МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ Профессия 21.01.01 Оператор нефтяных и газовых скважин Форма обучения: очная



Депобразования и молодежи Югры
бюджетное учреждение профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Мегионский политехнический колледж»
(БУ «Мегионский политехнический колледж»)





МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ
ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ


Профессия 21.01.01 Оператор нефтяных и газовых скважин
Форма обучения: очная














Мегион, 2015



Депобразования и молодежи Югры
бюджетное учреждение профессионального образования
Ханты-Мансийского автономного округа – Югры
«Мегионский политехнический колледж»
(БУ «Мегионский политехнический колледж»)







МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ

Профессия 21.01.01 Оператор нефтяных и газовых скважин
Форма обучения: очная

























Мегион, 2015





Учебное пособие по дисциплине Электротехника разработано в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом среднего профессионального образования (далее – ФГОС СПО) п по профессии 21.01.01 Оператор нефтяных и газовых скважин

Составитель:
Магомедов Абдул Маграмович, преподаватель физики, технической механики и электротехники

Рассмотрено и одобрено на заседании цикловой методической комиссией естественнонаучных дисциплин, протокол № 1 от « » __________ 2015 г.











































ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

В образовательном процессе по дисциплине «Электротехника» наряду с теоретическим обучением значительное место отводится лабораторным и практическим работам. Правильное сочетание теоретических знаний с практикой выполнения лабораторных и практических работ обеспечивает высокое качество подготовки специалистов.
Настоящие методические указания представляют собой руководство по выполнению лабораторных и практических работ, составленное в соответствии с программой дисциплины «Электротехника» для основной профессиональной образовательной программы ПО специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств
(по отраслям).
Методические указания содержат общие указания по сборке электрических схем, методике измерений и обработке результатов экспериментов. В каждом описании лабораторной работы значительное внимание уделено четкой формулировке программы лабораторной работы, порядку ее выполнения. Кроме того, описания лабораторных работ содержат контрольные вопросы, необходимые для подготовки к защите.
Методические указания предназначены для обучающихся по специальности 15.02.07 Автоматизация технологических процессов и производств
(по отраслям)
Методические указания для выполнения практических лабораторных работ являются частью основной профессиональной образовательной программы БУ ПО "Мегионский политехнический колледж" по всем специальностям в соответствии с требованиями ФГОС СПО третьего поколения.
Методические указания по выполнению лабораторных работ адресованы студентам очной формы обучения.
Методические указания включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для закрепления теоретического материала, задания для лабораторной работы студентов и инструкцию по ее выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.


























СОДЕРЖАНИЕ


1
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
6

2
СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
7

3
ФОРМА ОТЧЕТА ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ИТОГАМ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
68

4
КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ И ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
75

5
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

80




















































1. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ


№ п/п
Тема лабораторной работы или практического занятия
Количество часов
Формируемые умения и компетенции

1
Лабораторное занятие №1 Исследование электрической цепи с последовательным соединением потребителей.

1
Умения:
1) сформированность умения решать физические задачи;

2) сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни;

3) сформированность собственной позиции по отношению к физической информации, получаемой из разных источников.
самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности,

Компетенции:
ОК-2. Способностью самостоятельно приобретать с помощью информационных технологий и использовать в практической деятельности новые знания и умения, в том числе в новых областях знаний, непосредственно не связанных со сферой деятельности, расширять и углублять своё научное мировоззрение.

ОК 3. Анализировать рабочую ситуацию, осуществлять текущий и итоговый контроль, оценку и коррекцию собственной деятельность, нести ответственность за результаты своей работы.

ПК-4. Способностью организовать и планировать физические исследования и способностью использовать полученные знания по физике в процессе учебной деятельности для решения профессиональных задач.

2
Лабораторное занятие №2 Исследование электрической цепи с пааллельным соединением потребителей.

1


3
Лабораторное занятие №3 Изучение свойств цепи со смешанным соединением потребителей.
1


4
Лабораторное занятие №4 Исследование цепи переменного тока.

1


5
Лабораторное занятие №5 Определение мощности в цепи переменного тока.

1


6
Лабораторное занятие №6 Определение коэффициента мощности.

1


7
Лабораторное занятие №7 Однофазный трансформатор.

1


8
Лабораторное занятие №8 Исследование рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя

1


9
Лабораторное занятие №9
1


10
Лабораторное занятие №10 «Определение электрической емкости конденсатора»
1


11
Лабораторное занятие №11 «Изучение последовательного и параллельного соединения проводников»
1


12
Лабораторное занятие №12 «Определение удельного сопротивления проводника»
1


13
Лабораторное занятие №13 «Определение температурного коэффициента сопротивления проводника»
1


14
Лабораторное занятие №14 «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источников электрической энергии»
1


15
Лабораторное занятие №15 «Исследование мощности, потребляемой лампой, от напряжения на ее зажимах»
1


16
Лабораторное занятие №16 «Определение электрохимического эквивалента меди»
1


17
Лабораторное занятие №17 «Изучение явления электромагнитной индукции»
1


18
Лабораторное занятие №18 «Измерение силы тока в цепи с конденсатором»
1


19
Лабораторное занятие №19 «Измерение индуктивного сопротивления катушки»
1


20
Лабораторное занятие №20 «Изучение устройства и работы однофазного трансформатора»
1


21
Лабораторное занятие №21 «Изучение работы простейшего детекторного радиоприемника»
1


22
Лабораторное занятие №22 Резонанс напряжений.

1


23
Лабораторное занятие №23 Резонанс токов

1


24
Лабораторное занятие №24 Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей « звездой»

1


25
Лабораторное занятие №25 Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей « треугольником»

1


26
Лабораторное занятие №26 «Расчет смешанного соединения резисторов»

1




2. СОДЕРЖАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 1

Тема: Исследование электрической цепи с последовательным соединением потребителей.
Цель работы: Проверка на опыте особенностей последовательного соединения резисторов

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические положения

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно и параллельно. Последовательным называют такое соединение элементов цепи, при котором во всех включенных в цепь элементах возникает один и тот же ток I. Недостаток последовательного включения элементов заключается в том, что при выходе из строя хотя бы одного элемента, прекращается работа всех остальных элементов цепи.

Перечень приборов

Источник электрической энергии постоянного тока - 30 В
Вольтметр- 2 шт. (0ч30)В
Амперметр - 1 шт. (0ч2)А
Магазин сопротивлений - 3 шт. (0ч60)Вт
Реостат -1 шт.
План работы

Определить размещение приборов на столе.
Собрать электрическую схему цепи (рисунок 1), определить цену деления приборов.
Установить заданные преподавателем параметры сопротивлений на магазинах.
Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
Включить автомат (постоянного тока), установить при помощи реостата заданное напряжение по вольтметру результаты записать их в таблицу 1.
Переносным вольтметром измерить напряжение на клеммах резисторов R1,R2, R3, а так же ток цепи, результаты записать их в таблицу 1.
Убедиться, что: Uц=U1+U2+U3; R=R1+R2+R3; P=P1+P2+P3; P1=U1I=R1I2; P2=U2I=R2I2; P3=U3I=R3I2; R1=U1/I; R2=U2/I; R3=U3/I; RЦ=UЦ/I;



Рисунок 1 – Электрическая схема


Таблица – Результаты измерений
Участок цепи
U
I
P
R


R
A
Вт
Ом

Резистор №1





Резистор №2





Резистор №3





Вся цепь






Контрольные вопросы

Какое соединение резисторов называют последовательным?
Как определить общее сопротивление резисторов при последовательном соединение?
Что называется проводимостью, и в каких единицах измеряется?
Чему равен общий ток цепи и напряжение на участках при последовательном соединении?
Как определить мощность на участках цепи и всей цепи при последовательном соединении?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2

Тема: Исследование электрической цепи с параллельным соединением потребителей.
Цель работы: Проверка на опыте особенностей параллельного соединения резисторов

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические положения

Сопротивления в электрических цепях могут быть соединены последовательно и параллельно.
Параллельным называют такое соединение, при котором все включенные в цепь потребители электрической энергии, находятся под одним и тем же напряжением эквивалентная проводимость цепи равна арифметической сумме проводимостей отдельных ветвей. По мере роста числа параллельно включенных потребителей проводимость цепи gэкв возрастает, и наоборот, общее сопротивление Rэкв уменьшается. По параллельно включенной схеме работают в номинальном режиме потребители любой мощности, рассчитанные на одно и то же напряжение. Причем включение или отключение одного или нескольких потребителей не отражается на работе остальных. Поэтому эта схема является основной схемой подключения потребителей к источнику электрической энергии.

Перечень приборов

Источник электрической энергии постоянного тока - 30 В
Вольтметр- 2 шт. (0ч30)В
Амперметр - 1 шт. (0ч2)А
Магазин сопротивлений - 3 шт. (0ч60)Вт
Реостат -1 шт.

План работы

1. Определить размещение приборов на столе.
2. Собрать электрическую схему цепи (рисунок 2), определить цену деления приборов.
3. Установить заданные преподавателем параметры сопротивлений на магазинах.
4. Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
5.Включить автомат (постоянного тока), установить при помощи реостата заданное напряжение по вольтметру результаты записать их в таблицу 2.
6. Записать показания амперметров в таблицу 2.
Убедиться, что: Iц=I1+I2+I3; q=q1+q2+q3; q1=1/ R1; q2=1/ R2; q3=1/ R3; qц=1/ Rц; I1=U/ R1; I2=U/ R2; I3=U/ R3; IЦ=U/ RЦ;
7. Сделать вывод.




Рисунок 2 – Электрическая схема


Таблица 2 – Результаты измерений
Участок цепи
U
I
P
R
q


В
А
Вт
Ом
1/Ом

Резистор №1






Резистор №2






Резистор №3






Вся цепь








Контрольные вопросы

Какое соединение резисторов называют параллельным?
Как определить общее сопротивление резисторов при параллельном соединении?
Что называется проводимостью, и в каких единицах измеряется?
Чему равен общий ток цепи и напряжение на участках при параллельном соединении?
Как определить мощность на участках цепи и всей цепи при параллельном соединении?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Тема: Изучение свойств цепи со смешанным соединением потребителей.
Цель работы: Проверить на опыте выполнение законов Кирхгофа и сопоставить опытные результаты с расчётными.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
-снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические положения

Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов в узле электрической цепи равна нулю, или сумма токов, направленных к узлу, равна сумме токов, направленных от узла.
Второй закон Кирхгофа: алгебраическая сумма ЭДС в замкнутом контуре равна алгебраической сумме падений напряжений в этом же контуре
Узел – место соединения трех и более ветвей.
Ветвь – электрической цепи (схемы) участок цепи с одним и тем же током
Контур – любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям.
Независимый контур - контур, в состав которого входит хотя бы одна ветвь, не принадлежащая другим контурам.

Перечень приборов

Два источника энергии – 4,5 В.
Вольтметр – 1 шт. (0+30) В.
Амперметр – 3 шт. (0+2) А.
Три магазина сопротивлений.

