Соберите электрическую цепь по схеме: Лабораторная работа №1. Сборка электрической цепи. Цель работы: научиться собирать простейшую электрическую цепь последовательного соединения…

Рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине Естествознание для специальности 38. 02. 04 Коммерция (по отраслям) Москва 2015

Департамент образования города Москвы государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение города Москвы «Колледж малого бизнеса № 4» Рекомендации по выполнению лабораторных работ по дисциплине Естествознание для специальности 38.02.04 Коммерция (по отраслям) Москва 2015 РАССМОТРЕНО И ОДОБРЕНО УТВЕРЖДАЮ на заседании методического объединения Зам. директора по УР Протокол № от « » _________ 20 г. ________ _____________ ФИО ФИО « »________ 20 г Автор: Преподаватель ГБПОУ «Колледж малого бизнеса № 4» Ахломова Светлана Александровна Введение Повышение эффективности естественнонаучных знаний обучающихся – важнейшая задача подготовки высококвалифицированных рабочих в системе профессионального образования. Качество подготовки специалистов среднего звена зависит от множества факторов: материально-технических условий, экономических стимулов, личностных качеств педагогов, их профессиональной компетентности, организационной культуры в педагогическом коллективе и т.д. Важнейшее место в этом процессе отводится знаниям по естествознанию. В соответствии с требованиями Федерального государственного образовательного стандарта, лабораторный практикум является обязательной частью учебной дисциплины Естествознание. Лабораторные работы по естествознанию охватывают основные разделы типовой программы курса. Обучение любому предмету, в том числе и естествознанию, невозможно без оптимальной организации контроля за качеством усвоения знаний, так как он позволяет активизировать мыслительную деятельность обучающихся, делает процесс изучения материала управляемым и целенаправленным. Лабораторные занятия способствуют интеграции мыслительной и практической деятельности обучающихся, развитию коммуникативных способностей, профессиональной самостоятельности и мобильности. Целями проведения лабораторных занятий являются: обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных теоретических знаний по конкретным темам дисциплины; формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности; развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических, проектировочных, конструктивных и др.; выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива; формирование общих и общеучебных компетенций. Ведущей дидактической целью лабораторных занятий является экспериментальное подтверждение и проверка существенных теоретических положений (законов, зависимостей). В соответствии с ведущей дидактической целью содержанием лабораторных занятий может быть экспериментальная проверка формул, методик расчёта, установление и подтверждение закономерностей, ознакомление с методиками проведения экспериментов, установление свойств веществ, их качественных и количественных характеристик, наблюдение развития явлений, процессов и др. В ходе выполнения заданий у обучающихся формируются практические умения и навыки обращения с различными приборами, установками, лабораторным оборудованием, аппаратурой, которые могут составлять часть профессиональной практической подготовки, а также исследовательские умения (наблюдать, сравнивать, анализировать, устанавливать зависимости, делать выводы и обобщения, самостоятельно вести исследование, оформлять результаты). Данное методическое пособие предназначено для закрепления теоретических знаний и приобретения необходимых практических навыков и умений по программе дисциплины Естествознание для специальности 38.02.04 Коммерция (по отраслям), содержит описание лабораторных работ по основным разделам дисциплины Естествознание. Техника безопасности Допуск в лабораторию к занятиям обучающихся разрешается только после знакомства с инструкцией по технике безопасности, вводного инструктажа и сдачи зачета преподавателю, ведущему занятие в группе. Факт сдачи зачета фиксируется в специальном журнале под личную роспись прошедших инструктаж. Каждый работающий должен знать, где в лаборатории находятся аптечка для оказания первой медицинской помощи, средства пожаротушения (ящик с песком, огнестойкое одеяло, огнетушитель). В конце занятий все обучающиеся обязаны навести порядок на своих рабочих местах: внимательно осмотреть и проверить выключение электроэнергии, воды, приборов и аппаратов, убрать легко воспламеняющийся мусор, вымыть стеклянную посуду, сдать реактивы преподавателю. Общие правила проведения работ Каждому обучающемуся, работающему в лаборатории, предоставляется место, которое он должен содержать в порядке и чистоте. При выполнении работы не загромождайте рабочее место лишними предметами. При выполнении лабораторных работ необходимо строго соблюдать следующие правила: 1. Перед занятиями обучающемуся необходимо заранее познакомиться с ходом проведения опытов по учебному пособию, отчетливо уяснить цели и задач работы, обдумывая каждое действие. Приступать к выполнению опытов можно только после того, как обучающийся сдаст предварительный отчет (название, краткое описание хода опыта, реакции) и пройдет собеседование. Допуск к работе в виде росписи ведущего преподавателя отмечается в рабочем журнале. 2. Работающий должен знать основные свойства используемых и получаемых веществ, их действие на организм, правила работы с ними и на основе этого принять все меры для безопасности проведения работ. 3. Запрещено проводить опыты в грязной посуде, а также пользоваться для проведения опытов веществами из склянок без этикеток или с неразборчивой надписью. 4. Нельзя выливать избыток реактива из пробирки обратно в реактивную склянку. Сухие соли набирают чистым шпателем или ложечкой. 5. Не следует путать пробки от разных склянок. Чтобы внутренняя сторона пробки оставалась чистой, пробку кладут на стол внешней поверхностью. 6. Нельзя уносить реактивы общего пользования на свое рабочее место. 7. После опытов остатки металлов в раковину не выбрасывают, а собирают в банку. Дорогостоящие реактивы (например, остатки солей серебра) собирают в специально отведенную посуду. Нельзя выливать в раковину остатки растворителей, горючих веществ, реакционные смеси, растворы кислот, щелочей и других вредных веществ. Они должны собираться в специальную посуду. 8. Запрещено засорять раковины и сливы в шкафах песком, бумагой, битой посудой и другими твердыми отходами, что приводит к выходу канализации из строя. Все твердые отходы следует выбрасывать в урну. 9. При выполнении работ бережно расходуйте реактивы, электричество и воду. Нельзя оставлять без надобности включенные электроприборы и горящие спиртовки. По окончании работ нужно немедленно отключить электроприборы и погасить спиртовки. 10. Выполнение лабораторной работы и каждого отдельного опыта требует строгого соблюдения всех указаний, содержащихся в описании работы. Опыт должен исполняться тщательно, аккуратно и без спешки. 11. Обучающимя категорически запрещается без разрешения преподавателя проводить какие-либо опыты, не относящиеся к данной работе, или изменять порядок проведения опыта. Следует помнить, что каждый, даже кажущийся внешне простым опыт может оказаться при необдуманном выполнении опасным. 12. Если работа не может быть закончена в течение одного занятия, то необходимо заранее обсудить с преподавателем, на каком этапе работа должна быть прервана и когда можно будет ее закончить. 13. Перед уходом из лаборатории рекомендуется тщательно мыть руки. Правила противопожарной безопасности 1. Осторожно обращайтесь с нагревательными приборами. Запрещается работать с неисправным оборудованием и приборами. Категорически запрещается использовать для подключения электроприборы с оголенными проводами или с поврежденной изоляцией. При перегорании спирали электроплитки отключите плитку от электросети. 2. При проведении опытов, в которых может произойти самовозгорание, необходимо иметь под руками асбестовое одеяло, песок, совок и т.п. 3. В случае воспламенения горючих веществ быстро выключите вентиляцию вытяжного шкафа, погасите спиртовку, обесточьте электронагревательные приборы, уберите сосуды с огнеопасными веществами и тушите пожар: а) горящие жидкости прикройте асбестом, а затем, если нужно, засыпьте песком, но не заливайте водой; б) загоревшийся фосфор гасите мокрым песком или водой; в) в случае воспламенения щелочных металлов гасите пламя только сухим песком, но не водой; г) в случае возгорания одежды на человеке необходимо накрыть его асбестовым одеялом; д) небольшие локальные пожары тушить при помощи углекислотного огнетушителя; при большом задымлении использовать противогаз. 4. Во всех случаях пожара в лаборатории немедленно вызовите пожарную команду по телефону «01» (за исключением воспламенения щелочных металлов), и, не ожидая прибытия пожарников, примите все меры к ликвидации пожара собственными силами и имеющимися средствами. Обучающиеся должны покинуть лабораторию. Правила выполнения лабораторных работ 1. Обучающийся должен придти на лабораторное занятие подготовленным по данной теме. 2. Каждый обучающийся должен знать правила по технике безопасности при работе в лаборатории. 3. После проведения работы обучающийся представляет письменный отчет. 4. До выполнения лабораторной работы обучающийся проходит тестирование по выявлению уровня его теоретической подготовки по данной теме. 5. Отчет о проделанной работе следует выполнять в тетради для лабораторных работ. Содержание отчета указано в описании лабораторной работы. 6. Таблицы и рисунки следует выполнять карандашом, записи – синим цветом пасты или чернил. Рисунки выполняются в левой половине листа, наблюдения и выводы в правой части листа. Уравнения реакций записываются во всю строку (после наблюдений и выводов). 7. Зачет по данной лабораторной работе обучающийся получает при положительных оценках за тест и отчет, общий зачет – при наличии зачетов по всем лабораторным работам. Перечень лабораторных работ № п/п Наименование тем и лабораторных работ. Количество часов 1 Тема 1. Механика. Лабораторная работа № 1 «Исследование зависимости силы трения от веса тела». 2 2 Лабораторная работа № 2 «Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити» 2 3 Тема 2. Тепловые явления. Лабораторная работа № 3 «Измерение температуры вещества в зависимости от времени при изменениях агрегатных состояний» 2 4 Тема 3. Электромагнитные явления. Лабораторная работа № 4 «Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на ее различных участках». 2 5 Лабораторная работа № 5 «Изучение интерференции и дифракции света». 2 6 Тема 5. Вода, растворы. Лабораторная работа № 6 «Анализ содержания примесей в воде. Очистка загрязненной воды». 2 7 Лабораторная работа № 7 «Устранение жесткости воды». 2 8 Тема 6. Химические процессы в атмосфере. Лабораторная работа № 8 «Определение химического состава атмосферы. Измерение уровня СО2». 2 9 Тема 7. Химия и организм человека. Лабораторная работа № 9 «Определение содержания витамина С в напитках». 2 10 Лабораторная работа № 10 «Определение содержания железа в продуктах питания». 2 11 Тема 8. Наиболее общие представления о жизни. Лабораторная работа № 11 «Рассматривание клеток и тканей в оптический микроскоп». 2 12 Тема 9. Организм человека и основные проявления его жизнедеятельности. Лабораторная работа № 12 «Действие слюны на крахмал». 2 13 Лабораторная работа № 13 «Утомление при статической и динамической работе». 2 14 Лабораторная работа № 14 «Рассматривание крови человека и лягушки под микроскопом». 2 Лабораторная работа № 1 Исследование зависимости силы трения от веса тела Цель работы: Исследовать силу трения. Измерить коэффициент трения скольжения. Задачи: Определить коэффициент трения для движения груза по столу. Построить график зависимости силы трения и коэффициента трения от силы тяжести тела. Определить погрешности для нахождения коэффициента трения. Определить коэффициент трения для разного типа поверхностей Приборы и материалы: 1) Динамометр, 2) Набор грузов по 100гр. (3шт). Прочитайте и вспомните теорию данного вопроса. Теоретическая часть Разделяют три вида силы трения. Силы трения покоя, сила трения скольжения, сила трения качения. Сила трения покоя возникает когда на тело действует сила, но при этом тело не совершает перемещения. Сила трения покоя равна по модулю и направлена противоположно силе, приложенной к покоящемуся телу паралельно поверхности соприкосновения его с другим телом. Силы трения покоя обеспечивают возможность ходьбы по земле, является движущей и тормозящей силой для всех наземных колесных видов транспорта. Сила трения качения возникает при движении идеально твёрдых тел, одно из которых катится по поверхности другого. Направление силы трения качения совпадает с направлением движеня всего тела. Сила трения скольжения возникает когда одно тело скользит относительно другого. Направление силы трения скольжения противоположно направлению движения тела. См рисунок. Fтр=N , (1) где  – коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом трения он всегда меньше единицы, N – сила реакции опоры. Сила реакции опоры N всегда по модулю равна весу P и направлена в противоположную сторону. В случае равномерного движения по поверхности вес равен силе тяжести тела. |N| = |P | = mg (2) При равномерном движении, сила трения по модулю равна силе тяги в соответствии с третьим законом Ньютона. | Fтр | = |Fт | (3) Для определения коэффициента трения  используют формулу (1). Сила трения находится через формулу (3), а сила реакции опоры через формулу (2). Если положить на горизонтальную поверхность брусок и подействовать на него с достаточной силой в горизонтальном направлении, то брусок станет двигаться. Нетрудно убедиться, что в этом случае на брусок действуют четыре силы: в вертикальном направлении – сила тяжести P и сила реакции опоры Q, равные по модулю противоположные по направлению; в горизонтальном направлении – сила тяги и противоположная по направлению сила трения . Чтобы брусок двигался равномерно и прямолинейно, нужно, чтобы модуль силы тяги был равен модулю силы трения. На этом основан метод измерения силы трения. Следует приложить к бруску силу тяги, которая будет поддерживать равномерное прямолинейное движение этого тела. По этой силе тяги определяют модуль силы трения. Инструктаж по технике безопасности. Экспериментальная часть Ход работы. Задание 1.