Работа №13 Демонстрационный эксперимент при изучении переменного электрического тока
Цель работы:
изучить содержание и методику изучении темы;
изучить основные приборы, использующиеся при проведении демонстраций по теме;
овладеть техникой и методикой основных демонстраций по теме.
При подготовке к работе следует:
изучить основное содержание темы по учебнику «Физика-11», проанализировать поурочное планирование;
познакомиться с экспериментом, предлагаемом в учебнике;
Перед выполнение работы необходимо знать:
основные характеристики переменного электрического тока;
понятия активного, индуктивного и емкостного сопротивлений;
условия возникновения резонанса;
обязательные демонстрации до данном теме и уметь определять их дидактическою задачу.
Опыт 1. Устройство генератора переменного тока
С
оберите
установку по рисунку.
Вращайте ротор и наблюдайте свечение лампочки. Осциллограмма свидетельствует о том, что в статоре возникает переменная ЭДС. Зарисуйте осциллограмму. Какой вид она имеет?
Увеличьте скорость вращения ротора. Как изменяется частота тока и амплитудное значение ЭДС?
|
|
|
Опыт 2. Получение осциллограммы переменного тока
О
борудование:
РНШ, трансформатор (120\4 В), лампочка,
осциллограф.
Покажите график переменного тока, питающего бытовые приборы и промышленные установки, используя предложенную схему.
С
РНШ снять напряжение 50 В. Трансформатор
- понижающий, с катушками 120 - 4 В.
Л - лампа на 3,5 В.
Опыт 3. Введение понятий частота, период, амплитуда переменного тока
Оборудование: генератор звуковой ГЗ, громкоговоритель (динамик), лампочка, осциллограф.
Частота от звукового генератора (ЗГ) — 50 Гц.
Динамик (ГР) присоединяется к клеммам «общ.» и «5 Ом». Поворачивая регулятор амплитуды на (ЗГ) - (усиление), довести накал лампочки до нормального, включите громкоговоритель, чтобы звучание было негромким. На экране осциллографа получится синусоида. Поворачивая регулятор амплитуды, наблюдаем одновременное увеличение яркости горения лампы и громкости звука, соответственно меняется и амплитуда кривой на экране осциллографа.
Вывод:
|
|
|
Поворачивая лимб настройки частоты на ЗГ, отмечаем, что яркость горения лампочки остается прежней, а высота тона изменяется. Кроме этого, демонстрируется увеличение числа периодов синусоиды на экране осциллографа.
Вывод:
|
|
|
Опыт 4. Введение понятия емкостного сопротивления
С
обрать
цепь по схеме.
Замкните ключ. Отметьте яркость свечения лампочки. Замкните батарею конденсаторов накоротко. Отметьте, как изменилась яркость свечения лампочки.
Вывод: Конденсатор в цепи переменного тока является сопротивлением, которое называется и обозначается .
Увеличьте емкость включенной части батареи конденсаторов. Выводы:
Яркость свечения лампочки ___________________________________
Сила тока____________________________________________________
Тогда сопротивление конденсатора_________________________
Вывод: (зависимость сопротивления от емкости)
|
|
Увеличьте частоту переменного тока. Выводы
Сила тока____________________________________________________
Тогда сопротивление конденсатора_________________________
Вывод: (зависимость сопротивления от частоты)
|
|
Общий вывод : (формула емкостного сопротивления)
|
|
Опыт 5. Введение понятия индуктивного сопротивления
Собрать цепь по схеме.
Замкните ключ и добейтесь яркого свечения лампочки.
Вывод: что катушка в цепи переменного тока является сопротивлением, которое называется и обозначается .
Увеличьте индуктивность катушки, введя в нее железный сердечник. Выводы:
Яркость свечения лампочки ___________________________________
Сила тока____________________________________________________
Тогда сопротивление катушки_________________________
Вывод: (зависимость сопротивления от индуктивности)
|
|
Увеличьте частоту переменного тока. Выводы
Сила тока____________________________________________________
Тогда сопротивление катушки_________________________
Вывод: (зависимость сопротивления катушки от частоты)
|
|
Общий вывод : (формула индуктивного сопротивления)
|
|
Опыт 6. Электрический резонанс
О
борудование:
генератор звуковой ГЗ, громкоговоритель
(динамик), лампочка, батарея конденсаторов,
катушка индуктивности 12 В на незамкнутом
сердечнике.
Соберите установку по схеме
Установите наименьшую емкость конденсатора (2 мкФ). Изменяя частоту сигнала в диапазоне 2000 до 20 000, найдите частоту, при которой яркость лампочки максимальна.
Как называется это явление?
Как объяснить эффект опыта?
Как экспериментально показать, что при резонансе разность между индуктивным и емкостным сопротивлением становится равной 0?
Как экспериментально показать явление резонанса при неизменной частоте напряжения?
Сформулируйте условия резонанса и объясните, что в эксперименте выполняет роль частоты внешней силы и собственной частоты колебаний системы?
|
|
Опыт 7. Сдвиг фаз между током и напряжением в цепи с емкостным и индуктивным сопротивлением
О
пыт
выполняется по следующей схеме: С -
батарея конденсаторов;
Л - лампа 60 Вт;
R - реостат 500 Ом;
L - катушка дроссельная 3600 витков.
У какой из осциллограмм изменяется амплитуда при изменении индуктивности и емкости цепи?
Какой вывод можно сделать из этой демонстрации?
При каких условиях эксперимента сдвиг фаз будет приближаться к /2?