Урок 7/44

Тема. Електровимірювальні прилади

Мета уроку: ознайомити учнів із принципом дії електровимірюваль­них приладів. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

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

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Типи електровимірювальних приладів

Явище 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 системи

Вимірювальний 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 системи

Дещо 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 системи

В 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 МАТЕРІАЛУ

1. Якісні питання

1. 
   Які переваги чи недоліки мають прилади магнітоелектричної системи?
   
2. 
   Які переваги чи недоліки мають прилади електромагнітної сис­теми?
   
3. 
   Чи відрізняється будова й принцип дії амперметра й вольтмет­ра? Якщо так, то чим саме?
   
4. 
   Поясніть, чому шкала вимірювальних приладів магнітоелек­тричної системи рівномірна, а шкала приладів електродина­мічної системи — нерівномірна?
   

Домашнє завдання

1. 
   Підр.: § 29.
   
2. 
   Зб.: № 14.4; 14.10; 14.11; 14.15.
   

Урок 8/45

Тема. Явище електромагнітної індукції

Мета уроку: ознайомити учнів з явищем електромагнітної індукції;

навчитися знаходити напрямок індукційного струму. Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.

План уроку

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

ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

1. Історія відкриття явища електромагнітної індукції

Виявлена 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 Фарадея

Повторити 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.
  

Перша серія дослідів пов'язана з виникненням індукційного струму в котушці під час вставляння й висування магніту.


Дослід показує, що струм у котушці виникає й у тому випадку, коли магніт нерухомий, а котушка надівається чи знімається з ньо­го. Таким чином, індукційний струм виникає під час руху магніту й котушки відносно одне одного.

У другій серії дослідів з виникнення індукційного струму по­стійний магніт можна замінити котушкою зі струмом: адже котуш­ка зі струмом має властивості магніту. Однак при заміні магніту котушкою зі струмом з'являється додаткова можливість: зміню­ючи струм у котушці, можна змінювати створюване нею магнітне поле, не рухаючи котушки одну відносно іншої.

3. 
   Явище електромагнітної індукції
   

На підставі виконаних дослідів можна зробити висновок: для порушення електричного струму в замкненому контурі необхідно змінювати магнітне поле, що пронизує цю котушку. Відкрите Фа­радеєм явище назвали явищем електромагнітної індукції (від ла­тинського слова «induction» — наведення).

^ Явище виникнення електричного струму в замкненому провід­ному контурі внаслідок зміни магнітного поля, що пронизує контур, називають електромагнітною індукцією, а струм, що виникає при цьому, — індукційним.

4. 
   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 струму

Отже, 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 змінне

магнітне поле породжує (індукує) електричне поле.

Замкнута ж на гальванометр котушка дозволить це поле знайти.

---

Смотрите также файлы

• Содержание Этапы развития цифрового телевидения.doc

• 1 раздел правоохранительные органы и правоохранительная деятельность.docx

• Кустов Никита рсо3.docx

• Тема 25. Пародонтальная хирургия. Операции на костной ткани челюстей альвеолотомия и альвеолоэктомия.docx

• Состояние ЗавершеныЗавершен пятница, 28 Апрель 2023, 00 56Прошло.pdf