Определить силу трения Нарисуйте отчетную таблицу Определить вес бруска при помощи динамометра, и запишите силу реакции опоры в отчетную таблицу. Двигая брусок равномерно по столу, определите силу тяги с помощью динамометра. Зацепив крючок динамометра за крючок бруска, приведите их в равномерное движение по поверхности стола, измерьте силу тяги. Заметим, что вовремя движения бруска указатель динамометра колеблется, поэтому за результат измерения принимают среднее положение указателя между его крайними отклонениями. Результат измерения запишите в таблицу. Задание 2.Определить коэффициент трения Легко убедиться, что в случае движения тела по горизонтальной поверхности сила нормального давления равна силе тяжести, действующей на это тело: N=P .Это позволяет вычислить коэффициент трения: Вычислите коэффициент трения для первого опыта. На брусок установите груз 100г и повторите весь опыт. Данные занесите в таблицу. Повторите опыт еще 2 раза, каждый раз, добавляя по 100г. Повторите эксперимент с бруском масса которого увеличена на 300гр, заменив поверхность стола на поверхность пола, потом на стекло. Определите силу трения для трех случаев, данные запишите в виде: по стеклу – Fтр=…. по столу – Fтр=…. по полу – Fтр=…. Сделайте вывод, зависит ли сила трения от веса тела, от рода поверхности. О т ч е т н а я т а б л и ц а Количество грузов. N,H Fтр, H µ Без груза Один груз Два груза Три груза Контрольные вопросы Чем отличается сила трения покоя от силы трения скольжения и от силы трения качения? Как можно уменьшить силу трения скольжения? От чего зависит коэффициент трения? При каких обстоятельствах возникает сила трения покоя? Как направлена сила трения покоя? Измерение коэффициента трения являются прямыми или косвенными? Почему? Оформление отчета. Сдать отчет преподавателю. Лабораторная работа № 2 Изучение зависимости периода колебаний нитяного маятника от длины нити Цель работы: Изучить колебательное движение нитяного маятника и определить его период и частоту, выяснить как эти характеристики зависят от длины маятника. Приборы и материалы: Математический маятник, измерительная лента, секундомер. Прочитайте и вспомните теорию данного вопроса. Теоретическая часть. Колебательным называется движение, которое точно или почти точно повторяется с течением времени. Маятник – это не только в часах С колебательными явлениями встречаешься буквально на каждом шагу. Это и качание веток деревьев, и волны на воде, и детали различных машин, совершающие колебательные движения, и, наконец, колебания воздуха при разговоре. Фабричные трубы и высокие здания колеблются под действием ветра, подобно полотну ножовки, зажатому одним концом в тисках. Правда, такие колебания не так уж велики. Амплитуда колебаний вершины Эйфелевой башни в Париже (высотой 300 метров) при сильном ветре около 50 сантиметров. Существуют еще и электромагнитные колебания, радиоволны Колебания бывают полезные и вредные. К полезным колебаниям относятся колебания маятника в часах, колебания струн или воздуха в музыкальных инструментах и все виды колебаний, используемых в науке и технике. А вредные колебания – это, например, такие, которые из-за резонанса грозят разрушить сооружения или фундаменты машин, приводят в негодное состояние отдельные детали механизмов. К вредным колебаниям относится и такое природное явление, как землетрясения, причиняющее порой большие разрушения. Колебания играют огромную роль в жизни человека. Без знания законов колебаний нельзя было бы создать радио, телевидение, многие современные устройства и машины. Нитяной или математический маятник Колебания! Наш взгляд падает на маятник стенных часов. Неугомонно спешит он то в одну, то в другую сторону, своими ударами как бы разбивая поток времени на точно размеренные отрезки. «Раз-два, раз-два», – невольно повторяем мы в такт его тиканию. Отвес и маятник, – простейшие из всех приборов, какими пользуется наука. Тем удивительнее, что столь примитивными орудиями добыты поистине сказочные результаты: человеку удалось, благодаря им, проникнуть мысленно в недра Земли, узнать, что делается в десятках километров под нашими ногами. Качание влево и обратно вправо, в исходное положение, составляет полное колебание маятника, а время одного полного колебания называют периодом колебания. Число колебаний тела в секунду называется частотой колебания. Маятник – это тело, подвешенное на нити, другой конец которой закреплен. Если длина нити велика по сравнению с размерами подвешенного на ней тела, а масса нити ничтожно мала сравнительно с массой тела, то такой маятник называют математическим или нитяным маятником. Практически маленький тяжелый шарик, подвешенный на легкой длинной нити, можно считать нитяным маятником. Период колебаний маятника выражается формулой: Т = 2π √ l / g Инструктаж по технике безопасности. Экспериментальная часть Ход работы. 1. Подготовьте приборы и материалы, необходимые для выполнения работы. 2. Отклоняя груз на нити от вертикального положения на небольшой угол, засеките время нескольких колебаний. 3. Посчитайте период, т.е. время одного колебания. 4. Изменяя длину нити, повторите опыт не менее 3 –х раз. 5. Посчитайте частоту колебаний в каждом случае. 6. Начертите таблицу, которую необходимо заполнить. 7. Постройте два графика зависимости периода и частоты колебаний от длины нити. 8. Сделайте вывод. ТАБЛИЦА Длина нити t время N Число колебаний T период частота ГРАФИК зависимости периода свободных колебаний нитяного маятника от его длины ГРАФИК зависимости частоты свободных колебаний нитяного маятника от его длины Контрольные вопросы Какую величину называют периодом колебаний маятника? Что такое частота колебаний? По какой формуле можно рассчитать период колебаний нитяного маятника? Как можно найти частоту колебаний, если известен период? Как изменится период колебаний маятника при увеличении длины нити в 4 раза? Как изменится период колебаний маятника при увеличении массы груза в 2 раза? Оформление отчета. Сдать отчет преподавателю. Лабораторная работа № 3 Измерение температуры вещества в зависимости от времени при изменениях агрегатных состояний. Цель работы: исследовать изменение со временем температуры остывающей воды, тающего льда. Приборы и материалы: сосуд с горячей водой, стакан, термометр, часы, стакан (пробирка), наполненный льдом, спиртовка (или другой нагреватель), спички, штатив. Прочитайте и вспомните теорию данного вопроса. Теоретическая часть. Газы – агрегатное состояние вещества, в котором его частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём. Вещество в газообразном состоянии широко распространено в природе. Газы образуют атмосферу Земли, в значительных количествах содержатся в твёрдых земных породах, растворены в воде океанов, морей и рек. Жидкость – агрегатное состояние вещества, промежуточное между твёрдым и газообразным состояниями. Жидкость, сохраняя отдельные черты как твёрдого тела, так и газа, обладает, однако, рядом только ей присущих особенностей, из которых наиболее характерная – текучесть. Подобно твёрдому телу, Жидкость сохраняет свой объём, имеет свободную поверхность, обладает определённой прочностью на разрыв при всестороннем растяжении и т. д. Твёрдое тело – одно из трёх агрегатных состояний вещества, отличающееся от других агрегатных состояний стабильностью формы и характером теплового движения атомов, совершающих малые колебания около положений равновесия. Кристаллы характеризуются дальним порядком в расположении атомов. В аморфных телах дальний порядок отсутствует. Процесс плавления играет важную роль в природе: плавление снега и льда на поверхности Земли, плавление минералов в ее недрах. Плавление — переход вещества из твердого состояния в жидкое. Вы неоднократно наблюдали процесс отвердевания воды — образование льда. Отвердевание — переход вещества из жидкого состояния в твердое. По мере нагревания кристаллического тела средняя энергия его молекул увеличивается за счет возрастания средней кинетической энергии. Увеличивается также потенциальная энергия молекул (атомов, ионов), так как увеличивается амплитуда колебания частиц около положения равновесия. После того как достигнута температура плавления, вся подводимая энергия идет на разрыв межмолекулярных (межатомных) связей, разрушение кристаллической решетки, т. е. увеличивается потенциальная энергия. До тех пор пока не разрушится кристаллическая решетка, температура тела не изменится. Температура, при которой вещество плавится, называется температурой плавления вещества. После того как все кристаллическое тело расплавится и превратится в жидкость, температура снова повышается. Если прекратить нагревание, то жидкость охлаждается и при температуре, равной температуре плавления, начинается процесс отвердевания вещества. При достижении температуры отвердевания кристаллическая решетка восстанавливается, также восстанавливаются межатомные (межмолекулярные) связи. Потенциальная энергия молекул (атомов) в процессе отвердевания (кристаллизации) уменьшается, а кинетическая энергия остается неизменной. До тех пор пока кристаллическая решетка не восстановится, температура тела не изменится. Температура, при которой вещество отвердевает (кристаллизуется), называется температурой отвердевания (кристаллизации). При отвердевании вещества тепло выделяется и передается окружающим телам. После восстановления кристаллической решетки при дальнейшем охлаждении температура твердого тела понижается. Инструктаж по технике безопасности. Экспериментальная часть Ход работы. Опыт 1. 1. Определите цену деления термометра. 2. Налейте в стакан горячую воду массой 100-150 г. 3. Поместите термометр в воду и каждую минуту снимайте его показания. Результаты измерений занесите в таблицу. Время t, мин 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Температура t, 0С 4. По полученным данным постройте график изменения температуры с течением времени. 5. Вывод. Опыт 2. 1. Стакан, наполненный льдом, закрепите в штативе. 2. Зажгите спиртовку и начните наблюдать за изменением температуры льда с течением времени. 3. Обратите внимание на температуру, при которой начинается процесс плавления льда. 4. После того как весь лед расплавится, пронаблюдайте за изменением температуры еще 5 минут. 5. Погасите спиртовку. Пронаблюдайте за изменением температуры воды. 6. Результаты наблюдений занесите в таблицу. Время, мин Температура, °С 7. По данным таблицы постройте график изменения температуры со временем (по оси абсцисс отложите время, по оси ординат — температуру). 8. Определите по графику; а) при какой температуре плавится лед; б) как долго длится плавление; в) до какой температуры было нагрето вещество в жидком состоянии. Результаты анализа запишите в тетрадь. Контрольные вопросы 1. В чём отличие между молекулами горячей и холодной воды? 2. Какой процесс называют плавлением? Отвердеванием (кристаллизацией)? 3. Используя данные таблиц 1 и 2, ответьте на следующие вопросы: а) При какой температуре «замерзает» ртуть? б) При какой температуре отвердевает спирт? в) Почему в холодных районах для измерения температуры наружного воздуха применяют спиртовые термометры, а не ртутные? г) Какие металлы и сплавы можно расплавить в медном тигле? д) В каком состоянии (твердом, жидком или газообразном) находятся алюминий, кадмий, нафталин, цезий, олово, лед, платина при температуре 150 °С (при нормальном атмосферном давлении)? е) Можно ли на газовой плите в стальной ложке расплавить кусок свинца? ж) Какое из веществ можно было бы «расплавить» в ладони? Таблица 1. Температура плавления различных веществ (при нормальном атмосферном давлении). Таблица 2. Температура плавления веществ (при нормальном атмосферном давлении). Оформление отчет. Сдать отчет преподавателю. Лабораторная работа № 4 Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения на ее различных участках. Цель работы: научиться собирать простейшую электрическую цепь и измерять силу тока и напряжение. Приборы и материалы: источник питания, низковольтная лампа на подставке, ключ, амперметр, вольтметр, набор резисторов, соединительные провода. Прочитайте и вспомните теорию данного вопроса. Теоретическая часть. Электрическим током называется направленное движение заряженных частиц. Для существования электрического тока необходимы следующие условия: 1. Наличие свободных электронов в проводнике; 2. Наличие внешнего электрического поля для проводника. Для измерения силы тока существует измерительный прибор – амперметр. Правила пользования амперметром. Включается в цепь последовательно Включение производится с помощью двух клемм “+” и “-“ Клемму со знаком “+” подключают к “+” источника, “-” к “-“ Беречь прибор от ударов, тряски и пыли. Для измерения напряжения существуют специальный измерительный прибор — вольтметр. При включении вольтметра в электрическую цепь необходимо соблюдать два правила: 1. Вольтметр подключается параллельно участку цепи, на котором будет измеряться напряжение; 2.Соблюдаем полярность: “+” вольтметра подключается к “+” источника тока, а “минус” вольтметра – к “минусу” источника тока.