План работы

Определить размещение приборов на столе,
Ключи S1 и S2 установить в положение «отключено».
Собрать электрическую схему цепи.
Определить цену деления приборов.
Установить на магазин сопротивлений заданные преподавателем параметры сопротивлений и их данные записать в таблицу.
Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
Измерить переносным вольтметром ЭДС источников и записать в таблицу 1.
Включить S1, S2, проверить работу приборов, (если требуется – измерить полярность).
Записать показания амперметра А1 и А2 в таблицу 1(контур АВЕFA).
Для контура АВЕFA составить уравнение по второму закону Кирхгофа и определить внутреннее сопротивление источника Е1. Результаты записать в таблицу 1.
Отключить ключ S1, включить S2, проверить работу приборов.
Записать показания приборов А1 и А2 в таблицу 1 (контур ВСDЕВ).
Для контура ВСDЕВ составить уравнение по второму закону Кирхгофа. Пользуясь составленным уравнением, определить внутреннее сопротивление источника Е2.
Результаты записать в таблицу 1.
Включить ключи S1 и S2.Проверить работу приборов.
Записать показания амперметров А1, А2 и А3 в таблицу 1 (контурABCDEF).
Для контура ABCDEF составить уравнение по второму закону Кирхгофа подставить значения и убедиться, что 13 EMBED Equation.3 1415.
На основании опытных данных произвести проверку законов Кирхгофа. Результаты записать в таблицу

Расчетные формулы

1. 13 EMBED Equation.3 1415;
2. 13 EMBED Equation.3 1415;
3. 13 EMBED Equation.3 1415;4. 13 EMBED Equation.3 1415;


Рисунок 1 – Электрическая схема

Таблица 1 – Результаты измерений
Контур

R1

R2

R3

r01

r02

I1

I2

I3


·I

E1

E2


·E


·IR

I3R3
I1(R1+r01)
I2(R2+r02)


Ом
Ом
Ом
Ом
Ом
А
А
А
А
В
В
В
В
В
В
В

АВЕFA

















BCDEB

















ABCDEF



















Контрольные вопросы

Что называется ветвью, узлом, контуром?
Сформулировать первый закон Кирхгофа и указать область его применения.
Сформулировать второй закон Кирхгофа и указать область его применения.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4

Тема: Исследование цепи переменного тока.
Цель работы: Изучить неразветвлённую цепь переменного тока, содержащую активное и реактивное сопротивления (индуктивное и ёмкостное), построить векторные диаграммы и треугольники напряжений, сопротивлений и мощностей.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические положения

Проведем анализ работы электрической цепи с последовательным соединением элементов R, L, С. Требуется определить ток в цепи и напряжение на элементах цепи. Из свойства последовательного соединения следует, что ток во всех элементах цепи одинаковый. Задача разбивается на ряд этапов.
Определение сопротивлений.
Реактивные сопротивления элементов L и С находим по формулам:
XL =
·L, XC = 1 /
·C,
· = 2
·f.
Полное сопротивление цепи равно
,
угол сдвига фаз равен

· = arctg((XL - XC) / R).
Нахождение тока. Ток в цепи находится по закону Ома:
I = U / Z,
·i =
·u +
·.
Фазы тока и напряжения отличаются на угол
·.
Расчет напряжений на элементах. Напряжения на элементах определяются по формулам:
UR = I R,
·uR =
·i;
UL = I XL,
·uL =
·i + 90°;
UC = I XC,
·uC =
·i - 90°.
Для напряжений выполняется второй закон Кирхгофа в векторной форме:
Ъ = ЪR + ЪL + ЪC.
Анализ расчетных данных. В зависимости от величин L и С в формуле возможны следующие варианты: XL > XC; XL < XC; XL = XC.
Для варианта XL > XC угол
· > 0, UL > UC. Ток отстает от напряжения на угол 
·. Цепь имеет активно-индуктивный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид

Для варианта XL < XC угол
· < 0, UL < UC. Ток опережает напряжение на угол 
·. Цепь имеет активно-емкостный характер. Векторная диаграмма напряжений имеет вид



Для варианта XL = XC угол
· = 0, UL = UC. Ток совпадает с напряжением. Цепь имеет активный характер. Полное сопротивление z=R наименьшее из всех возможных значений XL и XC. Векторная диаграмма напряжений имеет вид



Этот режим называется резонанс напряжений (UL = UC). Напряжения на элементах UL и UC могут значительно превышать входное напряжение.

Перечень приборов

Источник электрической энергии переменного тока - 30 В.
Вольтметр - 2 шт. (0ч30)В.
Амперметр - 1 шт. (0ч2)А.
Магазин сопротивлений -1 шт.
Ваттметр -1 шт. (0ч1200)Вт.
Магазин емкостей - 1 шт. 121 мкФ.
Катушка индуктивности - 1 шт.

План работы

Определить размещение приборов на столе.
Собрать электрическую схему цепи определить цену деления приборов.
Установить заданные преподавателем параметры сопротивлений на магазинах.
Предъявить собранную схему для проверки преподавателю.
Включить автомат (переменного тока), установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение опыта постоянным.
С помощью магазина емкостей установить (режим 13 EMBED Equation.3 1415>0), снять показания приборов, измерить переносным вольтметром и ваттметром падение напряжений и мощности на катушки, резисторе, конденсаторе. Записать показания приборов в таблицу.
Подбором емкости установить в цепи режим 13 EMBED Equation.3 1415=0. измерения производить переносным вольтметром. Данные записать в таблицу.
Записать показания амперметра, вольтметра, ваттметра в таблицу.
Установить режим 13 EMBED Equation.3 1415<0 емкостью С, снять показания приборов переносным вольтметром, измерить напряжение на катушке, резисторе, конденсаторе. Записать показания приборов в таблицу.
По измеренным и вычисленным данным для трех режимов 13 EMBED Equation.3 1415>0; 13 EMBED Equation.3 1415=0 ;13 EMBED Equation.3 1415<0 построить векторные диаграммы напряжений. Диаграммы строить на миллиметровой бумаге в масштабе.
Расчетные формулы: 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415.
Сделать вывод.

Рисунок 1 – Электрическая схема

Таблица 1 – Результаты измерений
угол13 EMBED Equation.3 1415
Участок цепи
U
I
P
R
Z
X
UA
UP
S
Q
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
C



В
А
Вт
Ом
Ом
Ом
В
В
В
·А
Вар
-
град.
мкФ

13 EMBED Equation.3 1415>0
резистор





-

-

-


-


катушка












-


конденсатор


-
-


-








Вся цепь














13 EMBED Equation.3 1415=0
резистор





-

-

-


-


катушка












-


конденсатор


-
-


-








Вся цепь














13 EMBED Equation.3 1415<0
резистор





-

-

-


-


катушка












-


конденсатор


-
-


-








Вся цепь
















Контрольные вопросы

Какое сопротивление электрической цепи называется активным?
Почему ток в цепи с индуктивностью отстает по фазе от напряжения на угол 900?
Что такое реактивная энергия в цепи с индуктивностью?
Что такое индуктивное сопротивление и как оно определяется?
Что означает 13 EMBED Equation.3 1415<0; 13 EMBED Equation.3 1415=0;13 EMBED Equation.3 1415>0?
Как узнать, что 13 EMBED Equation.3 1415<0; 13 EMBED Equation.3 1415=0;13 EMBED Equation.3 1415>0?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5

Тема: Определение мощности в цепи переменного тока.
Цель работы: Научиться подключать одноэлементные ваттметры в трёхфазную цепь переменного тока, научиться производить измерение мощности методом амперметра – вольтметра и методом ваттметра.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:

о способах измерения мощности;
об устройстве и принципе действия ваттметра;
схемы включения амперметров, вольтметров и ваттметров;
формулы для расчёта мощности
уметь:
собрать электрическую схему;
измерить силу тока, напряжение, мощность;
рассчитать мощность;
определить погрешности измерений.

Краткие теоретические сведения

Мощность может определяться путём проведения двух прямых измерений: измерения напряжения на нагрузке «U» с помощью вольтметра и тока в нагрузке «I» с помощью амперметра, а затем по формуле Р=U·I.
Несмотря на кажущуюся простоту и доступность, этот метод измерения на практике применяется очень редко. Это объясняется тем, что этот метод требует одновременного отсчёта показаний двух приборов и последующего вычисления мощности. Наиболее просто и с необходимой точностью измерение мощности производится непосредственно с помощью одноэлементного ваттметра.
Включение такого ваттметра (рисунок 1) необходимо осуществлять при соблюдении правильности соединения генераторных зажимов обмотки цепи тока и напряжения.


Рисунок 1 – Схема подключение ваттметра.

Для измерения мощности в трёхфазной и четырёхфазной цепях необходимо применить метод трёх приборов. Каждый ваттметр измеряет мощность одной фазы:
PW1= PAPW2= PBPW3= PC.
Для нахождения мощности трёхфазной и четырёхфазной цепей необходимо взять алгебраическую сумму показаний всех ваттметров:
Р =РА+ РВ+ Рс = PW1+ PW2+ PW3.

Перечень приборов

Ваттметры – 3 шт.
Амперметры – 3 шт.
Вольтметр – 1 шт.
Соединительные провода.
Стенд – 1 шт.
Порядок выполнения работы

Собрать электрическую схему (рисунок 2) для проверки.
Записать основные технические данные приборов.
Установить равномерную нагрузку по фазам и записать показания приборов в таблицу 1. Вольтметром измерить фазные напряжения, занести данные в таблицу 1.
Установить неравномерную нагрузку по фазам, записать показания приборов. Повторить опыт при других значениях нагрузки.
Определить мощность всей системы: Р = РA + Рв + Рс, Р = UАIА+UВIВ+UСIС.
Данные расчётов занести в таблицу 1.


Рисунок 2 – Подключение ваттметров в трехфазную цепь

Таблица 1 – Результаты измерений
№ опыта
Результаты наблюдений


Результаты
вычислений








Ра
Рв
Рс
Р
Р


А
А
А
В
В
В
Вт
Вт
Вт
Вт
Вт

1












2












3



























Контрольные вопросы

Указать способы измерения мощности в цепях постоянного тока.
Указать способы измерение активной и реактивной мощности в цепях переменного тока.
Описать схемы включение ваттметров в трёхфазную, трёхпроводную и четырёхпроводную цепь.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 6

Тема: Определение коэффициента мощности.
Цель работы: Научиться измерять коэффициент мощности, исследовать его изменение при отсутствии и наличии ёмкостной компенсации.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Основные теоретические сведения

Коэффициент мощности cos
· является одним из основных параметров электродвигателей переменного тока, трансформаторов, индукционных печей и т. д. Все они кроме активной мощности P=U·I·cos
·, обладают реактивной мощностью QL= U·I·sin
·, а следовательно, по ним протекает кроме активного тока еще и индуктивный. Коэффициент мощности электродвигателя зависит от конструктивных особенностей и нагрузки.
Активный ток сопровождается переносом активной энергии, которая преобразуется потребителем в тепловую и механическую. Реактивный ток возникает при передаче реактивной энергии, которая хотя и не превращается потребителем в полезную работу, все же необходима для создания магнитного поля, без которого ни трансформаторы, ни электродвигатели работать не могут. Происходит обмен реактивной энергии между потребителем и генератором. Реактивный ток при этом излишне нагревает провода линии электропередачи, обмотку генератора, трансформатора и другие элементы энергосистемы.
Однако асинхронные двигатели и индукционные печи могут снабжаться индуктивной энергией не только от генераторов электростанции, но и от конденсаторов, установленных в непосредственной близости к потребителям. Конденсаторы включаются параллельно с двигателями и их емкостный ток компенсирует индуктивный ток электродвигателей. По линии электропередачи начинает протекать меньший ток. Коэффициент мощности всей энергосистемы повышается. Это позволяет увеличить активный ток в проводах и тем самым повысить пропускную способность линии электропередачи и полезную работу генератора.

