Рисунок10
Рисунок 11
Рисунок 12
Виконання роботи (3/5)
3.Увімкніть галогенну лампу.
Тепер замкніть вимикач (рис. 13) і одночасно запустіть секундомір.
4.Через півхвилини знову розімкніть вимикач (рис. 14). Зніміть сонячну батарею і підключіть мультиметр, щоб можна було виміряти напругу конденсатора.
Рисунок 13
Рисунок 14
Рисунок 15
Виконання роботи (4/5)
Рисунок 16
5.Замкніть вимикач і зафіксуйте напругу (Діапазон вимірювання: 20 В-).
Розімкніть вимикач. Встановіть на місце з'єднувальний модуль з двигуном (рис. 16).
Виконання роботи (5/5)
Рисунок 17
Рисунок 18
6.Замкніть вимикач і одночасно запустіть секундомір. Спостерігайте за двигуном. Зафіксуйте час , протягом якого він обертається.
Розімкніть вимикач, коли він перестане обертатися. Повторіть експеримент при 1, 2 і 3 хвилини.
Запишіть результати (час роботи і напругу ).
7. Після останнього вимірювання:
Поміняйте електричну схему і підключіть мультиметр (рис. 17).
Переконайтеся, що позитивний полюс конденсатора підключений до червоного роз'єму (рис. 18).
Протокол
Завдання 1
Установіть відповідність між фізичними величинами та їх позначеннями. ____ \ \ ____ \ \ ____\ \ ____
Заряд
Сила струму
Напруга
Ємність
Завдання 2
Назвіть одиниці вимірювання фізичних величин у системі СІ. ____ ____ ____ ____
Ємність
Сила струму
Напруга
Заряд
Завдання 3
Питання
Завдання 4
Питання
Завдання 5
Питання