Измерение напряжения на различных участках электрической цепи

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 6Следующая ⇒

Цель работы: измерить напряжение на участке цепи, состоящем из двух последовательно соединённых спи­ралей, и сравнить его с напряжением на конце каждой спирали.

Приборы и материалы: источник тока, спирали-резисторы – 2 шт., вольтметр, ключ, соединительные провода.

 

Тренировочные задания и вопросы

1. Электрическое напряжение – это________________________________________________ _________________________________________________________________________________

2. Формула: ______________________________________________________________________

3. Единица электрического напряжения:        _____________________________________________

4. 1 кВ =___________________В

0,5кВ=__________________В

1 мВ =__________________ В

100мВ = __________________В

5. Как называется прибор, с помощью которого измеряется напряжение? __________________________________________________________________________________

1. Как включается вольтметр в цепь? __________________________________________________
2. Обозначение вольтметра в схеме:

 

1. Как обозначают в электрической схеме?

 

       источник тока –

          

       ключ –

           

      лампочку –     

           

      резистор –      

Ход работы

1. Соберите электрическую цепь по схеме:

  Запишите показания вольтметра:

  U₁= ______________

 

2. Соберите электрическую цепь по схеме:                 3. Соберите электрическую цепь по схеме:

 

Запишите показания вольтметра: U₂=_______      Запишите показания вольтметра: U=______

    Вычислите U₁+U₂= ______________________

     и сравните эту величину c U

                                                                                                       

 

Сделайте вывод.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

       Оценка:______

 

Дата________________    Лабораторная работа № 7

Регулирование силы тока реостатом.

Цель работы: научиться пользоваться реостатом для изме­нения силы тока в цепи.

 

Приборы и материалы: источник тока, ползунковый рео­стат, амперметр, ключ, соединительные провода.

Тренировочные задания и вопросы

1. Для чего предназначен реостат? __________________________________________________________________________________

Почему реостаты изготавливают чаще всего из нике­линовой и константановой проволоки? (См. табл. 8 стр. 105 учебника.)      __________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

3. Какой из реостатов уменьшает силу тока больше и почему? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

4. Обозначение реостата в схеме:  

 

5.

Нарисуйте схему электрической цепи.

 

 

Ход работы

Примечание. Реостат нельзя полностью выводить, так как его сопротивление при этом становится равным 0, в ре­зультате чего может испортиться амперметр.

1.Составьте электрическую цепь согласно рисунку и схеме (зад. 5), поставив реостат на полное сопротивление.

2.Замкните цепь и запишите показания амперметра:       I₁= ____________

Передвиньте ползунок на середину реостата и запишите показания амперметра: I₂= __________

После этого вновь увеличьте сопротивление реостата, запишите показания амперметра: I

3=____

Сделайте вывод, как меняется сила тока при увели­чении сопротивления.

Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

       Оценка:______

Дата______                               Лабораторная работа №8

Измерение сопротивления проводника при помощи амперметра и вольтметра.

Цель работы: научиться измерять сопротивление провод­ника при помощи амперметра и вольтметра. Убедиться на опыте, что сопротивление проводника не зависит от силы тока в нём и напряжения на его концах.

Приборы и материалы: источник тока, исследуемый про­водник (небольшая никелиновая спираль), амперметр, вольтметр, реостат, ключ, соединительные провода.

 

Тренировочные задания и вопросы

1. На каких приборах измеряет вольтметр напряжение?