Перечень приборов

Источник энергии переменного тока – 30 В.
Вольтметр – 1 шт. (0 – 30) В
Амперметр – 1 шт. (0 – 2) А
Ваттметр – 1 шт. (0 – 30) Вт
Катушка индуктивности – 1 шт.
Магазин сопротивлений.
Магазин ёмкостей – 1 шт.

План работы

Определить размещение приборов на столе.
Собрать электрическую схему цепи (рисунок 1).
Определить цену деления приборов.
Установить на магазине емкостей параметры «С», соответствующие режимам:

·>0;
·=0;
·<0;
Включить автомат переменного тока и записать показания прибора для каждого режима в таблицу 1, установить при помощи реостата заданное напряжение и удерживать его в течение работы постоянным.
Расчетные формулы:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
Сделать вывод.




Рисунок 1 – Электрическая схема


Таблица 1 – Результаты измерений

п/п
Режим
работы
U
I
P
S
Cos
·

·
С



В
А
Вт
ВА
-
Град.
мкФ

1

·>0








2

·=0








3

·<0










Контрольные вопросы

Что называется коэффициентом мощности?
В чем состоит экономическое значение коэффициента мощности?
В чем состоят меры повышения коэффициента мощности?
Как коэффициент мощности влияет на эффективность работы электрооборудования?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 7

Тема: Однофазный трансформатор.
Цель работы: Ознакомление с принципом работы, xapaктеристиками и методами исследования однофазных трансформаторов.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основы теории электрических машин;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Краткие теоретические сведения

Трансформатор – статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформатор состоит из стального сердечника, собранного из тонких листов электротехнической стали, так же двух катушек индуктивности с ферромагнитным сердечником, изолированных друг от друга с целью снижения потерь мощности на гистерезис и вихревые токи.
План работы

Ознакомиться с приборами, аппаратами и оборудованием стенда, используемыми при выполнении работы, и занести в отчёт по лабораторной работе номинальные технические данные исследуемого трансформатора.
Провести опыт холостого хода. Для этого:
в соответствии с принципиальной схемой (рисунок 1) собрать электрическую цепь для проведения опыта холостого хода трансформатора по монтажной схеме питание электрической цепи осуществлять от регулируемого источника синусоидального напряжения;
измерение тока I0, мощностиР0в первичной обмотке трансформатора при холостом ходе проводить измерительным комплектом К505, а напряжение на зажимах вторичной обмотки – цифровым вольтметром В7-22А;
установить напряжение на первичной обмотке трансформатора равным номинальному U1номи записать показания приборов в таблице 1.



Рисунок 1 – Принципиальная и монтажная схема

Провести опыт нагрузки трансформатора. Для этого:
собрать электрическую цепь, принципиальная схема которой для проведения опыта нагрузки исследуемого трансформатора приведена на рисунке 2; сборку электрической цепи производить в соответствии с монтажной схемой, приведенной на рисунке 2;
в качестве нагрузки к зажимам вторичной обмотки трансформатора подключить резисторы с переменными и постоянными параметрами, суммарное сопротивление которых рассчитать с учетом того, что ток во вторичной обмотке должен изменяться от I2=0,1
·I2ном до I2=(1,2-1,25)
·I2ном; U1= U1ном =const.
измерение тока I1, мощности Р1 и напряжения U1 первичной обмотки трансформатора проводить измерительным комплектом К505, а измерение тока I2и напряжения U2 вторичной обмотки – цифровыми амперметром и вольтметром;
установить на первичной обмотке трансформатора номинальное напряжение U1ном и, изменяя сопротивление резисторов во вторичной цепи с переменными параметрами, провести пять-шесть измерений при различных токах нагрузки в указанном диапазоне его изменений. Результаты измерений записать в таблицу 2.



Рисунок 2 – Принципиальная и монтажная схема

По результатам измерений, проведенных в опыте холостого хода трансформатора (см. п. 2), определить:
коэффициент трансформации трансформатора
13 QUOTE 1415;
коэффициент мощности трансформатора при холостом ходе

амплитудные значения магнитного потока и магнитной индукции в сердечнике трансформатора

где
·1 – число витков первичной обмотки трансформатора;
s – площадь поперечного сечения сердечника трансформатора (указаны в паспортных данных);
параметры намагничивающего контура (пренебрегая падениями напряжений на R1 и X1от тока I0):

магнитные потери мощности в магнитопроводе трансформатора
Рмном13 QUOTE 1415Ро
7. По результатам измерений опыта нагрузки (см. п. 3) при различных токах нагрузки определить:
коэффициент полезного действия трансформатора при 13 QUOTE 1415 = 1

коэффициент мощности трансформатора
13 QUOTE 1415.
Таблица 1 – Результаты измерений
Измерить
вычислить

U1,В
U2,В
I0,А
P0,Вт
n

Фm,Вб
Bm,Тл
R0,Ом
X0,Ом

























Таблица 2 – Результаты измерений

Измерить
вычислить


U1,В
I1,А
P1,Вт
U2,В
I2,А
P2, Вт

·

·

·







































Контрольные вопросы

Поясните назначение трансформатора.
Объясните устройство и принцип действия однофазного трансформатора.
Как и с какой целью проводится опыт холостого хода трансформатора?
Объясните, почему коэффициент трансформации трансформатора определятся из опыта холостого хода.
Как и с какой целью проводится опыт короткого замыкания трансформатора?
Почему при изменении тока во вторичной обмотке трансформатора изменяется ток и в первичной его обмотке?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8

Тема: Исследование рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя
Цель работы: Ознакомление с устройством, принципом, основными характеристиками и методами испытания трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основы теории электрических машин
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
уметь:
- снимать показания и пользоваться электроизмерительными приборами и приспособлениями;
- собирать электрические схемы;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы

Краткие теоретические сведения

Асинхронные электродвигатели предназначены для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. В зависимости от системы переменного тока асинхронные электродвигатели выполняются трех- или однофазными. В технике наиболее распространены асинхронные трехфазные электродвигатели.



Рисунок 1 – Статор и ротор двигателя

Асинхронный трехфазный электродвигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора (рисунок 1). Статор двигателя представляет собой полый цилиндр, собранный из отдельных тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга с целью уменьшения потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. В пазах сердечника статора уложена трехфазная обмотка статора, выполненная из изолированного провода и состоящая из трех отдельных обмоток фаз, оси которых сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. Обмотки фаз соединяются между собой звездой или треугольником, в зависимости от значения подводимого напряжения.
При подаче к трехфазной обмотке статора асинхронного двигателя трехфазного напряжения в каждой его фазе будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 120° как во времени, так и в пространстве.
Возникаемый при этом результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Частота вращения магнитного поля (синхронная частота вращения) находится в строгой зависимости от частоты f1 подводимого напряжения и числа пар полюсов р двигателя:
n1 = 60f1/р.
Асинхронный электродвигатель характеризуется номинальными данными на которые он рассчитан. Основные технические данные двигателя указываются в соответствующих каталогах, а также в паспортах, выполненных в виде специальных табличек, на корпусах двигателей.
Одним из важнейших показателей, характеризующих работу асинхронного двигателя, является скольжение ротора, под которым понимается отношение:

где n2 – частота вращения ротора электродвигателя, об/мин;
n1 – синхронная частота вращения.

План работы

1. Ознакомиться с устройством трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и отметить, особенность его конструкции. Записать тип и номинальные данные исследуемого электродвигателя:
Тип электродвигателя 4АМА71АЧУЗ
Номинальное напряжение (U1ном), В 3x220/380
Номинальная мощность (P2ном), кВт 0,55
Номинальный ток (I1ном), А 2,9/1,7
Номинальная частота напряжения питания (f1ном), Гц 50
Номинальная частота вращения ротора (n2 ном), об/мин 1370
Номинальный КПД (
·ном), % 70.5
Номинальный коэффициент мощности (cos
·1ном) 0,70
2. Собрать электрическую цепь (рисунок 2 а) для снятия рабочих и механической характеристик исследуемого электродвигателя. Сборку этой цепи проводят соединителями в соответствии с монтажной схемой рисунок 2 б). Измерение линейного напряжения питания, линейного тока (U1 ,I1) и потребляемой активной мощности (P1) электродвигателя проводить измерительными приборами: вольтметром с пределом измерения 250 В, амперметром с пределом измерения 7,5 А и трехфазным ваттметром.


а) б)
Рисунок 2 – Электрические схемы

3. Провести пуск асинхронного электродвигателя нажатием кнопки «Включение».
4. Снять рабочие и механическую характеристики электродвигателя, т.е. I1(P2),P1(P2),M(P2), cos
·1(P2),
·(P2), s(P2), n2(M) при U1=const.
Для этого:
а) изменять нагрузку на валу асинхронного электродвигателя от режима холостого хода до режима, при котором мощность на валу Р2= (1,2...1,5)Р2ном. Изменение нагрузки на валу исследуемого электродвигателя проводится изменением тока в цепи обмотки электромагнитного тормоза, соединенного с валом асинхронного электродвигателя, ручкой регулятора «Момент нагрузки» на панели «Нагрузочные устройства» стенда;
б) в указанном диапазоне изменения нагрузки провести шесть-семь измерений, записать показания измерительных приборов в таблице 1. Одно из измерений должно соответствовать номинальному режиму работы
в) после окончания опыта нагрузки отключить электродвигатель от сети, нажав кнопку «Откл» на нагрузочной панели стенда.
5. Обработка результатов измерений:
По измеренным значениям п. 5 вычислить (см. таблицу 1):
а) мощность на валу асинхронного электродвигателя, кВт
Р2 = M·n2/9550,
где М – электромагнитный момент, Н·м (1кГ·м=9,81 Н·м);
n2 – частота вращения, об/мин;
б) скольжение ротора асинхронного электродвигателя
s = (n1-n2)/n1,
где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин;
в) коэффициент мощности электродвигателя
cos
·1=P1/13 QUOTE 1415·U1I1,
где Р1 – активная мощность, потребляемая электродвигателем, Вт;
г) КПД электродвигателя

·=P2/P1.
6. По измеренным и вычисленным значениям в единой системе координат построить рабочие характеристики, а в другой координатной системе – механическую характеристику асинхронного электродвигателя.


