ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 1979
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Урок 7/44Тема. Електровимірювальні приладиМета уроку: ознайомити учнів із принципом дії електровимірювальних приладів. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.План уроку
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ1. Типи електровимірювальних приладівЯвище обертання рамки зі струмом у магнітному полі використовується для створення електровимірювальних приладів.Для вимірювання електричних величин використовуються різні електровимірювальні прилади. Так, наприклад, сила струму вимірюється амперметром, напруга — вольтметром, опір — омметром, потужність — ватметром, електричну енергію вимірюють за допомогою лічильника.Існує багато систем електровимірювальних приладів. Наприклад, прилади магнітоелектричної системи, електромагнітної й електродинамічної.2. Вимірювальні прилади магнітоелектричної системиВимірювальний механізм приладів магнітоелектричної системи складається з двох частин.Нерухома частина складається з постійного магніту, його полюсних наконечників і нерухомого осердя. У зазорі між полюсними наконечниками і осердям існує сильне магнітне поле.Рухлива частина вимірювального механізму складається з легкої рамки, обмотка якої навивається на алюмінієвий каркас, і двох півосей, нерухомо зв'язаних з каркасом рамки. Кінці обмотки припаяні до двох спіральних пружин, через які до рамки підводиться вимірюваний струм. До рамки прикріплені стрілка й противаги. У зазорі між полюсними наконечниками й осердям установлена рамка. Її півосі вставляються в підшипники.
Коли в рамці протікає струм, сили, що діють на рамку з боку магнітного поля, повертають рамку разом зі стрілкою — вона рухається уздовж шкали. Чим більша сила струму в рамці, тим на більший кут повертається рамка зі стрілкою. Іншими словами, кут повороту рамки пропорційний силі струму.Оскільки кут повороту стрілки пропорційний силі струму, то шкала вимірювального приладу магнітоелектричної системи рівномірна.В амперметрів і вольтметрів вимірювальні механізми в принципі однакові. Їхня відмінність полягає лише в електричному опорі рамок. В амперметра опір рамки значно менший, ніж у вольтметра.3. Вимірювальні прилади електромагнітної системиДещо простіше улаштовані прилади електромагнітної системи.Нерухома частина приладу являє собою котушку, по обмотці якої протікає струм. За рахунок цього в зазорі котушки виникає магнітне поле.У зазор утягується якір, виготовлений з м'якої сталі, що складає рухливу частину приладу. На осі якоря наявна спіральна пружина, що протидіє втягуванню якоря в зазор котушки. У результаті стрілка, що сидить на осі, повертається на визначений кут, що залежить від сили струму.Електромагнітні прилади менш чутливі порівняно з магнітоелектричними. Однак вони не настільки бояться перевантаження й більш надійні в роботі. Крім того, вони придатні для вимірювання у колах не тільки постійного, але й змінного струму. Їхні шкали нерівномірні.4. Вимірювальні прилади електродинамічної системиВ електродинамічних вимірювальних приладах рухлива частина практично не відрізняється від рухливої частини приладів магнітоелектричної системи, тобто в них теж наявна рухлива рамка. Нерухомою ж частиною служить не постійний магніт, а котушка, по обмотці якої протікає струм.Сила взаємодії між рамкою і котушкою пропорційна добутку сили струму в рамці і сили струму в котушці.В амперметрах і вольтметрах електродинамічної системи обидві обмотки з'єднуються послідовно, тому сила, що повертає рухливу рамку, пропорційна квадрату сили струму. У результаті в приладів даного типу шкала нерівномірна.Електродинамічний прилад може служити і ватметром.Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу? Яка дія струму використовується в електровимірювальних приладах?
