Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Вітер - це поняття, що використовується для опису повітряних потоків з області з високим атмосферним тиском в області з низьким атмосферним тиском.
Енергія, яку переносить вітер, може бути використана для виконання механічної роботи або для вироблення електроенергії.
Оскільки області високого і низького тиску є постійною і природною частиною клімату, енергія вітру вважається відновлюваною енергією.
У цьому експерименті спостерігається поведінка вітрової турбіни, до якої підключений споживач.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з основними поняттями перетворення енергії.
Принцип
У цьому експерименті вітрова турбіна приводиться в рух штучним потоком повітря і спостерігається поведінка вітрової турбіни, коли вона підключена до споживача.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються, як змінюється поведінка вітрової турбіни, коли вона підключена до споживача.
Завдання
Вітрогенератор приводиться в рух вентилятором, а до нього підключений "споживач", наприклад, лампа розжарювання або світлодіод. Поспостерігайте за вітрогенератором зі споживачем і без нього.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Ручка регулювання сили струму встановлюється до упору вправо, щоб досягти напруги живлення 12 В для вентилятора.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Переконайтеся, що учні знаходяться позаду вентилятора і не простягають руки в простір між вентилятором і вітровою турбіною під час подачі напруги і обертання вітрової турбіни.
.
Інформація для учнів
Мотивація
Холодильна вітрина як приклад безперервного енергоспоживання
Основний принцип роботи електростанції полягає в перетворенні природних енергетичних ресурсів із сировини або процесів в енергію, яка може бути використана людиною. У наш час це часто означає виробництво електроенергії для роботи електроприладів.
Для цього споживач повинен бути з'єднаний з постачальником в єдине електричне коло, при цьому кожен встановлений елемент впливає на фізичні властивості всього кола.
Як поводиться вітрогенератор, коли він працює на споживача?
Завдання
Експериментальна установка
Вітрогенератор приводиться в рух вентилятором, а до нього підключений "споживач", наприклад, лампа розжарювання або світлодіод.
Поспостерігайте за вітрогенератором зі споживачем і без нього.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 3 | Ротор, 2 шт. | 05752-01 | 1 |
| 4 | Генератор з віссю різьби і гайками для кріплення | 05751-01 | 1 |
| 5 | Повітродувка, 12 В | 05750-00 | 1 |
| 6 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 |
| 7 | З'єднувальний прямий з роз'ємом модуль SB | 05601-10 | 2 |
| 8 | Вимикач вкл./викл., модуль SB | 05602-01 | 1 |
| 9 | Патрон для лампи розжарювання Е 10, модуль SB | 05604-00 | 1 |
| 10 | Світлодіод, червоний, модуль SB | 05654-00 | 1 |
| 11 | Лампи розжарювання, 1.5 В/ 0,15 A, E10, 10 шт. | 06150-03 | 1 |
| 12 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 |
| 13 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 1 |
| 14 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 15 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 16 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 |
| 17 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка (1/3)
1. Зберіть експериментальну установку з двох регульованих ніжок (основи) штатива і двох штативних стрижнів (рис. 1 і 2).
2.Закріпіть вентилятор в лівій частині основи штатива, щоб сторона з розетками була спрямована в бік від довгих стрижнів (рис. 3).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/3)
3. Встановіть на вісь генератора два ротори один за одним (рис. 4).
4.Потім рівномірно розташуйте шість лопатей (крил) на відстані один від одного (рис. 5).
5.Встановітьгенератор на опору та помістить його на стержні штатива (рис. 6).
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Підготовка (3/3)
6.Під'єднайте джерело живлення та вентилятор. Вентилятор повинен бути підключений до виходів постійної напруги (рис. 7).
7.Зберіть електричне коло лампи, що складається зі з'єднувальних лінійних модулів, вимикача та патрона для лампи. Вкрутіть лампочку в патрон (рис. 8).
8. Підключіть електричне коло лампи до генератора (рис. 9).
Рисунок 7
Рисунок 8
Рисунок 9
Виконання роботи (1/2)
Рисунок 10
Рисунок 11
1.Спочатку вимикач лампи повинен бути розімкнений.
Перемістіть генератор так, щоб відстань між передньою частиною вентилятора і верхньою частиною генератора становила близько 10 см (рис. 10).
2.Увімкніть джерело живлення і поверніть ручку регулювання струму до упору вправо.
Встановіть напругу 5 В. Можливо доведеться трохи натиснути на ротор, щоб він почав обертатися.
Замкніть вимикач у колі лампи (рис. 11) і запишіть своє спостереження.
3. Знову відкрийте вимикач.
Виконання роботи (2/2)
Рисунок 12
Рисунок 13
4.Тепер встановіть напругу на 12 В. Замкніть вимикач і запишіть свої спостереження. Розімкніть перемикач і встановіть напругу на 0 В. Підключіть мультиметр так, щоб можна було виміряти напругу, що генерується вітрогенератором (рис. 12). Встановіть діапазон вимірювання на 20 В-.
5. Встановіть напругу на 12 В. Запишіть напругу, яку показує мультиметр. Замкніть вимикач у колі лампи і запишіть напругу, яку тепер показує мультиметр. Результат запишіть у протокол експерименту.
6. Знову розімкніть вимикач. Тепер замініть патрон лампи на світлодіод (рис. 13) і повторіть два вимірювання напруги. Запишіть результати.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Питання
Завдання 3
Вставте слова в тексті у потрібне місце Середньостатистичний ____ в колі поводиться як звичайний омічний резистор, за винятком того, що він зменшує здатність струму виконувати ____, а не просто сповільнює його. Отже, коли до кола підключити навантаження, воно збільшує ____. За законом Ома ми знаємо, що ____ опору супроводжується зменшенням напруги і ____.