Автор: ТАРАСОВ В.Е., преподаватель спецдисциплин «ТО ГАОУ СПО «Педагогический колледж г. Тамбова ».
Электротехника и электроника. Руководство по выполнению лабораторных работ № 1-5..
Приложение: бланки отчетов о выполнении лабораторных работ
Методическое пособие (руководство по выполнению) предназначено для студентов по специальности 20.02.02 Защита в чрезвычайных ситуациях, техник- спасатель при выполнении лабораторных работ по учебной дисциплине « Электротехника и электроника». Руководство составлено в 2-х частях, на 5 и 6 семестры обучения.
Пособие содержит необходимый теоретический и справочный материал для выполнения лабораторных работ, тесты контроля знаний по разделам курса.
К пособию прилагаются формы отчетов о выполнении лабораторных работ.
Рекомендовано научно-методическим советом педагогического колледжа в качестве учебного пособия.
Введение
Настоящее руководство создано в соответствии с учебной программой курса « Электротехника электроника» для использования студентами отделения «Физическая культура» по специальности 280707 Защита в чрезвычайных ситуациях, техник-спасатель, при подготовке и выполнении лабораторных работ на 5 и 6 семестрах обучения.
В пособии приведены необходимые справочные материалы, порядок подготовки и проведения лабораторных работ, правила работы с виртуальным лабораторным стендом
Каждая лабораторная работа представлена методическими рекомендациями, контрольными вопросами, картой контроля знаний и бланком-формой отчета о выполнении лабораторной работы, которую студент должен заполнить по ходу выполнения работы.
1. Подготовка к лабораторной работе
Задание на дом выдается за несколько дней до ее выполнения. Для выполнения лабораторной работы студентам необходимо:
повторить теоретический материал по конспекту и учебнику;
ознакомиться с описанием лабораторной работы, выяснить цель и порядок выполнения работы, четко представлять себе поставленную задачу и способы ее достижения;
ответить письменно на контрольные вопросы.
2. Выполнение лабораторной работы правила работы с электронным конструктором
Раздел «Общая электротехника» мы будем изучать в среде специального электронного конструктора «Виртуальный лабораторный стенд». По сути, конструктор представляет собой физическую лабораторию, оснащенную реальными деталями и измерительными приборами. С помощью этой программы Вы можете виртуально, на экране монитора, собирать всевозможные электрические схемы, проводить анализ их работы, а также измерять важнейшие электрические характеристики.
Конструктор позволяет:
изучать зависимость удельного сопротивления проводника от его длины, поперечного сечения и удельного сопротивления материала;
проверять закон Ома для участка цепи и полной цепи;
проверять законы последовательного и параллельного соединения проводников, конденсаторов и катушек;
научиться измерять различные электрические характеристики с помощью современных приборов — мультимера и двухканального осциллографа;
изучать законы выделения тепловой энергии в электронагревательных и осветительных приборах, исследовать выделение мощности в цепях переменного тока;
исследовать изменение индуктивного и емкостного сопротивления в зависимости от электрических характеристик деталей и частоты генератора переменного тока;
наблюдать явление резонанса в цепях, имеющих последовательный или параллельный колебательный контур;
определять параметры неизвестной детали;
ознакомиться с принципами использования предохранителей.
В центре окна монитора расположен монтажный стол с контактами. На нем мы будем собирать электрические схемы, как бы припаивая детали между двумя соседними контактами, и проводить исследования их работы с помощью измерительных приборов.
Стилизованная под деревянные ящички панель элементов представляет собой набор деталей, необходимых для сборки всевозможных схем.
Перечислим все элементы в том порядке, в котором они расположены на панели:
Резистор. Для него можно задать произвольное сопротивление и мощность.
Предохранитель. Можно указать предельный ток, протекающий через него.
Конденсатор. Характеризуется выбранной емкостью и рабочим напряжением.
Катушка индуктивности. Для нее варьируется величина индуктивности.
Проволока. По умолчанию имеет очень низкое сопротивление, которое не учитывается при измерении параметров участка цепи.
Ключ. Может находиться в замкнутом и разомкнутом состоянии. Замыкается и размыкается двойным щелчком.
Источник постоянного тока. По вашему желанию может иметь определенные ЭДС и внутреннее сопротивление. Также можно менять полярность батареи.
8. Источник переменного тока. Для этого элемента можно произвольно задать частоту и амплитуду переменного напряжения.