 

№1-_____________________________________

№2-_____________________________________

№3-_____________________________________

                                                №4-_____________________________________

 

2. Какие ошибки допущены во всех трёх схемах?

№1-____________________________________________________________

   

№2-___________________________________________________________

 

№3-__________________________________________________________

 

 

3. Напишите буквы, которыми обозначаются физические величины и единицы их измерения.

Сила тока ____________________________________________________________________

Напряжение ___________________________________________________________________

Сопротивление ________________________________________________________________

4. 1 Ом – это _____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________

5.Напишите формулу для нахождения электрического сопротивления через силу тока и напряжение:

________________________________________________________________________________

6. По рисунку определите сопротивление лампы по показаниям амперметра и вольтметра:

С_А= _____________________   I=__________________________

 

      C_V =______________________   U=__________________________

 

       R=_______________________________________________________

 

7. Одну и ту же лампу включили в две разные электри­ческие цепи, отличающиеся источниками тока. Найдите сопротивление лампы в 1-ом и 2-ом случае. Сравните их. (Поставьте знак)

                      R₁  R₂                                           

 

 

8. Зависит ли сопротивление от силы тока и напряжения? __________________________ ______________________________________

 

Ход работы

1. Начертите схему цепи.

           

 

2. Соберите цепь по рисунку и схеме. Измерьте силу тока: I₁=___________________

3. К концам исследуемого проводника присоедините вольт­метр и измерьте напряжение:

       U₁= ______________________

 

 

4. С помощью реостата измените силу тока и напряжение и снимите показания с амперметра и вольтметра:

I₂=__________________________ U

2=_____________________________

 

5. Результаты измерений занесите в таблицу.

№опыта	Сила тока I, А	Напряжение U,В	Сопротивление R,OM
1
2

Используя закон Ома, вычислите сопротивление про­водника в первом и втором случае:

       R₁= __________

       R₂=__________

Сделайте вывод о том, зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нём и напряжения на его концах.

Вывод:______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________

           

Оценка:______

 

 

Дата ________________              

­Лабораторная работа №9.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Лабораторные работы по физике, 8 класс

Лабораторная работа 1. Сборка электрической цепи и измерение силы тока на ее различных участках

Оборудование: источник питания, лампочка на подставке, амперметр, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите амперметр. Обратите внимание на знаки «+» и «–» у его зажимов. Перечертите шкалу амперметра (без стрелки) в тетрадь. Определите цену деления прибора.
2. Начертите схему электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных приборов, перечисленных в списке оборудования. Соберите эту цепь. Для этого расположите на столе все приборы в том же порядке, в каком они изображены на схеме, после чего соедините их проводами.
3. Измерьте силу тока в цепи. На шкале амперметра, которая была нарисована в тетради, изобразите стрелку, указывающую соответствующую силу тока. Показания амперметра запишите в тетрадь.
4. Измерьте силу тока на другом участке цепи. Для этого отключите источник питания, переставьте амперметр в другое место цепи и снова включите цепь. Сравните показания амперметра с предыдущим. Сделайте вывод.

Лабораторная работа 2. Измерение напряжения на различных участках цепи

Оборудование: источник питания, вольтметр, лампочка на подставке, резистор, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите вольтметр. Обратите внимание на знаки «+» и «–» у его зажимов. Определите цену деления прибора.
2. Соберите цепь, последовательно соединив источник питания, ключ, лампу и резистор.
3. Измерьте напряжение (U₁ на лампе. Для этого присоедините к зажимам вольтметра два провода, после чего наконечниками этих проводов прикоснитесь к зажимам лампы. Начертите в тетради шкалу вольтметра со стрелкой, указывающей соответствующее напряжение. Показание вольтметра запишите в тетрадь.
4. Измерьте напряжение U₂ на резисторе. Для этого наконечниками проводов, присоединенных к вольтметру, прикоснитесь к зажимам резистора. Снова начертите в тетради шкалу вольтметра, но с новым положением стрелки. Показание вольтметра запишите в тетрадь.
5. Измерьте общее напряжение U на участке цепи, состоящем из лампы и резистора.
6. Начертите в тетради схемы цепи, соответствующие заданиям 3, 4 и 5.
7. Вычислите сумму напряжений U₁ + U₂ и сравните ее с общим напряжением U, которое было измерено ранее. Сделайте вывод.

Лабораторная работа 3. Регулирование силы тока реостатом и измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра

Оборудование: источник питания, реостат, резистор, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Рассмотрите реостат. Установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата является наибольшим и наименьшим.
2. Соберите цепь, соединив последовательно источник питания, амперметр, реостат, резистор и ключ. К зажимам реостата присоедините вольтметр.
3. Изобразите в тетради схему цепи.
4. Плавно перемещая ползунок, измерьте силу тока и напряжение при его трех различных положениях. Рассчитайте сопротивление реостата, соответствующее каждому из этих случаев. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Лабораторная работа 4. Наблюдение действия магнитного поля на ток

Оборудование: штатив с муфтой и лапкой, источник питания, проволочный моток, дугообразный магнит, ключ, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Соберите установку, показанную на рисунке 144, б. Поднеся к проволочному мотку магнит, замкните цепь. Обратите внимание на характер магнитного взаимодействия мотка и магнита.
2. Поднесите к мотку магнит другим полюсом. Как изменился характер взаимодействия мотка и магнита?
3. Повторите опыты, расположив магнит с другой стороны мотка.
4. Расположите проволочный моток между полюсами магнита так, как это показано на рисунке 144, а. Замкнув цепь, наблюдайте явление. Сделайте выводы.

Лабораторная работа 5. Изучение электромагнита

Оборудование: источник питания, электромагнит, реостат, ключ, компас, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Соберите электрическую цепь, соединив последовательно источник питания, катушку электромагнита, реостат и ключ. Замкните цепь и с помощью компаса определите магнитные полюсы катушки.
2. Отодвиньте компас вдоль оси катушки на такое расстояние, на котором действие магнитного поля катушки на стрелку компаса незначительно. Вставьте в катушку железный сердечник и пронаблюдайте действие электромагнита на магнитную стрелку. Сделайте вывод.
3. Измените с помощью реостата силу тока в обмотке электромагнита. Как изменилось действие электромагнита на магнитную стрелку? Пронаблюдав явление, сделайте вывод.

Лабораторная работа 6. Изучение модели электродвигателя

Оборудование: источник питания, модель электродвигателя, соединительные провода.

Указания к выполнению работы

1. Соберите электродвигатель. Найдите в нем якорь, а также магнит, создающий магнитное поле (индуктор). Рассмотрите скользящие контакты (кольца и щетки), с помощью которых электродвигатель подключается к источнику тока.
2. Подключив электродвигатель к источнику тока, приведите якорь двигателя во вращение. Под действием каких сил он начинает вращаться?

Лабораторная работа 7. Измерение фокусного расстояния и оптической силы линзы

Оборудование: собирающая (двояковыпуклая) линза, экран, линейка.

Указания к выполнению работы

1. Расположив линзу между окном и экраном, получите на экране резкое изображение какого-либо удаленного предмета (здания за окном, дерева или, в крайнем случае, окна кабинета, или находящейся как можно дальше от вас осветительной лампы).
2. Измерьте расстояние от линзы до полученного изображения. Это и есть (приблизительно) фокусное расстояние F линзы. Выразите полученный результат в сантиметрах и метрах.
3. Рассчитайте оптическую силу D линзы. В каких единицах она измеряется?

Лабораторная работа 8. Получение изображений с помощью линзы

Оборудование: источник питания, собирающая линза, лампа с колпачком на подставке, ключ, экран, измерительная лента, соединительные провода.

1. Измерьте фокусное расстояние F линзы (см. лабораторную работу 7), после чего рассчитайте удвоенное фокусное расстояние 2F. Результаты измерений и вычислений запишите в тетрадь.
2. Соберите электрическую цепь из лампы, ключа и источника питания. Поместив линзу на середине стола, расположите лампу на таком расстоянии d от нее, которое превышало бы фокусное более чем в 2 раза (d>2F). Перемещая экран, получите на нем резкое изображение контуров прорези, имеющейся в колпачке лампы. Измерьте расстояние f от линзы до изображения.
3. Расположите лампу на таком расстоянии d от линзы, чтобы F < d < 2F. Снова получите на экране резкое изображение контуров прорези в колпачке лампы. Измерьте новое расстояние f от линзы до изображения.
4. Заполните таблицу.

Лабораторная работа 9. Нахождение центра тяжести плоской пластины

Оборудование: плоская картонная фигура произвольной формы, штатив с лапкой и муфтой, пробка, булавка (одностержневая), линейка, отвес (грузик на нити).

Указания к выполнению работы

1. Зажмите пробку в лапке штатива.
2. Проделайте по краям картонной пластины три отверстия.
3. Вставив булавку в одно из отверстий, подвесьте пластину к пробке, закрепленной в лапке штатива (рис. 145).
4. К той же булавке прикрепите отвес.
5. С помощью карандаша отметьте на нижнем и верхнем краях пластины точки, лежащие на линии
6. Сняв пластину, проведите через отмеченные точки прямую линию.
7. Повторите опыт, используя два других отверстия в пластине.
8. Получив точку пересечения трех линий, убедитесь, что она является центром тяжести данной фигуры. Для этого, расположив пластину в горизонтальной плоскости, поместите ее центр тяжести на острие заточенного карандаша.

Лабораторная работа 10. Определение ускорения свободного падения

Оборудование: шарик на нити, штатив с муфтой и кольцом, измерительная лента, часы.

