Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
У цьому експерименті сила струму вітрової турбіни розглядається в залежності від напруги.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з поняттям характеристичної кривої.
Принцип
У цьому експерименті вітрова турбіна працює зі штучним повітряним потоком, а сила струму досліджується в залежності від напруги. На основі спостережень зроблені висновки про залежність сили струму від напруги.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні вивчають взаємозв'язок між силою струму вітрової турбіни та її напругою.
Завдання
У цьому експерименті записується вольт-амперна характеристика вітрогенератора за різних умов, на основі якої обчислюється і порівнюється потужність.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Цей експеримент також можна проводити з фіксованою відстанню між лопатями та зміною кількості лопатей ротора. У наступному прикладі потужність досліджується як функція напруги з 3 або 6 лопатями ротора і постійною відстанню 5 см.
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
Вітрогенератор
Вольт-амперна характеристика характеризує силу струму відповідно до кожної напруги двополюсного електричного компонента.
В сучасних схемах, які мають розміри порядку нанометрів, надзвичайно важливо знати точні значення фізичних величин по відношенню одна до одної, оскільки найменші відхилення вже можуть призвести до непоправної шкоди.
У випадку з вітрогенераторами вольт-амперна характеристика особливо цікава для визначення того, які електричні пристрої можна з їх допомогою приводити в дію.
Завдання
Експериментальна установка
У цьому експерименті записується вольт-амперна характеристика вітрогенератора за різних умов, на основі якої обчислюється і порівнюється потужність.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 2 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 3 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 |
| 4 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 2 |
| 5 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 6 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 |
| 7 | Ротор, 2 шт. | 05752-01 | 1 |
| 8 | Генератор з віссю різьби і гайками для кріплення | 05751-01 | 1 |
| 9 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 10 | Повітродувка, 12 В | 05750-00 | 1 |
| 11 | Рулетка, l=2 м | 09936-00 | 1 |
| 12 | З'єднувальний, кутовий, модуль SB | 05601-02 | 3 |
| 13 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль SB | 05601-04 | 2 |
| 14 | З'єднувальний, прямий, модуль SB | 05601-01 | 2 |
| 15 | Потенціометр 250 Ом, модуль SB | 05623-25 | 1 |
| 16 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 2 |
| 17 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Підготовка (1/4)
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 (2/4)
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 так, щоб відстань між генератором і вентилятором становила 5 см (рис. 6).
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Підготовка (3/4)
Рисунок 7
6. Використовуйте довгі провідники для підключення вентилятора до виходу постійного струму на блоці живлення (рис. 7).
Блок живлення вимкнено.
7.Підключіть вольтметр паралельно вітрогенератору, як показано на рис. 8.
Рисунок 8
Підготовка (4/4)
Структура (4/4)
Рисунок 9
Рисунок 11
8.Зберіть електричне коло, як показано на рис. 9.
9.Підключіть амперметр послідовно до потенціометра за допомогою коротких провідників (рис. 10).
10.Підключіть електричне коло до вітрогенератора (рис. 11).
Рисунок 10
Виконання роботи
Рисунок 12
Рисунок 13
1. Встановіть діапазон вимірюваня вольтметра на 20 В, а амперметра - на 200 мА. Поверніть ручку потенціометра опору до упору вліво (рис. 12) і увімкніть джерело живлення.
2. Поверніть ручки струму і напруги до упору вправо. Повільно збільшуйте опір, повертаючи ручку потенціометра (рис. 13), і зчитуйте відповідні значення напруги і сили струму . Запишіть їх у протоколі експерименту.
3. Спробуйте змінити резистор так, щоб записати виміряні значення з інтервалом близько 0,3 В. Запишіть 9 різних виміряних значень.
4.Повторіть експеримент, з відстанню 10 см між вітрогенератором і вентилятором та запишіть результати. Потім вимкніть блок живлення.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Вставте слова у тексті У електричному колі без ____ залежність між струмом і ____ є лінійною. Фізичною основою для цього є ____, який стверджує, що ____ між I і U відповідає ____. Однак, для напівпровідникових кіл все інакше, де I(U) описується ____, яке також залежить від температури.
Завдання 3
Опишіть закон Ома з фізичної точки зору
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: Опір; =; Енергія; Час; Довжина; Маса; Напруга; Сила струму; Тиск; Площа. Місця на схемі: Енергія; Час.