Таблица 1 – Результаты измерений
№ п/п
измерить
вычислить


U1,В
I1,А
P1,кВт
M,Н·м
N2,об/мин
P2,кВт
s
cos
·1

·

1










2










3










4












Контрольные вопросы

Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Как изменить направление вращения трехфазного асинхронного электродвигателя?
Как изменяется значение тока холостого хода асинхронного электродвигателя с изменением величины воздушного зазора?
Почему с возрастанием нагрузки на валу асинхронного электродвигателя энергетические показатели его вначале возрастают, а затем снижаются?
Как изменяется максимальный (критический) момент асинхронного электродвигателя с изменением питающего напряжения?


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 9
Исследование линейной неразветвленной электрической цепи синусоидального тока.
Цель работы.
1. Исследовать явление резонанса напряжении.
2. Установить связь между током, напряжениями на элементах цепи и емкостью конденсатора.
3. Получить навыки построения векторных диаграмм и научиться их использовать для анализа электрических цепей.

ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В данной работе исследуется неразветвленная цепь, состоящая из катушки индуктивности и конденсатора, подключенная к сети синусоидального тока. Схема цепи представлена на рис. 1.

Реальная катушка индуктивности обладает, кроме индуктивного сопротивления XL, еще я активным сопротивлением R, которое существенно влияет на протекающие в цепи процессы. Поэтому целесообразно реальную цепь представить в виде схемы замещения (рис. 2), где катушка индуктивности рассматривается как последовательное соединение резистивного элемента с активным сопротивлением R. и индуктивного элемента с индуктивностью L. При этом, падение напряжения на катушке UК равно сумме падений напряжений на резистивном элементе UR и индуктивном элементе UL.
Индуктивный и емкостный элементы характеризуются соответственно индуктивным XL = wL [Ом] и емкостным XC = 1/wC [Ом] сопротивлениями,
где: w=2pf [с-1] –угловая частота; f [Гц] - частота тока в цепи (f=50 Гц).











Величина X = XL – XC, называется реактивным сопротивлением. Соотношение активного R, реактивного X и полного Z сопротивлений определяется треугольником сопротивлении (рис .3), т.е.
Z = 13 EMBED Equation.2 1415 или Z = 13 EMBED Equation.2 1415.
Кроме того, справедливо: R=Z*cos j, X= Z*sin j j= arct











Аналогичный треугольник связывает вектора: напряжения U всей цепи, напряжения UR на активном сопротивлении цепи, и напряжения UX на
реактивном сопротивлении цепи, действующее значение которого определяется формулой UX=UL–UC (рис .4).
Кроме того, соотношения между полной S (мощностью всей цепи), активной P (мощностью на активных элементах цепи) и реактивной Q =QL – QC (мощностью на реактивных элементах цепи), также определяется треугольником (рис .5).
Отметим, что угол j = jU – jI называется углом сдвига фаз и является одним из важнейших параметров цепей переменного синусоидального тока. Он показывает разницу между начальными фазами векторов напряжения – jU и тока – jI, и одинаков для всех приведенных треугольников. Это свойство цепей переменного тока значительно облегчает их расчет, так как многие параметры цепи могут быть найдены из геометрических соотношений.
Необходимо отметить, что:
вектор напряжения UR совпадает по фазе с вектором тока I. Действующее значение этого напряжения UR = R*I;
вектор напряжения UL опережает по фазе вектор тока I на угол p/2. Действующее значение этого напряжения UL = XL*I;
вектор напряжения UC отстает по фазе от вектора тока I на угол p/2. Действующее значение этого напряжения UC = XC*I.
Таким образом, возможны три режима работы цепи переменного синусоидального тока, определяемые соотношением между величинами индуктивного XL и емкостного XC сопротивлений:
XL > XC, тогда UL > UC, и вектор напряжения U опережает по фазе вектор тока I на угол j, лежащий в пределах 0 < j < p/2.Такая цепь (нагрузка) называется активно-индуктивной (рис. 6).
XL < XC, тогда UL < UC, и вектор напряжения U отстает по фазе от вектор тока I на угол j, лежащий в пределах -p/2 < j < 0.Такая цепь (нагрузка) называется активно-емкостной (рис. 7).
XL = XC, тогда UL = UC, и вектор напряжения U совпадает по фазе с вектором тока I. Угол j=0. Такой режим работы последовательной цепи синусоидального тока называется резонансом напряжений (рис. 8).






















Из выражения XL = XC или wL = 1/wC
следуют условия, с помощью которых можно добиться возникновения резонанса в цепи:
путем подбора частоты wрез = 1/13 EMBED Equation.2 1415 питающего напряжения;
путем подбора индуктивности Lрез = 1/w2C катушки;
путем подбора емкости Cрез = 1/w2L конденсатора (в данной работе резонанса добиваются именно этим способом).
Очевидно, что при резонансе напряжений величина реактивного сопротивления Xрез = XL – XC равна нулю, а полное сопротивление цепи Zрез = R. Поэтому, действующее значение резонансного тока (величина которого максимальна) определяется формулой:
Iрез = U/Zрез = U/R max.
При этом, вектора напряжений UL и UC на реактивных элементах достигают величин UL = Iрез XL и UC = Iрез XC, численно равны между собой, и противоположны по направлению. Следовательно напряжение цепи, при резонансе напряжений, равно напряжению на активном элементе т.е. U = UR (рис. 8). Отметим, что при условии R<Полная мощность последовательной цепи синусоидального тока может быть определена по одной из следующих формул:
S = UI, S = ZI2, S = 13 EMBED Equation.2 1415 ;
соответственно активная мощность:
P = UR I, P = RI2, P = UI cos j, P = S cos j;
и реактивная мощность:
Q = QL - QC = (UL - UC) I, Q = XI2 = (XL -XC) I2, Q = UI sin j, Q = S sin j.
Величина cos j= P/S называется коэффициентом мощности. Она показывает какую часть от полной мощности S составляет мощность P, выделяемая на активных элементах цепи.
В режиме резонанса напряжений QL = QC, следовательно полная мощность цепи будет равна активной мощности Sрез= P, а cos j= cos 0 = 1.

ОБЪЕКТ И СРЕДСТВА ИССЛЕДОВАНИЯ
Объектом исследования служит последовательная цепь, включающая в себя индуктивную катушку с постоянными параметрами R и L, а также батарею конденсаторов, емкость которой меняется при помощи переключателей П2. Емкость батареи равна сумме емкостей параллельно включенных конденсаторов. Элементы исследуемой цепи смонтированы на плате 10 передней панели стенда.
В качестве электроизмерительных приборов применяются многопредельный миллиамперметр типа. Э-377 и электронный вольтметр (цифровой или стрелочный). Источником .питания исследуемой цепи являются одна из фаз трёхфазного источника.


ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА









1.Собрать электрическую цепь согласно монтажной схеме, представленной на рис. 9 в соответствии с электрической схемой (рис.10) протокола испытаний.
2. Установить на вольтметре режим измерения переменного напряжения.
3. После проверки цепи преподавателем подать на нее напряжение, установив выключатель В1(3~36 ) в положение "Вкл."
4. Постепенно увеличивая емкость батареи конденсаторов с помощью переключателей П2 (емкость батареи равна сумме емкостей включенных конденсаторов) и замеряя ток цепи, заполнить таблицу 1 протокола испытаний.
5. Установить в цепи режим резонанса напряжений. Для этого необходимо (ориентируясь на данные предыдущего опыта) меняя емкость батареи конденсаторов получить максимально возможное значение тока I. Уточнить значение емкости при которой наступает резонанс, замерив и сравнив между собой напряжения на катушки индуктивности UК и на батареи конденсаторов UС (UК должно быть на 1...5 В больше чем UС). Полученные данные занести в таблицу 2.
6. Согласовать с преподавателем результаты экспериментов, после чего разобрать электрическую цепь.
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА
По данным таблиц 1 и 2 определить величину XC емкостного сопротивления цепи, считая, что частота f питающего напряжения равна 50 Гц. Результаты вычислений занести в таблицу 3. Привести расчетные формулы.
По данным таблицы 2 определить величину R активного сопротивления катушки. Результаты вычислений занести в таблицу 4. Привести расчетные формулы.
По данным таблицы 2 определить величину XL индуктивного сопротивления катушки. .Результаты вычислений занести в таблицу 4. Привести расчетные формулы.
По данным таблиц 1 и 2 определить величины реактивного X и полного Z сопротивлений цепи, а также угол сдвига фаз j. Результаты вычислений занести в таблицу 3. Привести расчетные формулы.
По данным таблицы 2 вычислить величины: напряжения на индуктивности UL, активной P, реактивной Q и полной S мощностей. Результаты вычислений занести в таблицу 4. Привести расчетные формулы.
По данным таблиц 1-4 построить графики зависимостей (рис.11) X = f(C), Z = f(C), j = f(C), I = f(C).
Построить векторную (рис.12) диаграмму для режима резонанса напряжений, считая начальную фазу вектора тока I равной нулю.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
Укажите признаки наступления резонанса напряжений в последовательной цепи при изменении емкости конденсатора.
Какие векторы на векторной диаграмме имеют при резонансе напряжений одинаковую длину?
При каком условии возникает резонанс напряжении и почему?
Изобразите векторную диаграмму тока и напряжений в последовательной цепи при условии XL > XC.
Изобразите векторную диаграмму тока и напряжений в последовательной цепи при условии XL < XC.
Изобразите векторную диаграмму тока и напряжении в последовательной цепи при резонансе напряжении.
Активное сопротивление цепи равно ёмкостному и равно половине индуктивного сопротивления. Чему равен угол сдвига фаз между током и напряжением?
Полная мощность, коэффициент мощности и активное сопротивление цепи соответственно равны: 1 кВА; 0,8 и 2 0м. Чему равно действующее значение тока в цепи?


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Расчёт электрической цепи постоянного тока.
Цель работы: Научиться определять параметры сложной электрической цепи постоянного тока при помощи законов Кирхгофа.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
- методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
- характеристики и параметры электрических полей
уметь:
- рассчитывать параметры электрических магнитных цепей;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Краткие теоретические сведения

Участок, вдоль которого ток один и тот же, называется ветвью электрической цепи.
Место соединения ветвей называется узлом электрической цепи.
Узел образуется при соединении в одной точке не менее трех ветвей.
Ветви, не содержащие источников электрической энергии, называются пассивными, а ветви, в которые входят источники,
· активными.
Любой замкнутый путь, проходящий по нескольким ветвям, называется контуром электрической цепи.
Цель расчета, которая достигается совместным решением системы узловых и контурных уравнений; их число должно быть равно числу неизвестных токов.
Прежде чем приступить к составлению уравнений по законам Кирхгофа, необходимо выбрать условно-положительное направление тока в каждой ветви (число неизвестных токов, как нетрудно видеть, равно числу ветвей).
Положительные направления токов выбирают произвольно. Действительные направления токов могут не совпадать с условно-положительными. Ошибка в выборе направления тока в результате решения будет обнаружена: ток с неправильно выбранным направлением получится отрицательным. Изменив его направление, в дальнейших расчетах можно считать его положительным.

Задание

На схеме обозначить и записать все узлы ветви контуры.
Для любого узла составить уравнение по I закону Кирхгофа; для любого контура составить уравнение по II закону Кирхгофа.
Рассчитать токи в ветвях электрической схемы методом узловых и контурных уравнений, предварительно максимально упростив (исходные данные указаны в таблице для своего варианта).
Составить и посчитать уравнение баланса мощности.