? Як би поводилася котушка зі струмом у механізмі амперметра, якби її не утримували спіральні пружини?? Чому необхідно підключати амперметр і вольтметр відповідно до зазначених на них знаках «+» і «-»?? Які умови мають задовольняти внутрішні опори амперметра і вольтметра?ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ1. Якісні питання
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ1. Історія відкриття явища електромагнітної індукціїВиявлена Ерстедом 1820 р. дія електричного струму на магнітну стрілку показала, що електричні та магнітні явища, які вважалися до цього ізольованими, взаємозалежні. Однак дослід Ерстеда показав тільки один бік цього зв'язку — породження магнітного поля електричним струмом. Англійський фізик Майкл Фарадей, довідавшись про досліди Ерстеда, почав пошуки зв'язку магнітних явищ з електричними. Він поставив собі на меті дослідити: «Якщо електричний струм створює магнітне поле, то чи не можна за допомогою магнітного поля одержати електричний струм?» Пошуки
Фарадея тривали з 1821 р. по 1831 р. Він провів велику роботу і виявив винахідливість, наполегливість і завзятість, поки, нарешті, не одержав електричний струм за допомогою магнітного поля. Відкривши явище електромагнітної індукції, Фарадей довів, що магнітне поле може породжувати електричний струм. На основі цього явища заснована сьогодні дія генераторів електричного струму на всіх електростанціях Землі.Час довів, наскільки велике значення мало відкриття Фарадея. Повторюючи слова Гельмгольца, можна з впевненістю сказати: «Поки люди користуватимуться благами електрики, вони будуть пам'ятати ім'я Фарадея».2. Досліди ФарадеяПовторити досліди Фарадея, що стали відомими, сьогодні може кожний. Зупинімося на двох основних серіях дослідів:
Щоб визначити напрямок індукційного струму, скористаємося замкнутою котушкою. Якщо змінювати магнітне поле, що пронизує котушку, то в котушці виникатиме індукційний струм. У результаті котушка сама стає магнітом.Як відомо, два магніти взаємодіють: вони відштовхуються або притягуються.Дослід показує, що при наближенні магніту до котушки вона відштовхуватиметься від магніту (незалежно від полюса магніту). Це означає, що в котушці виникає індукційний струм такого напрямку, що вона виявляється поверненою до магніту однойменним полюсом.Якщо ж магніт віддаляти від котушки, то котушка буде притягатися до магніту. Це означає, що в цьому випадку індукційний струм має такий напрямок, що котушка виявляється поверненою до магніту протилежним полюсом.Знаючи напрямок магнітного поля котушки, можна визначити напрямок індукційного струму, скориставшись правилом свердлика.Для успішного розв'язання задач учням може бути запропоноване таке формулювання для знаходження напрямку індукційного струму:^ поля, струми й сили, що виникають у процесах індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає явище електромагнітної індукції.Ця закономірність називається правилом Ленца. 5. Причини виникнення індукційного струмуОтже, індукційний струм виникає тільки у разі зміни магнітного поля, що пронизує контур. Якщо провідний контур (наприклад, котушка з проводом) перетинає силові лінії магнітного поля, то в контурі виникає індукційний струм. При цьому вільні заряди в контурі рухаються під дією сили з боку магнітного поля.Розглянемо тепер виникнення індукційного струму в нерухомому контурі (котушці). Виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику не можна пояснити дією магнітного поля на вільні заряди, адже на нерухомі частки магнітне поле не діє.Значить, виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику можна пояснити тільки тим, що на вільні заряди діє сила з боку електричного поля.Отже, змінне магнітне поле породжує електричне поле.Саме електричне, а не магнітне поле діє на вільні заряджені частки в провіднику і створює, таким чином, індукційний струм. ^ Явище електромагнітної індукції полягає в тому, що зміннемагнітне поле породжує (індукує) електричне поле.Замкнута ж на гальванометр котушка дозволить це поле знайти.
| Контроль знань | 5 хв | 1. Будова і принцип роботи електромагніту. 2. Застосування електромагнітів у техніці й на виробництві. 3. Принцип роботи гучномовця. |
| Демонстрації | 8 хв | 1. Будова і принцип дії електровимірювальних приладів. 2. Фрагменти відеофільму «Електровимірю- вальні прилади» |
| Вивчення нового матеріалу | 25 хв | 1. Типи електровимірювальних приладів. 2. Вимірювальні прилади магнітоелектричної системи. 3. Вимірювальні прилади електромагнітної системи. 4. Вимірювальні прилади електродинамічної системи |
| Закріплення вивченого матеріалу | 7 хв | Контрольні питання |
Коли в рамці протікає струм, сили, що діють на рамку з боку магнітного поля, повертають рамку разом зі стрілкою — вона рухається уздовж шкали. Чим більша сила струму в рамці, тим на більший кут повертається рамка зі стрілкою. Іншими словами, кут повороту рамки пропорційний силі струму.Оскільки кут повороту стрілки пропорційний силі струму, то шкала вимірювального приладу магнітоелектричної системи рівномірна.В амперметрів і вольтметрів вимірювальні механізми в принципі однакові. Їхня відмінність полягає лише в електричному опорі рамок. В амперметра опір рамки значно менший, ніж у вольтметра.3. Вимірювальні прилади електромагнітної системиДещо простіше улаштовані прилади електромагнітної системи.Нерухома частина приладу являє собою котушку, по обмотці якої протікає струм. За рахунок цього в зазорі котушки виникає магнітне поле.У зазор утягується якір, виготовлений з м'якої сталі, що складає рухливу частину приладу. На осі якоря наявна спіральна пружина, що протидіє втягуванню якоря в зазор котушки. У результаті стрілка, що сидить на осі, повертається на визначений кут, що залежить від сили струму.Електромагнітні прилади менш чутливі порівняно з магнітоелектричними. Однак вони не настільки бояться перевантаження й більш надійні в роботі. Крім того, вони придатні для вимірювання у колах не тільки постійного, але й змінного струму. Їхні шкали нерівномірні.4. Вимірювальні прилади електродинамічної системиВ електродинамічних вимірювальних приладах рухлива частина практично не відрізняється від рухливої частини приладів магнітоелектричної системи, тобто в них теж наявна рухлива рамка. Нерухомою ж частиною служить не постійний магніт, а котушка, по обмотці якої протікає струм.Сила взаємодії між рамкою і котушкою пропорційна добутку сили струму в рамці і сили струму в котушці.В амперметрах і вольтметрах електродинамічної системи обидві обмотки з'єднуються послідовно, тому сила, що повертає рухливу рамку, пропорційна квадрату сили струму. У результаті в приладів даного типу шкала нерівномірна.Електродинамічний прилад може служити і ватметром.Питання до учнів у ході викладу нового матеріалу? Яка дія струму використовується в електровимірювальних приладах?