Указания к выполнению работы

1. Решите задачу. Нитяной маятник за время t совершает n колебаний; длина нити равна l. Определите ускорение свободного падения g.
2. Воспользовавшись имеющимся оборудованием, измерьте значения величин, необходимых для определения ускорения свободного падения. Для этого установите на краю стола штатив. К кольцу штатива подвесьте шарик на длинной нити. Шарик при этом должен находиться на расстоянии 3-5 см от пола. Отклоните затем маятник на 5-8 см от положения равновесия и отпустите. Измерьте время t, за которое маятник сделает n = 40 полных колебаний. Длину нити l измерьте с помощью ленты.
3. Воспользовавшись формулой, полученной в начале данной работы, вычислите ускорение свободного падения.
4. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

Учебник по физике: Требования к электрической цепи

Предположим, что вам дали маленькую лампочку, гальванический элемент и оголенный медный провод, и вас попросили найти четыре различных расположения трех элементов, которые привели бы к образованию электрической цепи. цепь, которая зажжет лампочку. Какие четыре устройства приведут к успешному зажиганию лампочки? И, что более важно, что общего у каждой из четырех схем, что привело бы нас к пониманию двух требований к электрической цепи?

Занятие само по себе является стоящим занятием, и если оно не выполнялось ранее, следует попробовать его, прежде чем читать дальше. Как и во многих лабораторных работах, в фактическом участии в работе есть сила, которую нельзя заменить простым чтением о ней. Когда это задание выполняется в классе физики, можно сделать множество наблюдений, наблюдая за классом, полным студентов, стремящихся найти четыре расположения. Следующие устройства часто пробуют и не приводят к зажиганию лампочки.

После нескольких минут попыток, нескольких здоровых смешков и случайных восклицаний о том, как сильно нагревается провод, паре студентов удается зажечь лампочку. В отличие от вышеупомянутых попыток, первая успешная попытка характеризуется созданием полной проводящей петли от положительной клеммы к отрицательной клемме, причем и батарея, и лампочка являются частью петли. Как показано на схеме справа, цоколь лампочки соединяется с положительной клеммой элемента, а провод проходит от ребристых сторон лампочки вниз к отрицательному выводу элемента. Полная проводящая петля сделана с лампочкой, являющейся частью петли. Цепь существует, и заряд течет по всему проводящему пути, зажигая при этом лампочку. Сравните расположение ячейки, лампочки и провода справа с неудачным расположением, показанным выше. В попытке A провод не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке B провод образует петлю, но не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке C вообще нет полного цикла. Попытка D похожа на попытку B тем, что есть петля, но не от положительной клеммы к отрицательной. И в попытке E есть петля, и она идет от положительного вывода к отрицательному; это цепь, но лампочка в нее не входит. ВНИМАНИЕ: Попытка E приведет к тому, что ваши пальцы станут горячими, поскольку вы держите оголенный провод, и заряд начнет течь с высокой скоростью между положительной и отрицательной клеммами.

Анатомия лампочки

Как только одна группа студентов успешно зажжет лампочку, многие другие лабораторные группы быстро последуют ее примеру. Но тогда возникает вопрос, как еще можно расположить ячейку, лампочку и оголенный провод так, чтобы лампочка зажглась. Часто короткий урок анатомии лампочки побуждает лабораторные группы к быстрому открытию одного или нескольких оставшихся устройств.

Лампочка представляет собой относительно простое устройство, состоящее из нити накала, опирающейся на два провода или каким-либо образом прикрепленной к ним. Провода и нить накала представляют собой проводящие материалы, которые позволяют заряду течь по ним. Один провод подключается к ребристым сторонам лампочек. Другой провод подключается к нижнему основанию лампочки. Ребристая кромка и нижняя часть разделены изоляционным материалом, который предотвращает прямой поток заряда между нижней частью и ребром. Единственный путь, по которому заряд может пройти от ребристого края к нижнему основанию или наоборот, — это путь, который включает провода и нить накала. Заряд может либо войти в ребристую кромку, пройти через нить и выйти из нижнего основания; или он может войти в нижнее основание, пройти через нить и выйти через ребристый край. Таким образом, есть две возможные точки входа и две соответствующие точки выхода.

Успешный способ зажечь лампочку, как показано выше, заключался в том, чтобы поместить нижний цоколь лампочки на положительную клемму и соединить ребристый край с отрицательной клеммой с помощью провода. Любой заряд, который входит в лампочку через нижний цоколь, выходит из лампочки в том месте, где провод соприкасается с ребристым краем. Тем не менее, нижняя часть не обязательно должна быть частью лампочки, которая касается положительной клеммы. Лампа загорится так же легко, если ребристый край поместить сверху положительной клеммы, а нижний цоколь соединить с отрицательной клеммой с помощью провода. Последние две схемы, которые приводят к зажжению лампочки, включают в себя размещение лампочки на отрицательном выводе ячейки либо путем контакта с ним ребристым краем, либо с нижним основанием. Затем провод должен соединить другую часть лампочки с положительным полюсом ячейки.

 

Требование замкнутого проводящего пути

Для создания электрической цепи необходимо выполнить два требования. Первый отчетливо демонстрируется вышеописанной активностью. Должен быть замкнутый проводящий путь, идущий от положительной клеммы к отрицательной клемме. Недостаточно просто замкнутой проводящей петли; сама петля должна простираться от положительного вывода до отрицательного вывода гальванического элемента. Электрическая цепь похожа на водяную цепь в аквапарке. Течение заряда по проводам аналогично течению воды по трубам и по горкам в аквапарке. Если труба забита или сломана так, что вода не может полностью пройти через контур , то подача воды скоро прекратится. В электрической цепи все соединения должны быть выполнены из проводящих материалов, способных нести заряд. По мере продолжения эксперимента с ячейкой, лампочкой и проводом некоторые студенты изучают способность различных материалов нести заряд, вставляя их в свою цепь. Металлические материалы являются проводниками и могут быть вставлены в цепь, чтобы успешно зажечь лампочку. С другой стороны, бумага и пластик обычно являются изоляционными материалами, и их введение в цепь будет препятствовать потоку заряда до такой степени, что ток прекратится, и лампочка больше не загорится. Должна быть замкнутая проводящая петля от положительного к отрицательному выводу, чтобы установить цепь и иметь ток.

Поняв это первое требование к электрической цепи, становится ясно, что происходит, когда перестает работать лампочка накаливания в настольной или торшерной лампе. Со временем нить накаливания лампочки становится слабой и ломкой, часто может порваться или просто ослабнуть. Когда это происходит, цепь размыкается и замкнутого проводящего контура больше не существует. Без замкнутого проводящего контура не может быть ни цепи, ни потока заряда, ни зажженной лампочки. В следующий раз, когда вы найдете сломанную лампочку в лампе, смело извлеките ее и осмотрите нить накала. Часто встряхивание снятой лампы вызывает дребезжание; нить накала, вероятно, упала с опорных стоек, на которых она обычно опирается на дно стеклянного шара. При встряхивании вы услышите, как нить ударяется о стеклянный шар.

 

Требование к источнику энергии

Второе требование к электрической цепи, которое является общим для каждой из успешных попыток, продемонстрированных выше, заключается в том, что должна быть разность электрических потенциалов на двух концах схема. Чаще всего это достигается с помощью гальванического элемента, набора элементов (например, батареи) или какого-либо другого источника энергии. Важно, чтобы был какой-то источник энергии, способный увеличивать электрическую потенциальную энергию заряда по мере его движения от терминала с низкой энергией к терминалу с высокой энергией. Как обсуждалось в Уроке 1, для перемещения положительного пробного заряда против электрического поля требуется энергия. Применительно к электрическим цепям движение положительного пробного заряда через ячейку от клеммы с низкой энергией к клемме с высокой энергией представляет собой движение против электрического поля. Это движение заряда требует, чтобы над ним была совершена работа, чтобы поднимите его к терминалу более высокой энергии. Электрохимическая ячейка выполняет полезную роль подачи энергии для выполнения работы над зарядом, чтобы накачать его или переместить через ячейку от отрицательного вывода к положительному. Таким образом, ячейка создает разность электрических потенциалов на двух концах электрической цепи. (Концепция разности электрических потенциалов и ее применение к электрическим цепям подробно обсуждались в Уроке 1. )

В бытовых цепях энергия подается местной коммунальной компанией, которая отвечает за то, чтобы горячая и нейтральная пластины в распределительной коробке вашего дома всегда имели разность электрических потенциалов около 110 Вольт для 120 вольт (в США). В типичной лабораторной работе гальванический элемент или группа элементов (например, батарея) используются для установления разности электрических потенциалов на двух концах внешней цепи около 1,5 В (один элемент) или 4,5 В (три элемента пакет). Часто проводят аналогии между электрическим контуром и водяным контуром в аквапарке или аттракционом на американских горках в парке развлечений. Во всех трех случаях есть что-то, что движется по полному циклу, то есть по контуру. И во всех трех случаях важно, чтобы схема включала участок, в котором энергия передается воде, каботажному судну или заряду для его перемещения в гору против естественного направления движения от низкой потенциальной энергии к высокой потенциальной энергии. В аквапарке есть водяной насос, который перекачивает воду с уровня земли на вершину горки. Поездка на американских горках имеет цепь с приводом от двигателя, которая несет поезд горок от уровня земли до вершины первой капли. А в электрической цепи есть гальванический элемент, батарея (группа элементов) или какой-либо другой источник энергии, который перемещает заряд с уровня земли (отрицательный полюс) на положительный полюс. Постоянная подача энергии для перемещения заряда от клеммы с низкой энергией и низким потенциалом к ​​клемме с высокой энергией и высоким потенциалом позволяет поддерживать непрерывный поток заряда.