Вариант
Е1,В
Е2,В
R1,Ом
R2,Ом
R3,Ом
R4,Ом
R5, Ом
R6 , Ом
R7, Ом

0
18
36
8
17
8
24
12
6
18

1
9
6
0,8
1,8
24
8
16
12
10

2
12
16
5,5
3,6
36
18
24
12
8

3
48
72
11
7
32
96
24
36
72

4
48
36
11,4
8,5
72
72
48
24
96

5
12
15
1,9
1,4
9
18
12
6
12

6
72
90
5
3,7
36
36
24
48
12

7
120
80
10,5
3
36
18
12
24
14

8
40
120
7,5
22,5
4
12
6
12
8

9
20
48
3,6
11,6
18
9
12
6
8



Расчётные формулы

I = U / I –законОма

· I = 0 – IзаконКирхгофа

· E =
· IR – IIзаконКирхгофа

·ист = EI – мощность источника
Рпр = I2R – мощность приёмника

Пример расчёта

Определить токи ветвей цепи методом узловых и контурных уравнений по следующим данным: E1=60B; Е2=100В; R01=R02=1 ОМ; R2=5 Ом; R2=12 Ом; R3=8 Ом. Составить уравнение баланса мощностей.



Решение:
Выбираем произвольно направление тока в ветвях.
Составим для узла А уравнение по I закону Кирхгофа:
I1+I2-I3=0.
3. Составим для контура ABсdA уравнение по второму закону Кирхгофа:
13 QUOTE 1415.
4. Составим для контура AbgfA уравнение по второму закону Кирхгофа:
13 QUOTE 1415.

5. Подставим в полученную систему уравнений заданные параметры и решим систем

подставить выражение токов в уравнение (1)



6. Составим уравнение баланса мощностей




Контрольные вопросы

Дать определение узлу, ветви, контуру электрической цепи.
Сформировать и записать в математическом выражении I закон Кирхгофа.
Дать определение мощности источника и мощности потребителя.
Объяснить суть метода узловых и контурных уравнений


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: Расчёт электрической цепи переменного тока.
Цель работы: Научиться выражать и определять параметры электрической цепи переменного тока.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- основные законы электротехники;
- параметры электрических схем и единицы их измерения;
- методы расчета и измерения основных параметров электрических цепей;
- характеристики и параметры электрических полей
уметь:
- рассчитывать параметры электрических цепей;
- читать принципиальные, электрические и монтажные схемы.

Краткие теоретические сведения

Методы расчета электрических цепей переменного тока с помощью векторных диаграмм основаны на изображении синусоидальных величин векторами.
Из курса математики известно, что каждому вектору А в комплексной плоскости соответствует комплексное число А, которое можно выразить в форме:
алгебраической
· А= а + jb
тригонометрической
· А =А соs
· +j А sin
·;
показательной
· А = Аеj
·.
Это дает основание от графического (векторного) выражения синусоидальных напряжений и токов перейти к аналитическому выражению их комплексными числами, а операции с векторами заменить алгебраическими действиями. Комплексные выражения ЭДС напряжений и токов записывают так, что модули их также равны действующим значениям. Действительная и мнимая части комплекса тока равны проекциям вектора тока на оси комплексной плоскости (ось действительных и ось мнимых величин).
Активное сопротивление в комплексной форме выражается действительным положительным числом.
Реактивные сопротивления в комплексной форме выражаются мнимыми числами, причем индуктивное сопротивление (ХL) положительно, а емкостное (ХC) отрицательно.
Полное сопротивление участка цепи при последовательном соединении R и X выражается комплексным числом, действительная часть которого равна активному сопротивлению, а мнимая часть
· реактивному сопротивлению этого участка.
Комплекс мощности в данной цепи определяется умножением комплекса напряжения на сопряженный комплекс тока этой цепи.
Действительная часть полученного комплекса выражает активную мощность, а мнимая (без множителя j)
· реактивную мощность первой ветви.

Задание

1. Выразить комплексные числа в алгебраической и показательной формах записи:
18 + j21; 24ej116; 11 + j20; 4е j20
2. Выполнить арифметические действия с двумя комплексными числами (сложение, вычитание, умножение, деление):
-5-j10 и 713 QUOTE 1415e-j68
3. По данным таблицы начертить схему, и рассчитать параметры электрической цепи переменного тока.
4. Построить векторную диаграмму в осях комплексных чисел.



Вариант
R1
Ом
X1
Ом
R2
Ом
X2 Ом
R3 Ом
X3 Ом
R4
Ом
X4
Ом
R5 Ом
X5
Ом
Дополнит, парам

0
-
j13
20
j14
10
-
5
-j9
10
j16
U3=50ej30 В

1
10
-
12
j8
-
-j4
4
j4
-
-j10
I2=5e-j60A

2
-
-j8
-
-j6
15
J12
16
-j8
8
-
U1=160ej125В

3
6
j20
21
-
10
-j20
13
j12
12
-j20
I1=4ej70

4
20
j15
11
j12
7

-
-j16
14
j15
U2=60e-j120 В

5
14
-j17
-
-j15
11
j24
20
-
6
-j14
I=8ej45 A

6
-
j25
18
j24
-
-j15
14
j20
-
-j17
U=100e-j45B

7
18
-
30
-j14
18
-
-
j24
15
j28
I2=16ej70 A

8
7
j22
-
-j16
24
-
11
j12
10
-
U5=50ej60В

9
-
-j11
8
-
21
-j8
8
-
8
j4
I1=5ej45A



Пример расчёта

В цепи переменного тока соединены смешанно несколько участков. Z1=(5+j5) Ом, Z2=5 Ом, Z3=-j6 Ом, Z4=(3+j6) Ом, I2=3ej3° A.



1. Определим ток по первому закону Кирхгофа. Для этого токи параллельных ветвей следует выразить в алгебраической форме

2. Определим эквивалентное сопротивление всей цепи:

3. Определим напряжение цепи:

4. Определим полную мощность цепи в символической форме. Для этого используется сопряженный комплекс тока I1*=4*e-j20А:



Следовательно, полная мощность цепи S=152,8 ВА; активная мощность Р=151,3 Вт, реактивная мощность Q=-15,3 вар. Строим векторную диаграмму цепи в осях комплексных чисел.

Контрольные вопросы

Записать законы Ома и Кирхгофа в символическом виде.
Правило выражения комплексного сопротивления цепи в символическом виде.
Выражение мощностей электрической цепи в символической форме записи.


ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Тема: Измерительные системы электромеханических приборов.
Цель работы: Расшифровка электроизмерительных приборов различных систем.

В результате изучения темы обучающийся должен:
знать:
- об устройстве электромеханических приборов;
- устройство различных видов систем;
- виды шкал;
- достоинства и недостатки приборов
уметь:
- расшифровать прибор;
- описывать устройство и принцип действия приборов.

Краткие теоретические сведения

Все электромеханические приборы состоят из измерительной цепи и измерительного механизма.
Измерительная цепь является преобразователем измеряемой величины X. Измерительный механизм является преобразователем подведённой к нему электрической энергии в механическую энергию.
Входные величины создают механические силы, действующие на подвижную часть. Обычно в механизмах подвижная часть может только поворачиваться вокруг оси, поэтому механические силы, действующие на механизм, создают момент М, который называется вращающим.
В зависимости от физических явлений, положенных в основу создания вращающего момента или, другими словами, от способа преобразования электромагнитной энергии, подводимой к прибору, в механическую энергию подвижной части, электромеханические приборы делятся на следующие основные системы: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, ферродинамические, индукционные, электростатические и т.д.

План работы

Выбрать номер задания, который соответствует вашему номеру по журналу. Первая цифра соответствует номеру рисунка, вторая - номеру задания (таблица 1).
Выполнить задания:
- расшифровать прибор, изображённый на рисунке;
- указать вид шкалы;
- указать численное значение наибольшей основной приведённой погрешности;
- описать устройство и принцип действия прибора, изображённого на карточке (см. приложение);
- указать достоинства и недостатки прибора данной системы (см. приложение).

Таблица 1 – Данные для выполнения заданий.
№ рисунка
№ задания
Вид прибора

1
1
13 EMBED PBrush 1415

2
2
13 EMBED PBrush 1415

1
3
13 EMBED PBrush 1415

2
4


1
5


2
6


1
7


2
8


1
9


2
0





Рисунок 1 Рисунок 2


Методические указания для выполнения практических лабораторных работ являются частью основной профессиональной образовательной программы БУ ПО "Мегионский политехнический колледж" по всем специальностям в соответствии с требованиями ФГОС СПО третьего поколения.
Методические указания по выполнению лабораторных работ адресованы студентам очной формы обучения.
Методические указания включают в себя учебную цель, перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно-методические материалы по теме, вопросы для закрепления теоретического материала, задания для лабораторной работы студентов и инструкцию по ее выполнению, методику анализа полученных результатов, порядок и образец отчета о проделанной работе.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№11
ИЗУЧЕНИЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО И ПАРАЛЛЕЛЬНОГО СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ
Домашнее задание:
Для изучения распределения сил токов и напряжений при последовательном соединении проводников экспериментатор собрал электрическую цепь, показанную на рисунке 1, и получил распределение напряжений, показанное на рисунке 2.
Пользуясь законами электрического тока для последовательного соединения проводников, определите общее сопротивление и напряжение цепи, а также силу электрического тока в цепи.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Сопротивление резистора
Напряжение на резисторе
Сила тока I в цепи

R1
R2
R3
Rобщ
U1
U2
U3
Uобщ













Для изучения распределения токов и напряжений при параллельном соединении проводников экспериментатор собрал электрическую цепь, показанную на рисунке 3, и получил распределение токов, приведенное на рисунке 4.
Пользуясь законами электрического тока для параллельного соединения проводников, определите общее сопротивление и силу электрического тока, а также напряжение на резисторах.
Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Сопротивление резистора
Сила электрического тока в цепи
Напряжение U на резисторе

R1
R2
R3
Rобщ
I1
I2
I3
Iобщ













Выполнение лабораторной работы
Цель работы: проверить справедливость законов электрического тока для последовательного и параллельного соединения проводников.
Оборудование: источник тока, два проволочных резистора, амперметр, вольтметр, реостат.
Теория:
Законы электрического тока для последовательного соединения проводников:
Сила тока


Напряжение


Сопротивление


Законы электрического тока для параллельного соединения проводников:
Сила тока


Напряжение


Сопротивление


Проведение эксперимента и обработка результатов:
Соберите электрическую цепь (рис. 5) и с помощью реостата установите стрелку амперметра на определенное деление.
Измерьте вольтметром напряжение в общей цепи и на отдельных потребителях




Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Сила электрического тока I в цепи
Напряжение на резисторе
Сопротивление резистора


U1
U2
Uобщ
R1
R2
Rобщ













Соберите электрическую цепь (рис. 6) и с помощью реостата установите стрелку вольтметра на определенное деление шкалы.
Измерьте поочередно амперметром силу электрического тока в общей цепи и в цепях отдельных потребителей.







Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:
Напряжение U на резисторе
Сила электрического тока в цепи
Сопротивление резистора


I1
I2
Iобщ
R1
R2
Rобщ













Проведите расчеты по результатам эксперимента.
На основании проведенных опытов, сделайте вывод о том, выполняются ли законы электрического тока для последовательного и параллельного соединений проводников.
Отчет о лабораторной работе должен содержать
Тему работы
Цель работы
Перечень используемого оборудования
Теорию (заполненные таблицы)
Описание хода работы
Схемы соединений проводников
Таблицы с результатами измерений и вычислений
Расчеты
Выводы

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №12
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА

Цель работы: научиться на практике рассчитывать удельное сопротивление проводника.
Оборудование
1. Реохорд.
2. Микрометр.
З. Амперметр и вольтметр.
4. Источник электрической энергии.
5. Ключ.
6. Соединительные провода.
Теория
Электрическое сопротивление проводников обусловлено тем, что свободные электроны при своем движении сталкиваются с положительно заряженными ионами кристаллической решетки металла.
Одной из важнейших характеристик проводника является также его удельное электрическое сопротивление
·, которое показывает каким сопротивлением обладает проводник длиной 1м и площадью поперечного сечения 1м2
Для однородного цилиндрического проводника с сопротивлением R, длиною 1, площадью поперечного сечения S

· =RS/ l (1)
где
· - удельное сопротивление проводника, выражается в Ом
· м.
В электротехнике чаще применяется единица измерения удельного сопротивления проводника 1 Ом
·мм2/м. Это Сопротивление проводника длиной 1м и площадью поперечного сечения 1 мм2.
Удельное сопротивление различных материалов, главным образом металлов и их сплавов, определяют лабораторным путем.
Порядок выполнения работы
1. Микрометром измерить диаметр проволоки d реохорда и рассчитать площадь поперечного сечения по формуле:
S=
· d2 / 4 (2)
Со6рать электрическую цепь по схеме рис. l

Рис 1.
3. После проверки цепи преподавателем, замкнуть ключ, измерить силу тока в цепи и напряжение на концах реохорда (сопротивления).
4. Используя закон Ома для участка цепи рассчитать сопротивление R проволоки реохорда:
R=U / I (3)
5. Измерить длину проволоки l .
6. Вычислить удельное сопротивление проводника
· по формуле (1).
7.Сравнить полученный результат с табличным значением
·табл и вычислить относительную погрешность.
·табл (константана) =4 ,7 10-7 Ом
·м .
8.Написать вывод и ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1. Зависит ли удельное сопротивление от температуры?
2. Удельное сопротивление фехраля 1.1 *10-6 Ом*м. Что это значит? Где можно использовать такой материал?
3. Чем обусловлено сопротивление проводников?
4. Как изменится напряжение на участке цепи, если медную проволоку на этом участке заменить никелевой такой же длины и площади поперечного сечения?
5. Как изменится напряжение на участке цепи, если проволоку на этом участке заменить проволокой из такого же материала, такой же длины, но с площадью поперечного сечения в три раза меньшей?
Вариант 2
1. Почему удельное сопротивление проводника зависит от рода его материала?
2. Определите сопротивление и длину медной проволоки массой 89 г сечением 0,1 мм2.
3. В чем состоит явление сверх проводимости?
4. Назвать известные вам методы определения сопротивления резистора.
5. Как изменится напряжение на участке цепи, если проволоку на этом участке заменить проволокой из такого же материала, такой же длины, но с площадью поперечного сечения в три раза большей?
Рекомендуемая литература
Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 13
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО КОЭФФИЦИЕНТА
СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕДИ.

Цель работы
1. Снять экспериментальную зависимость сопротивления меди от температуры.
2.Научится определять температурный коэффициент сопротивления.
Оборудование
1. Прибор для определения температурного коэффициента сопротивления.
2. Омметр.
3. Термометр.
4. Стаканы с водой и тающим снегом.
5. Электрическая плитка.
Теория
В металлических проводниках электрическое сопротивление обусловлено столкновением свободных электронов с колеблющимися ионами в узлах кристаллической решетки. По мере повышения температуры размах колебаний ионов увеличивается, что способствует большему рассеянию электронов, участвующих в упорядоченном движении. Кроме того с повышением температуры увеличивается скорость хаотического (теплового) движения электронов и они испытывают большее число столкновений с ионами кристаллической решетки. Все это приводит к тому, что с повышением температуры сопротивления проводника, а следовательно и удельное сопротивление увеличивается.
Обозначим R сопротивление проводника при t С, а R0 при t=13 QUOTE 1415. Величину

·= R-R0 / (R0 t) (1)
называют температурным коэффициентом сопротивления (ТКС). Численно температурный коэффициент сопротивления показывает относительное изменение сопротивления при нагревании проводника на 10С (lК) и измеряется в 0С-1 или K-1, что одно и тоже.
У большинства химически чистых металлов температурные коэффициенты сопротивления близки к 1 /273 K-1, а у некоторых сплавов они настолько малы, что во многих практических случаях ими можно пренебречь.
Порядок выполнения работы
1. Опустить прибор, для определения температурного коэффициента сопротивления в тающий снег и выдержать его там в течении некоторого времени, пока температура проводника не будет равна 00С.
2. Измерить сопротивление R0 с помощью омметра.
3. Перенести прибор для определения температурного коэффициента сопротивления в стакан с водой и, нагревая воду, измерять сопротивление R через каждые 20 - 40 градусов.
4. Вычислить для каждого измерения температурный коэффициент сопротивления по ф6рмуле (l).
5. Определить абсолютную ошибку измерения
·
· = |
·табл -
· |, для меди
·табл =0,0042 К-1.
6. Определить относительную ошибку измерения
·
· = (
·
· /
·табл) 100%.
7. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу 1.
8. Построить график зависимости сопротивления R от температуры t.
9. Сделать вывод о характере этой зависимости.
Таблица1.

t(0С)
R0(Ом)
R(Ом)

·(К-1)

·
·(К-1)

·
·(%)

1
2
3
4
5
6

0
20
40
60
80
100







Контрольные вопросы
Вариант 1
ТКС меди 0,0042 К-1. Что это означает?
Сопротивление медного проводника при 00С равно 1 Ом. Каким оно будет при 1000С ?
Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 00С одинаковы..Будут ли одинаковы при 2000С? ТКС стали 0,006 К-1, вольфрама 0,005 К-1.
Сопротивление стального и вольфрамового проводников при 500Содинаковы. Каким они будут при 100С ?
Где применяются проводники с большим ТКС?
Вариант 2
ТКС константана 0,000021 К-1. Что это означает?
Сопротивление константанового проводника при 1000С равно 1,002 Ом. Каким оно будет при 00С ?
Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 200С одинаковы..Будут ли одинаковы при 800С? ТКС алюминия 0,004 К-1, нихрома 1,0001 К-1.
Сопротивление алюминиевого и нихромового проводников при 600С одинаковы. Каким они будут при 300С ?
Где применяются проводники с малым ТКС?
Рекомендуемая литература
Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 14
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭДС И ВНУТРЕННЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ
ИСТОЧНИКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ.

Цель работы: научиться определять ЭДС и внутреннее сопротивление источника тока.
Оборудование
Источник постоянного напряжения
Реостат.
Амперметр.
Вольтметр.
Ключ.
Соединительные провода.
Теория
Для поддержания тока в проводнике необходимо, чтобы разность потенциалов (напряжение) на его концах была неизменной. Для этого используется источник тока. Разность потенциалов на его полюсах образуется вследствие разделения зарядов на положительные и отрицательные внутри источника тока. Работу по разделению зарядов выполняют сторонние силы(силы не электрического происхождения: сила Лоренца, силы химической природы). Величина, измеряемая работой, совершаемой сторонними силами при перемещении единичного положительного заряда внутри источника тока, называется электродвижущей силой источника тока(ЭДС)
Е=А/q (1)
Единица измерения ЭДС вольт (В). 1В - это ЭДС такого источников в котором для перемещения(разделения)заряда 1Кл сторонние силы совершают работу 1Дж. Когда цепь замкнута, то разделенные в источнике тока заряды образуют электрическое поле которое перемещает заряды во внешней цепи. Внутри источника тока заряды движутся навстречу электрическому полю под действием сторонних сил. Таким образом, энергия, запасенная в источнике тока, расходуется на работу по перемещению заряда во внешней и внутренней цепях с сопротивлениями R и г.
Е=ІR+Іг =Uвн+Іг (2)
Из последнего выражения следует, что если сила тока в цепи равна нулю (цепь разомкнута), то Е= U вн.., т.е. ЭДС источника равна напряжению на полюсах разомкнутого источника тока. Зная ЭДС источника тока, напряжение на внешнем участке при замкнутой цепи и ЭДС источника, можно найти внутреннее сопротивление источника тока
г= (Е-U вн.)/І (3)
Порядок выполнения работы
1. Собрать электрическую цепь


Измерить напряжение на полюсах источника тока при разомкнутом ключе К. Это напряжение равно ЭДС источника тока Е.
Замкнуть ключ К и измерить напряжение С и силу тока I в цепи при трех различных сопротивлениях реостата.
Результаты занести в таблицу 1
Таблица 1.


Е (В)
Uвн. (В)
І (А)
г (Ом)


1






2






3







5. Найти среднее значение гср =(r 1+ r 2+ r 3)/3
6.Найти абсолютные погрешности измерения каждого сопротивления г.
7.Найти относительную погрешность для каждого измерения.
8. Сделать вывод о проделанной работе.
Контрольные вопросы
Вариант 1
Что такое ЭДС источника тока?
ЭДС источника тока 1В.Что это означает?
Какие силы совершают работу по перемещению зарядов во внутренней цепи? Назовите эти силы.
Для перемещения заряда 5 Кл внутри источника тока совершается работа 10 Дж. Чему равна ЭДС источника?.
Два источника тока соединяются последовательно. Для перемещения заряда 2Кл внутри источников совершается работа 2 и 4 Дж. Найти ЭДС этой батареи.
Вариант 2
Что такое напряжение?
Напряжение на участке цепи 1В. Что это означает?
Какие силы перемещают заряды во внешней цепи?
Для перемещения заряда 1 Кл во внешней цепи совершается работа 20 Дж. Чему равно напряжение на этом участке?
Два резистора соединяются последовательно .Для перемещения заряда 5Кл по этим резисторам совершается работа 5 и 10 Дж. Найти напряжение на концах этих резисторов.
Рекомендуемая литература
Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №15
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ МОЩНОСТИ, ПОТРЕБЛЯЕМОЙ
ЛАМПОЙ НАКАЛИВАНИЯ, ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЕЁ ЗАЖИМАХ

Цель работы: экспериментально исследовать зависимость мощности, потребляемой лампой накаливания от напряжения на зажимах.
Оборудование
Источник постоянного напряжения
Реостат ползунковый.
Амперметр.
Вольтметр.
Ключ.
Соединительные провода.
Электрическая лампочка.
Теория
При замыкании электрической цепи ( см. рис.1) на ее участке с сопротивлением R, током І, напряжение на концах U производится работа А (Дж)
А=ІІt=І2Rt=U2 t/R (1)
Величина, равная отношению работы тока ко времени, за которое она совершается называется мощностью Р (Вт)
P=А/t (2)
Следовательно,
Р=ІU= І2R=U2 /R (3)
Анализ выражения (1) убеждает нас о том, что Р – функция двух переменных.
Зависимость Р от U можно исследовать экспериментально.
Порядок выполнения работы
Определите цену деления шкалы измерительных приборов.
Составить электрическую цепь по схеме, изображенной на рис.1, соблюдая полярность приборов постоянного тока.
После проверки преподавателем ключ замкнуть. С помощью реостата установить наименьшее значение напряжения. Снять показания измерительных приборов.
Постепенно выводя реостат, снять 6 показания амперметра и вольтметра.
Результаты измерений и вычислений записать в таблицу 1.
Таблица 1.