Лампа накаливания. Для нее вы можете указать рабочее напряжение и рабочий ток или мощность.
10.Электронагревательный элемент (плитка). Варьируемые характеристики — рабочее напряжение и мощность.
11.Реальный проводник. Для этого элемента вы можете произвольно выбрать тип материала, длину и площадь поперечного сечения.
12. Реостат. Для него можно указать верхнюю границу сопротивления.
13. Конденсатор переменной емкости. Как и в случае реостата, максимальную емкость можно выбрать самостоятельно.
Чтобы Вас не покидало ощущение того, что вы проводите реальный физический эксперимент, все детали и измерительные приборы изображаются в программе в том виде, в котором они существуют в действительности, а все проводимые действия и случаи сгорания деталей имеют звуковое сопровождение.
Поместить элемент на монтажный стол можно следующим образом. Наведите курсор мыши на ящичек с нужной деталью (курсор при этом примет вид пинцета), выполните щелчок, удерживая нажатой левую кнопку мыши, протащите элемент к контактам, между которыми он должен быть закреплен, и отпустите кнопку. Деталь может располагаться как горизонтально, так и вертикально. Имейте в виду, что на монтажный стол нельзя одновременно поместить источники постоянного и переменного тока. Удалить ненужный элемент можно двумя способами: аналогичным протаскиванием в мусорный бак либо по команде «Выбросить деталь», вызываемой правым щелчком мыши по элементу.
Если электрическая цепь собрана некорректно, отдельные детали выйдут из строя, что отобразится на схеме. Так, если мощность протекающего через сопротивление, лампочку или электронагревательный прибор тока превысит их номинальную мощность, детали перегорят. Также придут в негодность конденсатор и предохранитель в случае, когда напряжение и сила тока соответственно превысят предельное значение. Сгоревшие элементы нужно выбросить в мусорный бак.
На панели расположены кнопки вызова команд и дополнительных инструментов. Название кнопки при наведении на нее курсора мыши всплывает на желтой панели.
Поясним назначение каждой из них:
С помощью кнопки «Загрузить схему из файла» вы можете открыть сохраненную ранее схему, а также одну из демонстрационных схем (они хранятся в папке «User», расположенной в каталоге программы).
Кнопка «Сохранить схему» позволяет сохранить созданную схему (по умолчанию в папке User).
Нажав кнопку «Очистить мастерскую», вы безвозвратно удалите все схемы и детали с монтажного стола.
С помощью кнопки «Получить мультимер» вы можете вызвать мультимер. Одновременно в работе разрешается задействовать не более двух приборов.
Нажав кнопку «Получить осциллограф», вы поместите на рабочее поле осциллограф.
Кнопка «Показать /Скрыть окно «Параметры детали». Нажатием этой кнопки вы вызовете для выбранной детали окно, в котором можно менять характеристики элемента. В окне параметров батареи можно задать рабочее напряжение, сопротивление, емкость (в случае, если батарея реальная), сменить полярность.
Выделяется деталь на монтажном столе левым щелчком. В этом случае места крепления элемента к контактам будут отмечены желтыми точками. Значение параметра можно выбрать из раскрывающегося списка, либо ввести произвольно с клавиатуры
(для этого нужно предварительно раскрыть список). Единицы измерения можно сменить, нажав одну из кнопок, расположенных ниже списка. После того как необходимые изменения будут внесены, нажмите «Применить» и закройте окно.
Окно параметров элемента также можно вызвать, выполнив по детали двойной щелчок.
Кнопка «Показать/Спрятать окно «Состояние детали» открывает окно, в первом столбце которого отображаются сопротивление, сила тока, напряжение и мощность, которыми характеризуется выбранный в цепи элемент.
Кнопка «Руководство» открывает конспект по разделу, в котором вы найдете теоретический материал по всем темам раздела.
С помощью кнопки «Лабораторные работы» можно получить доступ к списку лабораторных работ. В каждой работе вам будут предложены краткая теоретическая записка, порядок выполнения, методика проведения измерений, а также вопросы для самоконтроля.
Кнопка «Как работать с программой» открывает справочные материалы по работе с электронным конструктором.
Кнопка «Вызвать калькулятор» вызывает стандартный калькулятор Windows.
Кнопка «Выход». Выход из программы.
Внизу окна программы находится панель комментариев, на которой появляются электрические характеристики детали или пояснения функций кнопок панели управления. Чтобы увидеть сообщение, нужно навести курсор мыши на соответствующий элемент.