Устанавливая эту разницу в электрическом потенциале, заряд может течь вниз по внешней цепи. Это движение заряда естественно и не требует энергии. Подобно движению воды в аквапарке или катанию на американских горках в парке развлечений, движение вниз по склону естественно и не требует энергии из внешнего источника. Именно разница в потенциале — будь то гравитационный потенциал или электрический потенциал — заставляет воду, каботажное судно и заряд двигаться. Эта разность потенциалов требует ввода энергии из внешнего источника. В случае электрической цепи одним из двух требований для создания электрической цепи является источник энергии.

 

 

В заключение, есть два требования, которые должны быть выполнены для создания электрической цепи. Требования:

1. Должен быть источник энергии, способный выполнять работу за счет заряда, чтобы переместить его из места с низкой энергией в место с высокой энергией и, таким образом, установить разность электрических потенциалов на двух концах внешней цепи.
2. Во внешней цепи должна быть замкнутая проводящая петля, которая тянется от положительной клеммы с высоким потенциалом к ​​отрицательной клемме с низким потенциалом.

 

 

Проверьте свое понимание

1. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то …

.. . батарея была бы аналогична ____.

… положительная клемма аккумулятора аналогична ____.

… ток будет аналогичен ____.

… плата будет аналогична ____.

… разность электрических потенциалов аналогична ____.

Выбор:

А. давление воды	B. галлонов воды, стекающей по горке в минуту
С. вода	D. нижняя часть слайда
Е. водяной насос	F. верхняя часть слайда

 

 

2. Используя свое понимание требований к электрической цепи, определите, будет ли проходить заряд через следующее расположение элементов, лампочек, проводов и переключателей. Если потока заряда нет, то объясните почему.

а.	б.
Расход заряда: да или нет? Объяснение:	Расход заряда: да или нет? Объяснение:
в.	д.
Расход заряда: да или нет? Объяснение:	Расход заряда: да или нет? Объяснение:

 

3. На схеме справа показана лампочка, подключенная к автомобильному аккумулятору на 12 В. Показаны клеммы + и -.

а. По мере того, как положительный заряд движется через батарею от D к A, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии внутри батареи — это ______ (+, -) клемма.

б. Когда положительный заряд перемещается по внешней цепи от A к D, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии во внешней цепи находится ближе всего к клемме ______ (+, -).

с. Используйте знаки >, < и =, чтобы сравнить электрический потенциал (В) в четырех точках цепи.

В _А В _В В _С В _D

 

 

4. В фильме « Танго и Кэш » Курт Рассел и Сильвестр Сталлоне сбегают из тюрьмы, спрыгнув с высокой стены по воздуху на высоковольтную линию электропередач. Перед прыжком Сталлоне возражает против этой идеи, говоря Расселу: «Мы собираемся поджариться». Рассел отвечает: «Вы не изучали физику в средней школе, не так ли. Пока вы касаетесь только одного провода и ваши ноги не касаются земли, вас не ударит током». Это правильное утверждение?

 

Следующий раздел:

Перейти к следующему уроку:

цепей: один путь к электричеству – Урок

(4 рейтинга)

Нажмите здесь, чтобы оценить

Quick Look

Уровень: 4 (3-5)

Необходимое время: 45 минут

Зависимость урока: Нет

Тематические области: Физические науки

Ожидаемые характеристики NGSS:

4-ПС3-2

---

Доля:

TE Информационный бюллетень

Резюме

Учащиеся начинают понимать явление электричества, изучая схемы. Студенты используют основную дисциплинарную идею использования доказательств для построения объяснения, поскольку они узнают, что движение заряда по цепи зависит от сопротивления и расположения компонентов цепи. Студенты также изучают основные дисциплинарные идеи и сквозные концепции энергии и передачи энергии в контексте энергии от батареи. В одном связанном практическом упражнении учащиеся строят и исследуют характеристики последовательных цепей. В другом упражнении учащиеся проектируют и строят фонарики.

Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).

Инженерное подключение

Принципиальная схема — это язык электротехнического проектирования и инженерии. Эти диаграммы представляют собой карты, которые каждый может прочитать, чтобы увидеть, как построить схему. Когда инженеры проектируют или строят любую электрическую цепь, они либо создают новую принципиальную схему, либо используют существующую. Интерпретация принципиальных схем является важным навыком для инженеров-электриков и многих других специалистов. После создания эти электрические цепи используются для освещения наших домов, питания компьютеров, автомобилей и почти всех современных устройств, использующих электричество.

Цели обучения

После этого урока учащиеся должны уметь:

• Описать, как изменяется ток в последовательной цепи при добавлении или удалении лампочки или батареи из цепи
• Поймите, что химическая энергия в батарее преобразуется в электрическую энергию в цепи, которая преобразуется в тепловую энергию и свет в электрической лампочке. Кроме того, звуковая энергия может быть получена из электричества с помощью движущегося диффузора динамика. В этом примере электричество преобразуется в механическое движение (для перемещения динамика), которое затем производит звуковую энергию в виде движущихся воздушных волн.
• Опишите связи между представлениями схемных символов.
• Найдите напряжение последовательно соединенных батарей путем суммирования напряжений отдельных батарей.

Образовательные стандарты

Каждый урок или занятие TeachEngineering связано с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.

Все более 100 000 стандартов K-12 STEM описаны в TeachEngineering собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).

В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. , по штатам; внутри источника по типу; напр. , естествознание или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .

NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука

Ожидаемая производительность NGSS
4-ПС3-2. Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. (4 класс) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS:
Научная и инженерная практика	Ключевые дисциплинарные идеи	Концепции поперечного сечения
Используйте доказательства (например, измерения, наблюдения, закономерности) для построения объяснения. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!	Энергия может перемещаться с места на место посредством перемещения объектов или посредством звука, света или электрического тока. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Свет также переносит энергию с места на место. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрических токов, которые затем можно локально использовать для создания движения, звука, тепла или света. Токи могли быть созданы для начала путем преобразования энергии движения в электрическую энергию. Соглашение о примирении: Спасибо за ваш отзыв!	Энергия может передаваться различными способами и между объектами. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв!

Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии – технология

• Энергия приходит в разных формах. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

• Объясните, как могут существовать различные отношения между технологией и инженерией и другими областями контента. (Оценки 3 – 5) Подробнее

  Посмотреть согласованную учебную программу

  Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!

ГОСТ

Предложите выравнивание, не указанное выше

Какое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?

Подписывайся

Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!

PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.

Больше учебных программ, подобных этому

Урок средней школы

Цепи

Студенты знакомятся с несколькими ключевыми понятиями электронных схем. Они узнают о некоторых физических принципах схем, ключевых компонентах схем и их распространенности в наших домах и повседневной жизни.

Схемы

Высший элементарный урок

Параллельная схема и закон Ома: много путей для электричества

Студенты изучают состав и практическое применение параллельных схем по сравнению с последовательными схемами. Учащиеся проектируют и строят параллельные цепи, исследуют их характеристики и применяют закон Ома.

Параллельная схема и закон Ома: много путей для электричества

Высший элементарный урок

Электроны в движении

Учащиеся узнают о текущем электричестве и необходимых условиях для существования электрического тока. Учащиеся строят простую электрическую цепь и гальванический элемент, чтобы понять, что такое напряжение, сила тока и сопротивление.

Электроны в движении

Деятельность средней школы

Сила еды

Студенты представляют, что они застряли на острове и должны создать максимально яркий свет с помощью скудных запасов, которые у них есть под рукой, чтобы привлечь внимание спасательного самолета. В небольших группах учащиеся создают схемы, используя предметы из своих «наборов для выживания», чтобы создать максимальное напряжение, измеряемое…

Сила еды

Предварительные знания

Аккумулятор, простая схема, ток, электричество, сопротивление, напряжение, ток

Введение/Мотивация

Рисунок 1. Схема простой цепи.

Copyright

Copyright © 2012 Карли Самсон, Колорадский университет в Боулдере

Спросите учащихся, была ли у них когда-нибудь электронная игра или игрушка, для которых требовались батарейки? (Многие ответят да.) Спросите, сколько батареек нужно игре или игрушке? (Возможные ответы: одна, две, три или четыре батарейки.) Попросите учащихся провести мозговой штурм, почему для некоторых электронных игр или игрушек требуется больше батареек, чем для других игр или игрушек? (Возможные ответы: Некоторым игрушкам нужно больше энергии, некоторым играм нужно больше электричества. ) Три батарейки АА, соединенные «последовательно», могут обеспечить большее напряжение, чем одна батарейка АА. Это связано с тем, что химическая энергия в батарее преобразуется в электрическую энергию в цепи, и в цепи с тремя батареями AA «последовательно» доступно больше химической энергии, чем в цепи только с одной батареей AA. Электрические цепи, как и батареи, могут быть «последовательными» или «параллельными». На сегодняшнем уроке мы узнаем, что такое «последовательно» и «параллельно».

Откуда инженеры-электрики узнают, сколько батареек необходимо для работы электронной игры или игрушки? Один из способов, которым они могут определить необходимое напряжение и ток, — это создать карту цепи. Инженеры-электрики могут использовать карту или принципиальную схему , чтобы определить, сколько энергии требуется устройству для работы.

Спросите учащихся, почему в одних устройствах используются батареи, а в других – настенная розетка? (Ответ: Батареи производят ток другого типа, чем стенная розетка. ) Ток, исходящий от батареи, называется постоянный ток (постоянный ток). Ток, который поступает из настенной розетки в наших домах или школах, называется переменным током (переменный ток). Объясните учащимся, что многие телевизоры, компьютеры, DVD-плееры и стереосистемы имеют аппаратное обеспечение (оборудование) внутри устройства, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC) для работы устройства.

Предыстория урока и концепции для учителей

Что такое электрические схемы?