U (В)
І (А)
P(Вт)

1




2




3




4




5




6





Построить график зависимости мощности лампы от напряжения.
Сделать вывод.
Контрольные вопросы
Вариант1
В каких единицах выражается мощность тока?
По какой формуле находят работу тока?
Две ламы, рассчитанные на одинаковое напряжение, но потребляющие различные мощности, включены в сеть последовательно. Какая из них будет гореть ярче?
Лампочка мощностью 2 ВТ имеет сопротивление 4 Ом. Какое сопротивление имеет лампочка мощностью 1 Вт. Обе лампочки рассчитаны на одинаковое напряжение.
Спираль подсоединена к сети, вследствие чего она раскалена. Как изменится накал спирали, если на часть ее попадает вода?
Вариант 2
Единица измерения работы тока?
По какой формуле находят мощность ток?
В сеть параллельно включены две лампы. Сопротивление одной из ламп больше другой. В которой из ламп выделится большее количество теплоты за равное время?
Как изменится мощность тока на участке цепи, если его сопротивление увеличится в 4 раза, а сила тока уменьшится в 2 раза?
Вследствие испарения и распыления материала с поверхности нити накала лампы нить с течением времени становится тоньше. Как это влияет на мощность, потребляемую лампой?
Рекомендуемая литература
Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.189-217)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 176-202)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 16
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОГО ЭКВИВАЛЕНТА МЕДИ

Цель работы: научиться на практике рассчитывать электрохимический эквивалент меди.
Оборудование
Весы с разновесом.
Амперметр.
Часы.
Источник электрической энергии.
Реостат.
Ключ.
Медные пластины (электроды).
Соединительные провода.
Электролитическая ванна с раствором медного купороса.
Теория
Процесс, при котором молекулы солей, кислот и щелочей при растворении в воде или других растворителях распадаются на заряженные частицы (ионы), называется электролитической диссоциацией, получившийся при этом раствор с положительными и отрицательными ионами называется электролитом.
Если в сосуд с электролитом поместить пластины (электроды), соединенные с зажимами источника тока (создать в электролите электрическое поле), то положительные ионы будут двигаться к катоду, а отрицательные - к аноду. Следовательно, в растворах кислот, солей и щелочей электрический заряд будет перемещаться вместе с частицами вещества. У электродов при этом происходит окислительно-восстановительные реакции, при которых на них выделяется вещество. Процесс прохождения электрического тока через электролит, сопровождающийся химическими реакциями называется электролизом.
Для электролиза справедлив закон Фарадея: масса выделившегося вещества на электроде прямо пропорциональна заряду, прошедшему через электролит:
m=kq (1)
m=kIt (2)
где k-электрохимический эквивалент-количество вещества, выделенное при прохождении через электролит 1 Кл электричества. Измерив силу тока в цепи, время его прохождения и массу выделившегося на катоде вещества можно определить электрохимический эквивалент (1с выражается в кг/Кл).
k=m/It (3)
где m-масса меди, выделившейся на катоде; I-сила тока в цепи; t- время пропускания тока в цепи.
Порядок выполнения работы
1. Очистить поверхность медной пластины и взвесить ее с максимальной возможной точностью.- m1.
2. Собрать электрическую цепь по схеме рисунке 1, взвешенную пластинку соединить с отрицательным полюсом источника.

Рис.1
3. Заметив время, замкнуть цепь, быстро установить реостатом ток в пределах
1,0 - 1,5 А. Пользуясь реостатом, поддерживать силу тока неизменной на протяжении всего опыта. Записать в таблицу 1 это значение силы тока.
Через 10-15 минут (время зафиксировать в секундах) цепь разомкнуть, пластинку, служившую в опыте катодом, осторожно вынуть и высушить, тщательно взвесить и найти ее массу после электролиза –m2
Определить массу выделившейся меди;

·m=m1-m2 (4)
6. По результатам измерений определить электрохимический эквивалент меди по формуле
k=
·m /I t (5)
где
·m -масса меди, выделившейся на катоде; t-сила тока в цепи; I- время пропускания тока в цепи.
7. Сравнить найденное значение электрохимического эквивалента с табличным значением и определить относительную погрешность по формуле:

·k=
·kтаб -k
·/ kтаб * 100%
где для меди k= 3,29*10-7 кг/Кл.
Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.
Таблица 1.

m1
(кг)
m2
(кг)

·m
(кг)
t
(c)
I
(A)
k
(кг/Кл)

·k
(%)

1









Контрольные вопросы
Вариант 1
Почему молекулы соли, кислоты, щелочи в воде распадаются на ионы?
Повышается ли сопротивление электролита при понижении температуры? И почему.
Как следует поступить, если по ошибке при выполнении опыта взвешенная пластинка была соединена с положительным полюсом источника тока?
За 15 минут на электролите выделилось 1485 мг чистой меди. Сопротивление раствора 0,8 Ом. Определите потребляемую мощность. Принять электрохимический эквивалент меди равным 3,3*10" кг/Кл.
Почему для гальванического покрытия изделия чаще всего употребляют никель и хром?
Вариант 2
Почему молекулы сахара в воде не распадаются на ионы?
Будет ли происходить электролитическая диссоциация в условиях космического полета?
Как поступают, когда необходимо к угольному электроду припаять провод?
При каких условиях концентрация электролита в процессе электролиза остается постоянной? Меняется?
До каких пор будет продолжаться процесс электролиза медного купороса, если взяты угольные электроды?
Рекомендуемая литература
Кикоин А.К, Кикоин И.К. Физика: учебник для 10 класса для школ с углубленным изучение физики. – М.: Просвещение, 1998. (Стр.283-285)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 181-183)
Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.138-140)


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №17
ИЗУЧЕНИЕ ЯВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ИНДУКЦИИ

Цель работы: практически на примерах опытов Фарадея изучить явление электромагнитной индукции.
Оборудование
Катушки индуктивности.
Источники тока.
Полосовые магниты.
Гальванометры.
Ключи.
Теория
Явление электромагнитной индукции было открыто М. Фарадеем в 1831 году. Электромагнитная индукция - явление возникновения индукционного тока в замкнутой цепи при изменении магнитного потока сквозь этот контур.
Закон электромагнитной индукции : Э.Д.С индукции
· инд в замкнутом контуре равна скорости изменения магнитного потока Ф через поверхность, ограниченную контуром.

· инд = -
· Ф /
· t или
· инд = - Ф '(t) - Для контура; (1)

·инд = -
·
·/
· t или
·инд = -
· '(t) - для катушки, (2)
где
· =
·Ф - потокосцепление ( Вб ) (
· - число витков катушки).
Знак минус в формулах показывает, что индукционный ток всегда имеет такое направление, чтобы своим магнитным полем препятствовать изменению внешнего магнитного поля. Этот вывод носит название правила Ленца. Э.Д.С индукции, возникающей при движении проводника в магнитном поле, пропорциональна индукции В магнитного поля, скорости движения
· проводника, его длине и синусу угла
· , образованного векторами В и
·.

· инд=В
·sin
· (3)
Для определения направления индукционного тока при движении проводника в магнитном поле пользуются правилом правой руки : правую руку располагают так, чтобы линии магнитной индукции входили в ладонь, а большой отогнутый палец показывал направление движения проводника. Тогда четыре вытянутых пальца укажут направление индукционного тока.
Порядок выполнения работы
Опыт 1
Присоединить зажимы гальванометра к зажимам катушки.
Внести полосовой магнит внутрь катушки, наблюдая одновременно за стрелкой гальванометра.
Повторить наблюдение, выдвигая сердечник из катушки, а также меняя полюса магнита.
Зарисовать схему опыта 1 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.
Опыт 2
1. Присоединить первую катушку к источнику постоянного тока 6,3 В, через выключатель.
Присоединить вторую катушку к миллиамперметру.
Ввести вторую катушку в первую, наблюдая за стрелкой миллиамперметра.
Повторить наблюдение, выдвигая катушку.
Зарисовать схему опыта 2 и проверить выполнение правила Ленца в каждом случае.
Опыт 3
Вставить вторую катушку в первую.
Замыкая и размыкая ключ, наблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.
3.Зарисовать схему опыта 3 и проверить выполнение правила Ленца. Опыт 4
Присоединить первую катушку к источнику переменного тока 6,3 В.
Присоединить вторую катушку к миллиамперметру для переменного тока.
3. Включить первую катушку и пронаблюдать отклонение стрелки миллиамперметра.
4. Зарисовать схему опыта 4.
Контрольные вопросы
Вариант 1
Одинаковую ли работу нужно совершить для того, чтобы вставить магнит в катушку, когда ее обмотка замкнута и когда разомкнута?
2. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в проводящем контуре в нем возникает э.д.с.
3.Замкнутое кольцо движется в однородном магнитном поле поступательно: вдоль линий магнитной индукции; перпендикулярно к ним. Возникнет ли в кольце индукционный ток?
4.Как надо перемещать в магнитном поле Земли замкнутый проволочный прямоугольник, чтобы в нем наводился ток?
5.Верно ли утверждение, что электромагнит не действует на медную пластинку?
Вариант 2
1. Два одинаковых магнита одновременно начинают падать с одной и той же высоты через закрепленные проводящие кольца. Первый - через замкнутое кольцо, второй - через разомкнутое. Какой магнит упадет раньше? Почему?
Проводящий контур движется поступательно в магнитном поле: однородном; неоднородном. Возникает ли э.д.с. индукции в этих случаях?
Всегда ли при изменении магнитной индукции в проводящем контуре, расположенном перпендикулярно к линиям магнитной индукции, в нем возникает э.д.с. индукции? индукционный ток?
Почему для обнаружения индукционного тока замкнутый проводник лучше брать в виде катушки, а не в виде прямолинейного провода?
Усовершенствованные телефонные (радио) наушники используют как телефон и как микрофон. Объясните действие радионаушника в качестве микрофона.
Рекомендуемая литература
Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.171-174)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 208-210)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №18
ИЗМЕРЕНИЕ СИЛЫ ТОКА В ЦЕПИ С КОНДЕНСАТОРОМ

Цель работы: рассчитать действующее значение силы переменного тока в цепи с конденсатором известной электроёмкости; выполните измерение силы тока в этой цепи; сравните расчётные и экспериментальное значение силы тока.
Оборудование:
Источник переменного напряжения (6В)
Конденсатор бумажной (6мкф)
Миллиамперметр переменного тока
Вольтметр переменного тока
Омметр
Соединительные провода.
Теория: два проводника, разделённые слоем диэлектрики обладают электроёмкостью С.
При подаче переменного напряжения между такими проводниками перенос электрических зарядов сквозь диэлектрик не проходит периодически повторяющиеся процессы зарядки и разрядки конденсатора приводят к возникновению переменного тока в цепи, содержащей конденсатора. Действующее значение силы тока Iд в этой цепи определяется значение электроёмкости С, частотой
·
·вынужденных колебаний силы тока в цепи и действующим значениям напряжения U на обкладках.
C
Iд =U
·C (1)
Данное равенство справедливо если можно пренебречь активным сопротивлением R остальных участков цепи, то есть если
Xc = 1/
·C = 1/ 2
·fC >> R , (2)
Таким образом, рассчитав силу тока по формуле(1) можно сравнить полученное значение с показателем миллиамперметра, предварительно убедившись в справедливости неравенства (2).
Порядок выполнения работы.
Соберите электрическую цепь по схеме, представленной на рисунке, выполните измерение силы тока в цепи Iд. экспериментальное при напряжении 6В.
Вычислите ёмкостное сопротивление Хс конденсатора на частоте 50гц по формуле (2).
Рассчитайте действующее значение силы тока Iд в цепи с конденсатором при подаче его обкладки переменного напряжения 6В .
Измерьте с помощью омметра электрическое сопротивление R проводящих проводов и амперметра.
Вычислите абсолютную и относительную погрешности экспериментального измерения силы тока в цепи Iд.Э и теоретического значения Iд .
Результаты измерений и вычислений занесите в отчётную таблицу 1.