? Як би поводилася котушка зі струмом у механізмі амперметра, якби її не утримували спіральні пружини?? Чому необхідно підключати амперметр і вольтметр відповідно до зазначених на них знаках «+» і «-»?? Які умови мають задовольняти внутрішні опори амперметра і вольтметра?ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ1. Якісні питання
-
Які переваги чи недоліки мають прилади магнітоелектричної системи? -
Які переваги чи недоліки мають прилади електромагнітної системи? -
Чи відрізняється будова й принцип дії амперметра й вольтметра? Якщо так, то чим саме? -
Поясніть, чому шкала вимірювальних приладів магнітоелектричної системи рівномірна, а шкала приладів електродинамічної системи — нерівномірна?
-
Підр.: § 29. -
Зб.: № 14.4; 14.10; 14.11; 14.15.
| Контроль знань | 5 хв | 1. Будова й принцип роботи приладів магніто- електричної системи. 2. Будова й принцип роботи приладів електро- магнітної системи. 3. Будова й принцип роботи приладів електро- динамічної системи |
| Демонстрації | 7 хв | 1. Явище електромагнітної індукції (3-4 до- сліди). 2. Відеофрагмент: «Явище електромагнітної індукції». |
| Вивчення нового матеріалу | 27 хв | 1. Історія відкриття явища електромагнітної індукції. 2. Досліди Фарадея. 3. Явище електромагнітної індукції. 4. Напрямок індукційного струму. 5. Причини виникнення індукційного струму |
| Закріплення вивченого матеріалу | 6 хв | 1. Контрольні питання. 2. Навчаємося розв'язувати задачі |
Фарадея тривали з 1821 р. по 1831 р. Він провів велику роботу і виявив винахідливість, наполегливість і завзятість, поки, нарешті, не одержав електричний струм за допомогою магнітного поля. Відкривши явище електромагнітної індукції, Фарадей довів, що магнітне поле може породжувати електричний струм. На основі цього явища заснована сьогодні дія генераторів електричного струму на всіх електростанціях Землі.Час довів, наскільки велике значення мало відкриття Фарадея. Повторюючи слова Гельмгольца, можна з впевненістю сказати: «Поки люди користуватимуться благами електрики, вони будуть пам'ятати ім'я Фарадея».2. Досліди ФарадеяПовторити досліди Фарадея, що стали відомими, сьогодні може кожний. Зупинімося на двох основних серіях дослідів:
-
виникнення індукційного струму в котушці під час вставляння магніту; -
виникнення індукційного струму в одній котушці під час зміни струму в іншій котушці.
-
Явище електромагнітної індукції
-
Напрямок індукційного струму
Щоб визначити напрямок індукційного струму, скористаємося замкнутою котушкою. Якщо змінювати магнітне поле, що пронизує котушку, то в котушці виникатиме індукційний струм. У результаті котушка сама стає магнітом.Як відомо, два магніти взаємодіють: вони відштовхуються або притягуються.Дослід показує, що при наближенні магніту до котушки вона відштовхуватиметься від магніту (незалежно від полюса магніту). Це означає, що в котушці виникає індукційний струм такого напрямку, що вона виявляється поверненою до магніту однойменним полюсом.Якщо ж магніт віддаляти від котушки, то котушка буде притягатися до магніту. Це означає, що в цьому випадку індукційний струм має такий напрямок, що котушка виявляється поверненою до магніту протилежним полюсом.Знаючи напрямок магнітного поля котушки, можна визначити напрямок індукційного струму, скориставшись правилом свердлика.Для успішного розв'язання задач учням може бути запропоноване таке формулювання для знаходження напрямку індукційного струму:^ поля, струми й сили, що виникають у процесах індукції, завжди перешкоджають тому процесу, що викликає явище електромагнітної індукції.Ця закономірність називається правилом Ленца. 5. Причини виникнення індукційного струмуОтже, індукційний струм виникає тільки у разі зміни магнітного поля, що пронизує контур. Якщо провідний контур (наприклад, котушка з проводом) перетинає силові лінії магнітного поля, то в контурі виникає індукційний струм. При цьому вільні заряди в контурі рухаються під дією сили з боку магнітного поля.Розглянемо тепер виникнення індукційного струму в нерухомому контурі (котушці). Виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику не можна пояснити дією магнітного поля на вільні заряди, адже на нерухомі частки магнітне поле не діє.Значить, виникнення індукційного струму в нерухомому провіднику можна пояснити тільки тим, що на вільні заряди діє сила з боку електричного поля.Отже, змінне магнітне поле породжує електричне поле.Саме електричне, а не магнітне поле діє на вільні заряджені частки в провіднику і створює, таким чином, індукційний струм. ^ Явище електромагнітної індукції полягає в тому, що зміннемагнітне поле породжує (індукує) електричне поле.Замкнута ж на гальванометр котушка дозволить це поле знайти.