Принципиальные схемы — это графические изображения цепей или электрических устройств. Каждый компонент схемы имеет соответствующий стандартный символ (см. рис. 2). При рисовании эти символы соединяются вместе, чтобы показать конструкцию цепи; полученная диаграмма представляет собой карту, которую любой может прочитать, чтобы увидеть, как построить схему. По сути, принципиальная схема — это язык электрического проектирования и инженерии. Когда инженеры проектируют или строят любую электрическую цепь, они либо создают, либо используют существующую принципиальную схему. Интерпретация принципиальных схем является важным навыком для инженеров-электриков и многих других инженеров.

Рис. 2. Набор символов, иллюстрирующих принципиальную схему.

Copyright

Copyright © Дарья Котис-Шварц, Лаборатория ITL, Колорадский университет в Боулдере, 2004.

Провода, имеющие очень низкое сопротивление, представлены прямыми или угловыми линиями, соединяющими электрические компоненты. Резистор — это устройство, используемое для регулирования силы тока в цепи. Существует множество различных резисторов с сопротивлением от нескольких Ом до миллионов Ом. Резистор обозначен зигзагообразной линией. Существуют различные способы представления лампочки в цепи. В этом блоке символ лампочки, используемый для обозначения лампочки, представляет собой круг с «х», как показано на рисунке 2. Ячейка или электрохимическая ячейка представлена ​​двумя линиями разной длины, расположенными перпендикулярно проводной линии, чтобы показать, что между положительной и отрицательной клеммами есть напряжение; более короткая линия – это отрицательный полюс аккумулятора. Аккумулятор состоит из нескольких ячеек. Обратите внимание, что символ батареи выглядит как две ячейки подряд или последовательно. Символ переключателя показывает, что электрическое соединение может быть разомкнуто и замкнуто на контакте.

Чтобы нарисовать принципиальную схему существующей последовательной цепи, нарисуйте схему цепи и соответствующий символ по мере того, как вы сталкиваетесь с каждым элементом цепи. Хотя провода в цепи обычно изогнуты, рисуйте их на принципиальной схеме либо в виде прямых линий, либо в виде угловатых изогнутых линий.

Как электрические элементы соединяются в цепи?

В цепях можно использовать множество компонентов: батарейки, лампочки, провода и выключатели. Части цепи могут быть соединены двумя различными способами. Когда они соединены таким образом, что между ними имеется единственный проводящий путь, говорят, что они соединены 9.0031 в сериале. Цепь слева на рисунке 3 показывает два последовательно соединенных резистора. Когда элементы схемы соединены через общие точки, так что через цепь проходит более одного проводящего пути, они соединяются параллельно . Схема справа на рисунке 3 показывает два резистора, включенных параллельно. Обратитесь к упражнению «Лампочки и батареи в ряд», чтобы учащиеся попрактиковались в построении собственных цепей из нескольких компонентов. Типичное электрическое устройство состоит из множества небольших последовательных и параллельных частей. Как правило, только очень простые схемы могут быть полностью соединены последовательно. Рис. 3. Два резистора последовательно (слева) и два резистора параллельно (справа).

Copyright

Copyright © 2012 Карли Самсон, Университет Колорадо в Боулдере

Закон Ома и последовательные цепи

Закон Ома — это фундаментальное математическое уравнение, описывающее взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением. Фактически, закон Ома определяет сопротивление: R = V/I, где R = сопротивление элемента цепи, V = общее напряжение, подаваемое в цепь источником питания (например, батареей), а I = ток через цепь. схема. Уравнение можно изменить (V = I * R), чтобы предсказать падение напряжения на элементе цепи с известным сопротивлением и известным током, проходящим через него. Напряжение, подаваемое на цепь, В, и полное падение напряжения по всей цепи, В _T должны быть равны и противоположны. Это означает, что V + V _T = 0. Общее падение напряжения в цепи равно: I*R _T = V _T , где R _T — полное сопротивление в цепи. Мы рассмотрим, как найти общее сопротивление, R _T , в этом уроке для последовательных цепей и в следующем уроке и упражнениях в этом разделе для цепей с параллельными элементами.

Последовательная цепь и схема ее согласования показаны на рис. 4. Поскольку существует только один путь для движения заряда по цепи, ток во всей цепи одинаков. По мере того как электроны движутся по цепи, их потоку сопротивляется каждая лампочка, так что общее сопротивление движению заряда равно сумме всех сопротивлений на пути. Из закона Ома (записанного в виде I=V/R) мы знаем, что общий ток равен напряжению, деленному на общее сопротивление. На каждой лампочке есть падение напряжения. Сумма падений напряжения равна напряжению источника питания, которым в данном случае является батарея. Поскольку ток одинаков во всей последовательной цепи, падение напряжения на каждой лампочке прямо пропорционально сопротивлению этой лампочки (путем преобразования уравнения закона Ома, V = I * R).

Рис. 4. Последовательная цепь (слева) и соответствующая принципиальная схема (справа).

Copyright

Copyright © Joe Friedrichsen, Программа и лаборатория ITL, Колорадский университет в Боулдере, 2003.

Когда батареи соединены последовательно, общее напряжение равно сумме напряжений каждой батареи. Таким образом, если мы создадим цепь с тремя последовательно соединенными батареями по 1,5 В в качестве источника напряжения, общее напряжение составит 4,5 В, как показано на рисунке 5. Вот как производители батарей изготавливают батареи с более высоким напряжением; они просто соединяют несколько батарей (одинакового потенциала) вместе последовательно.

Рисунок 5. Когда батареи соединены последовательно, общее напряжение равно сумме напряжений каждой батареи.

Copyright

Copyright © 2012 Карли Самсон, Колорадский университет в Боулдере

В чем разница между постоянным и переменным током?

Постоянный ток или постоянный ток относится к движению заряда в цепи только в одном направлении. Батареи, фотогальванические элементы и некоторые генераторы обеспечивают постоянный ток. Например, в фонарике с батарейным питанием электроны покидают отрицательную клемму батареи и движутся по цепи фонарика к положительной клемме. Предложите учащимся собрать свой собственный фонарик с помощью задания «Освети свой путь: придумай-собери серийный фонарик». Многие бытовые портативные устройства работают на постоянном токе. Предложите учащимся применить свои знания о таких устройствах для разработки и создания собственной игрушки в упражнении «Собери игрушку».

В переменном или переменном токе электроны перемещаются взад и вперед по цепи. Из-за этого электроны перемещаются лишь на небольшое расстояние вокруг относительно фиксированного положения в цепи. Хотя генераторы переменного и постоянного тока похожи, было доказано, что переменный ток является более эффективным способом передачи электроэнергии. Всякий раз, когда вы подключаете электрическое устройство к настенной розетке, вы используете переменный ток. Направление тока меняется, потому что на электростанции меняется направление напряжения. В США мы используем ток, который меняет направление 60 раз в секунду, называемый током с частотой 60 герц.

Связанные виды деятельности

• Лампочки и батареи в ряд. Учащиеся строят и модифицируют последовательные схемы.

  Посмотреть это действие на YouTube

• Light Your Way: Design-Build a Series Circuit Flashlight — Учащиеся проектируют и собирают работающие фонарики.

  Посмотреть это действие на YouTube

• Создание мастерской по производству игрушек. Учащиеся применяют воображение и процесс инженерного проектирования для проектирования и создания игрушек с движущимися частями.

  Посмотреть это действие на YouTube

Закрытие урока

На классной доске нарисуйте пример последовательной цепи, включающей несколько компонентов (например, см. рис. 4). Качественно сравните ток и напряжение на разных участках цепи. Попросите учащихся сравнить силу тока в трех последовательно соединенных лампочках с возрастающим сопротивлением. (Ответ: ток одинаков во всей последовательной цепи.) Затем сравните напряжение на каждой из этих трех лампочек. (Ответ: напряжение падает, когда сталкивается с сопротивлением лампочки, поэтому первая лампочка будет иметь наибольшее напряжение, а каждая последующая лампочка будет испытывать меньшее напряжение.) Что происходит с общим напряжением, когда батареи соединены последовательно? (Ответ: общее напряжение равно сумме напряжений каждой батареи.)

Рисунок 4. Схема последовательной цепи, показывающая провод, три лампочки, батарею и выключатель.

Copyright

Copyright © Joe Friedrichsen, Программа и лаборатория ITL, Колорадский университет в Боулдере, 2003.

Словарь/Определения

переменный ток: электрический ток, который через равные промежутки времени меняет направление на противоположное. Сокращенно АС.

принципиальная схема: графическое представление цепи с использованием стандартных символов для представления каждого компонента цепи.

постоянный ток: электрический ток только в одном направлении. Сокращенно ДК.

перенос энергии: движение энергии внутри системы. Может включать преобразование одного вида энергии в другой (с некоторыми потерями). Соответствующие примеры включают электричество для движения (вентилятор), электричество для света и тепла (лампочка) и электричество для звука и движения (звуковая система).

нагрузка: Устройство или сопротивление устройства, на которое подается электричество.

параллельная цепь: Электрическая цепь, имеющая более одного проводящего пути.

резистор: Устройство, используемое для управления током в электрической цепи путем создания сопротивления.

последовательная цепь: Электрическая цепь, обеспечивающая один проводящий путь, так что ток проходит через каждый элемент по очереди без разветвления.

Оценка

Оценка перед уроком

Вопрос для обсуждения: Запрашивать, объединять и обобщать ответы учащихся:

• Почему в одних устройствах используются аккумуляторы, а в других — настенная розетка? (Ответ: Батареи производят ток другого типа [DC], чем настенная розетка [AC])

Оценка после внедрения

Голосование: Задайте вопрос “верно/неверно” и предложите учащимся проголосовать, подняв большой палец вверх за ответ “правда” и опустив палец за ответ “ложь”. Подсчитайте голоса и запишите итоги на доске. Дайте правильный ответ.

