XXII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Стенд для демонстрации законов электрического тока
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Обоснование актуальности: актуальность моей работы заключается в том, что демонстрационных приборов по теме электрический ток в нашей школе имеется в небольшом количестве, многие из которых вышли из строя. Поэтому для объяснения данной темы необходимо сделать данной стенд, для более наглядного и доступного объяснения этой темы.
Цель работы: сделать стенд, с помощью которого на занятиях, демонстрировать основные понятия, свойства и законы электрического тока в электрической цепи.
Задачи: 1. Изучить научную литературу по данной работе;
2. Составить схему для изготовления прибора;
3. Собрать и приготовить необходимые приборы для изготовления демонстрационной установки;
4) Провести исследования и расчеты основных физических величин, свойств и законов электрического тока в цепи.
Гипотеза: Мы предполагаем, что изготовленный стенд даст более наглядное изучение электрического тока на участках цепи.
База эксперимента:
1. Планшет;
2. Соединительные провода;
3. Лампочки на 36 В.;
4. Включатель;
5. Электросчетчик на 36 В;
6. Предохранитель;
7. Реостат:
8. Трансформатор.
Методология и методы исследования:
1.Изучить научную литературу;
2.Изготовление прибора;
3.Проведение экспериментов в электрических проводниках;
4.Сделать выводы по экспериментальным данным;
5.Использовать полученные значения в повседневной жизни.
1.Последовательное соединение проводников
Последовательным считают такое соединение проводников, при котором конец первого проводника соединяют с началом второго, конец второго - с началом третьего и т.д.
Схема последовательного соединения проводников.
Ток, протекающий через все резисторы при последовательном соединении резисторов один и тот же.
Iобщ = I1 = I2 = I3, то есть общее значение силы тока равно значению силы тока на первом резисторе, равно значению силы тока на втором и т.д.
При последовательном соединении резисторов общее напряжение на всём соединении равно сумме напряжений на каждом резисторе.
Иобщ = И1 + И2 + И3;
Исходя из закона Ома для участка цепи (I = И / R) общее сопротивление вычисляется по формуле:
Rобщ=R1 + R2 + R3
Общее сопротивление при последовательном соединении резисторов будет равно сумме сопротивлений каждого из резисторов.
Основной недостаток: при выходе из строя одного из элементов соединения проводников отключаются и остальные.
Применение: ёлочная гирлянда.
2.Параллельное соединение проводников
Параллельным называется такое соединение проводников, при котором начала всех проводников присоединяются к одной точке электрической цепи, а их концы - к другой.
Схема параллельного соединения проводников.
При параллельном соединении резисторов сила тока равна сумме сил токов в разветвлениях.
Iобщ = I1 + I2 + I3
Напряжение на концах всего разветвления равно напряжению на его отдельных ветвях.
Иобщ = И1 = И2 = И3
Общее сопротивление для участка цепи:
R2R3 + R1R3 + R1R2
То есть, величина, обратная общему сопротивлению равно сумме величин, обратных R1; R2; R3
Применение: используется при соединении потребителей в жилых помещениях.
3.Электросчетчик
По измеряемым величинам электросчетчики разделяют на однофазные (измерение переменного тока 36 В, 50 Гц, 220В, 50Гц) и трехфазные (380В, 50Гц). По конструкции: индукционным (электромеханическим электросчетчиком) называется электросчетчик, в котором магнитное поле неподвижных токопроводящих катушек влияет на подвижный элемент из проводящего материала. Подвижный элемент представляет собой диск, по которому протекают токи, индуцированные магнитным полем катушек. Количество потребленной электроэнергии, в этом случае, прямо пропорционально числу оборотов диска.
4. Реостат
Реоста́т — электрический аппарат, изобретённый Иоганном Христианом Поггендорфом, служащий для регулировки силы тока и напряжения в электрической цепи путём получения требуемой величины сопротивления. На сегодняшний день реостат применяется в промышленной сфере, в автомобилестроении, в современной электронной технике. Он широко применим в радиотехнике и различных типах электродвигателей. Выход из строя реостата способен вывести из строя всю систему электросети
5.Трансформатор
Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения. Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.
6.Устройство стенда
Для работы нам необходимо: электросчетчик, предохранитель, 4 лампочки 36 В на, двойной включатель, шнур с вилкой, источник питание на 36 В переменного тока, соединительные провода, патроны, шурупы для крепления приборов.
7. Ход выполнения работы 1. Отмечаем карандашом на стенде положение приборов. 2. Проделываем отверстие для проводов. 3. Шурупом закручиваем приборы к стенду. 4. Производим соединение приборов проводами. 5. Закручиваем лампочки в патроны. 6.Включаем изготовленный стенд к источнику питания на 36 В. Через трансформатор от 220 В.
8. Темы экспериментальных, лабораторных работ, наблюдений и проведенных опыты
1. Демонстрация схемы параллельного и последовательного соединения;
2. Изменение яркость нити накала лампочек при двух соединениях;
3. При выходе из строя одной лампочки электрическая цепь может работать, а может и не работать, смотря при каком соединении, лампочка перегорела;
4. Изучение общего сопротивления. Общее сопротивление при последовательном соединении больше, чем при параллельном соединении;
5. Наблюдение за работой электросчетчика при работе электрического тока;
6. Научить учеников вычислять затраты на электроэнергию кВ * час – в рублях, при двух видах соединения цепей;
7. Демонстрация работы тока при двух видах соединения проводников;
8. Наглядное изучение роли предохранителя в электрической цепи.
9. Изучение работы двойного включателя;
9. Вывод
При выполнении данной работе были поставлены цели, создать стенд для демонстрации соединения проводников и проводить демонстрационные опыты и эксперименты по темам электрический ток. Демонстрационный стенд получился очень удобным и практическим. С помощью этого стенда можно доступно объяснять свойства последовательного и параллельного соединение. Им можно пользоваться на уроках физики при демонстрации опытов, проведения лабораторных работ и факультативных занятий, при изучении электрического тока 8 и 10 классах. Также можно показать ряд опытов физических явлений в 7 классе. Также при изучении темы электромагнитная индукция в 9 и 11 классах, рассмотреть электросчетчик – наглядный демонстрационный пример применения изученной темы. Рекомендую изготовить демонстрационный стенд в каждой школе для лаборатории физики.
10.Список литературы:
1. Физика 10 класс Б.Б. Буховцев, 191-197 стр.
2. Интернет. Электрический ток.
3. Трудовое обучение в 8 класс. Симоненко В.Д. стр. 64-82
4. Энциклопедия «Я познаю мир» «Электричество».