• Верно или неверно: Три батареи типа АА, соединенные «последовательно», обеспечивают большее напряжение, чем одна батарея типа АА. (Ответ: Верно.)
• Верно или неверно: батареи могут быть «последовательно» или «параллельно». (Ответ: Верно.)
• Верно или неверно: инженеры-электрики используют принципиальную схему, чтобы определить, какая мощность требуется устройству для работы. (Ответ: Верно.)
• Верно или неверно: батареи производят ток того же типа, что и настенная розетка. (Ответ: Неверно. Батареи производят ток другого типа [DC], чем настенная розетка [AC].)
• Верно или неверно: Ток, поступающий от батареи, называется переменным током. (Ответ: Неверно. Ток, выходящий из настенной розетки в наших домах или школах, называется переменным током [AC]. Батареи — это постоянный ток [DC].)
• Верно или неверно: (Звуковая энергия может быть получена с помощью электричества или ударов по столу? Ответ: Верно, электрические источники, такие как батареи, могут питать небольшие динамики, а ваша рука может создавать звуковые волны, ударяясь о твердую поверхность стола.)

Оценка итогов урока

Краткий опрос: Дайте учащимся лист бумаги и попросите их записать ответы на следующие три вопроса.

• Что вам больше всего понравилось на уроке?
• Что можно сделать лучше?
• Что нового вы узнали, чего не знали раньше?

Пронумерованные головы: Пусть учащиеся каждой команды выберут номера (или номера), чтобы у каждого члена был свой номер. Задайте учащимся приведенные ниже вопросы (при желании укажите сроки их решения). Члены каждой команды должны вместе работать над вопросом. Все в команде должны знать ответ. Вызов номера наугад. Учащиеся с этим числом должны поднять руки, чтобы ответить на вопрос. Если не все учащиеся с таким номером поднимают руки, дайте командам поработать еще немного. Спросите у студентов:

• Если вы удалите одну лампочку из последовательной цепи с тремя лампочками, цепь станет (n) _________ цепью. Открытый или закрытый? (Ответ: Открыто.)
• Что произойдет с другими лампочками в последовательной цепи, если одна лампочка перегорит? (Ответ: Они все уходят.)
• Когда в последовательную цепь добавляется больше лампочек, каждая лампа становится _____________. Ярче или тусклее? (Ответ: Диммер.)
• При последовательном соединении аккумуляторов напряжение на них ____________. Увеличивается, уменьшается или остается прежним? (Ответ: Увеличивается.)
• Нарисуйте принципиальную схему последовательной цепи с двумя батареями и тремя лампочками. (Ответ: это должно выглядеть так, как показано на рис. 4, с заменой переключателя второй батареей.)

Гонка по рисованию фигур: Напишите на доске символы схемы. Разделите класс на команды по четыре человека, вычеркнув номер каждого члена команды, чтобы у каждого был свой номер, от одного до четырех. Назовите номер, и пусть учащиеся с этим номером бегут к доске, чтобы нарисовать правильную принципиальную схему. Поставьте балл той команде, чей товарищ по команде первым закончит рисунок правильно. Попросите учащихся нарисовать принципиальные схемы следующего:

• Последовательная схема с одной батареей и двумя лампочками
• Последовательная цепь с двумя батареями, одной лампочкой и одним выключателем
• Последовательная цепь с одной батареей, одной лампочкой и одним резистором
• Последовательная цепь с тремя батареями, двумя лампочками и двумя резисторами
• Последовательная цепь с одной батареей, двумя резисторами, двумя лампочками и одним выключателем
• Последовательная цепь с тремя батареями, четырьмя лампочками и одним выключателем
• Последовательная цепь с одной батареей, тремя переменными лампами и резисторами и одним выключателем

Домашнее задание/самостоятельная практика:

• Предложите учащимся подсчитать количество трансформаторов в их домах. Дополнительную информацию о трансформерах см. в разделе «Дополнительные занятия к уроку».

Расширение урока

Исследуйте историю и развитие фонарика. В Музее фонариков есть много фотографий старинных фонариков и портативных световых приборов по адресу: http://www.flashlightmuseum.com/.

Узнайте о трансформаторах: трансформатор — это электрическое устройство, используемое для преобразования мощности переменного тока с определенным уровнем напряжения в мощность переменного тока с другим напряжением, но с той же частотой. Значительное количество энергии теряется при передаче энергии по распределительной сети. Дополнительная энергия потребляется в трансформаторах на подстанциях. Для многих бытовых электронных устройств требуются трансформаторы, которые всегда включены и потребляют энергию, даже если этим электрическим устройством никто не пользуется.

• Предложите учащимся подсчитать количество трансформаторов, которые есть у них дома . Трансформаторы могут быть подключены к компьютерам, принтерам, сканерам, динамикам, автоответчикам, беспроводным телефонам, зарядным устройствам для мобильных телефонов, электрическим отверткам, электродрелям, радионяням, модемам и видеокамерам. Трансформеров не всегда легко узнать; Очевидные трансформаторы выглядят как большие коробки (обычно того же цвета, что и шнур), прикрепленные к концу шнура в том месте, где вы подключаете устройство к электрической розетке.
• Если вы прикасаетесь к трансформатору, и он теплый, вы чувствуете, что электрическая энергия превращается в тепловую (впустую). Предложите учащимся подсчитать количество энергии, ежегодно теряемой трансформаторами в их доме. . Потребляемая мощность невелика — порядка 1-5 ватт на трансформатор, но складывается. Допустим, у вас есть пять трансформаторов, каждый из которых потребляет по 5 Вт. Это означает, что 25 Вт постоянно тратятся впустую. Если в вашем районе киловатт-час стоит 10 центов, это означает, что вы тратите 10 центов на каждые 1000 ватт-часов/25 ватт = 40 часов. В году 8760 часов, поэтому 8760 часов/40 часов = 21,9 доллара.0 каждый год.
• Предложите учащимся подсчитать общее количество энергии, расходуемой трансформаторами по всей стране . В Америке 100 миллионов семей. Если каждое домашнее хозяйство тратит на эти трансформаторы 25 ватт, то это 2,5 миллиарда ватт. При цене 10 центов за киловатт-час это составляет 2 500 000 000 ватт/1000 ватт или 250 000 долларов в час. Это 2 190 000 000 долларов США (2 миллиарда долларов США), потраченных впустую каждый год.

использованная литература

Берг, Эрик. Старший инженер-механик, Колорадская горная школа, «Как работает трансформатор?» http://www.physlink.com/ По состоянию на 28 апреля 2004 г.

Хьюитт, Пол Г. Концептуальная физика . 8-е издание. Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Addison Publishing Co., 1998. Ралофф, Джанет. «Должны ли мы выдернуть вилку?» Новости науки. 25 октября 1997 г.

Ропейк, Дэвид. MSNBC – Как энергосистема питает континент . 23 января 2001 г. Новости MSNBC. http://www.msnbc.msn.com/id/3077316/ns/technology_and_science-science/t/how-grid-powers-continent/#.T4M6w_WfzTo По состоянию на 7 апреля 2004 г.

Шнайдер, Стюарт. Музей фонарей . Wordcraft.net. По состоянию на 7 апреля 2004 г.

Зильберман, Стив. Wired News: Готовимся к электросети . 14 июня 2001 г. Журнал Wired. www.wired.com По состоянию на 7 апреля 2004 г.

Авторские права

© 2004 Регенты Университета Колорадо

Авторы

Сочитл Замора Томпсон; Сэйбер Дюрен; Джо Фридрихсен; Дарья Котыс-Шварц; Малинда Шефер Зарске; Дениз В. Карлсон; Карли Самсон

Программа поддержки

Комплексная программа преподавания и обучения, Инженерный колледж Колорадского университета в Боулдере

Благодарности

Содержание этой учебной программы цифровой библиотеки было разработано в рамках грантов Фонда улучшения послесреднего образования (FIPSE), Министерства образования США и Национального научного фонда (грант GK-12 № 0338326). Однако это содержание не обязательно отражает политику Министерства образования или Национального научного фонда, и вы не должны исходить из того, что оно одобрено федеральным правительством.

Последнее изменение: 30 апреля 2021 г.

Открытые учебники | Siyavula

Загрузите наши открытые учебники в различных форматах, чтобы использовать их так, как вам удобно. Нажмите на обложку каждой книги, чтобы увидеть доступные для загрузки файлы на английском и африкаанс. Лучше, чем просто бесплатные, эти книги также имеют открытую лицензию! См. различные открытые лицензии для каждой загрузки и пояснения к лицензиям в нижней части страницы.

Математика

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • 7A PDF (CC-BY-ND)
        • 7B PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • 7A PDF (CC-BY-ND)
        • 7B PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • 8A PDF (CC-BY-ND)
        • 8B PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • 8A PDF (CC-BY-ND)
        • 8B PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • 9A PDF (CC-BY-ND)
        • 9B PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • 9A PDF (CC-BY-ND)
        • 9B PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)

Наука

• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY-ND)
        • ePUB (CC-BY)

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 7А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 7Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 7А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 7Б

        • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 8А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 8Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 8А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 8Б

        • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 9А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 9Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 9А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 9Б

        • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 4А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 4Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 4А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 4Б

        • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 5А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 5Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 5А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 5Б

        • PDF (CC-BY-ND)
• • Читать онлайн

  • Учебники

  • Пособия для учителей

    • Английский

      • Класс 6А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Класс 6Б

        • PDF (CC-BY-ND)

    • Африкаанс

      • Граад 6А

        • PDF (CC-BY-ND)

      • Граад 6Б

        • PDF (CC-BY-ND)

Лицензирование наших книг

Лучше, чем просто бесплатные, эти книги также распространяются по открытой лицензии! Один и тот же контент, но разные версии (фирменные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.