U,B
F,Гц
С,Ф
Xc,
Ом
R
Ом
Iэ, A
Iл, А

·I

·I













Контрольные вопросы
Вариант 1
1.Запишите закон Ома для цепи переменного тока с конденсатором и катушкой.
2. Запишите формулу собственной частоты колебаний.
3. Запишите формулу связи частоты и периода колебаний.
4. Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,5 Гн и конденсатора емкостью 0,5 мкФ. Конденсатору сообщили заряд 2,5 мкКл. Найти зависимость напряжения на обкладках конденсатора, силы тока в цепи, энергии электрического поля конденсатора, энергии магнитного поля катушки от времени.
5. Найти индуктивность катушки, если амплитуда переменного напряжения на ее концах равна 157В, амплитуда силы тока 5А и частота тока 50 Гц. Активным сопротивлением катушки пренебречь.

Вариант 2
1. Запишите формулу Томсона.
2. Запишите формулу циклической частоты.
3.Запишите формулу связи циклической частоты колебаний с линейной частотой колебаний и периодом колебаний
4.Колебательный контур состоит из катушки индуктивностью 0,2 Гн и конденсатора емкостью 10мкФ. Конденсатор зарядили до напряжения 2В, и он начал разряжаться. Какой будет сила тока в тот момент, когда энергия окажется поровну распределенной между электрическим и магнитным полем?
5. Рамка площадью 400 см2 имеет 100 витков и вращается в магнитном поле с индукцией 10мТл. Период вращения рамки составляет 0,1с, ось вращения перпендикулярна силовым линиям. Определить максимальное значение ЭДС индукции, возникающей в рамке.
Рекомендуемая литература
Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.182-186)
2 .Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 230-232)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №19
ИЗМЕРЕНИЕ ИНДУКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ КАТУШКИ

Цель работы: вычислить индуктивное сопротивление катушки и ее индуктивность по результатам измерений напряжений на катушке и силы тока в цепи.
Оборудование
Источник переменного напряжения (6В)
Катушка разборного трансформатора
Вольтметр и миллиамперметр переменного тока
Соединительные провода
Ключ однополюсной
Омметр
Теория
Индуктивное сопротивление катушки переменному току с частотой
· равно:
ХL=
·L=2
·fL (1)
Если активное сопротивление обмотки катушки значительно меньше индуктивного сопротивления катушки переменному току (R13 QUOTE 1415XL), то зависимость между действующими значениями силы тока в катушке и напряжения, приложенного к концам ее обмотки, определяется выражением:
I= U /ХL= U/2
·fL (2).
Цель данной работы – измерить индуктивное сопротивление и определить индуктивность катушки. Эта задача осложняется тем обстоятельством, что наряду с индуктивным сопротивлением, катушка обычно обладает еще активным сопротивлением R.
Для определения индуктивного сопротивления катушки ХL можно определить ее полное сопротивление переменному току Z, измерив действующие значения переменного напряжения на концах катушки U и силу тока I в ней: Z= U /I (3)
Затем, используя выражение Z= 13 QUOTE 15=13 QUOTE 1415 ХL 2 (так как ХС =0), можно найти индуктивное сопротивление катушки: ХL =13 QUOTE 1415 (4).
Активное сопротивление R катушки К можно измерить в отдельном опыте с помощью омметра.
Порядок выполнения работы
Соберите электрическую цепь


Выполните измерение силы тока I в цепи при напряжении 6В. Вычислите полное сопротивление катушки Z по формуле (3).
Выключите переменное напряжение и измерьте активное сопротивление катушки R омметром.
По результатам измерений полного Z и активного R сопротивление катушки вычислите ее индуктивное сопротивление ХL по формуле (4) и индуктивность L из формулы (1).
Вычислите относительную погрешность измерений индуктивности по формуле

· L=13 QUOTE 1415.100%
где Lтаб.=0,03 Гн.
Результаты занести в таблицу 1.


Таблица 1


·, гц
U,в
I,А
Z, Ом
R, Ом
ХL, Ом
L, Гн

· L, %











Контрольные вопросы
Вариант 1
1.По какой формуле можно вычислить индуктивное сопротивление катушки переменного тока?
2. Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить индуктивность катушки? Как изменится индуктивное сопротивление, если увеличить частоту переменного тока? 
3. Индуктивность катушки увеличили в 2 раза, а силу тока  в ней уменьшили в 2 раза. Как изменилась энергия магнитного поля катушки?
4. Индуктивное сопротивление катушки в цепи переменного тока 50 Гц равно 31,4 Ом. Чему авна индуктивность катушки?
5. Найдите частоту собственных колебаний в контуре с индуктивностью катушки
10 мГн и емкостью конденсатора 1 мкФ
Вариант 2
1.По какой формуле вычисляют собственную частоту колебаний в колебательном контуре?
2.Как изменится собственная частота колебаний колебательного контура, если уменьшить ёмкость конденсатора в 4 раза?
3. Как изменится собственная частота колебаний колебательного контура, если увеличить индуктивность катушки?
4.Что называют резонансом?
5.Найдите период колебаний в колебательном контуре, если индуктивность катушки 0,01 Гн, а емкость конденсатора 4 мкФ.
Рекомендуемая литература
1. Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.182-186)
2. Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 230-232)
 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 20
ИЗУЧЕНИЕ УСТРОЙСТВА И РАБОТЫ ОДНОФАЗНОГО ТРАНСФОРМАТОРА
Цель работы
1.Изучить устройство трансформатора.
2.Определить коэффициент трансформации трансформатора.

Оборудование
1.Трансформатор.
2.Вольтметры.
3.Источник переменного напряжения.
4.Соединительные провода
Теория
Трансформатор-это устройство, преобразующее энергию переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. Трансформатор состоит из двух основных частей: сердечника (магнитопровода) и двух или более обмоток. Одна из обмоток включается в сеть переменного тока и называется первичной 1 (рис.1). Остальные обмотки являются вторичными 2. Сердечник трансформатора служит для концентрации магнитного потока Ф.

E1= -
·1Ф, Е2=Ф
·2 (1)
k= E1/ Е2=
·1/
·2 (2)
При k <1 трансформатор повышает напряжение, при k >1 - понижает напряжение.
Экспериментально для определения коэффициента трансформации используется формула
k=
·1/
·2 (3)
Трансформатор может работать в режиме холостого хода и режиме нагрузки. Режим холостого хода - это режим, в котором I2 = 0 13 QUOTE 13 QUOTE 1415 15, т.е. нагрузка к вторичной обмотке не подключена.
Трансформатор имеет высокий КПД (более99%), поэтому можно записать соотношение U1 / U2 = I2 / I1,13 QUOTE 13 QUOTE 1415 15 т.е. трансформатор изменяет не только напряжение, но и силу тока I.

В трансформаторе имеются два вида потерь мощности: потери в меди и потери в стали. Потери в меди (потери в обмотках) зависят от силы тока I1 и I2 13 QUOTE 13 QUOTE 1415 1513 QUOTE 13 QUOTE 1415 15. Потери в стали (потери в магнитопроводе) зависят от напряжения U и расходуются на перемагничивание сердечника и вихревые токи в нем.
Порядок выполнения работы
1. Собрать схему

2.Включить трансформатор в сеть и измерить напряжения 13 QUOTE 1415 и 13 QUOTE 1415.
3.Вычислить коэффициент трансформации трансформатора.
4.Сделать вывод о типе трансформатора.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1.Что такое трансформатор?
2.Какая обмотка трансформатора называется первичной?
З. От чего зависят потери в стали?
4.Почему обмотки трансформатора изготовляются из меди?
5.От чего зависит коэффициент трансформации?
Вариант 2
1.Где и для чего применяются трансформаторы?
2.Какая обмотка трансформатора называется вторичной?
З. Как можно определить коэффициент трансформации?
4.От чего зависят потери в меди?
5.Почему сердечник трансформатора собирается из отдельных изолированных друг от друга стальных пластин?
Рекомендуемая литература
Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.187-189)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 233-234)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №21
СБОРКА И НАСТРОЙКА ПРОСТЕЙШЕГО ДЕТЕКТОРНОГО
РАДИОПРИЕМНИКА
Цель работы: изучить работу простейшего детекторного радиоприемника
Оборудование
1.Катушка контурная.
2.Конденсатор переменной емкости.
3.Диод полупроводниковый.
4.Конденсатор постоянной емкости.
5.Телефон (наушники)
6.Провода и планки соединительные.
7.Провода для антенны и заземления.
8.Монтажная доска, винты, шайбы.
Теория
Радиоприемником называют устройство, позволяющее принимать высокочастотные модулированные электромагнитные колебания и преобразовывать их в механические звуковой частоты.

Радиоволны, излучаемые передающими радиостанциями, индуцируют в антенне А приемника высокочастотные (ВЧ) токи, которые поступают в резонансный колебательный контур РК (рис 1). Колебательный контур выделяет колебания лишь той радиостанции, частота которой совпадает с частотой колебаний приемного колебательного контура. При этом наступает электрический резонанс- сопротивление контура уменьшается, а принятый электрический сигнал усиливается настройка в резонанс достигается обычно изменением емкости приемного колебательного контура конденсатором переменной емкости 13 QUOTE 1415. Модулированные ВЧ колебания (рис. 2), принятые колебательным контуром приемника с помощью детектора Д, которым обычно сложит полупроводниковый диод, преобразуются в пульсирующий ток одного направления, амплитуда которого изменяется со звуковой частотой.
Если к телефону Т или динамику параллельно присоединить блокировочный конденсатор С2 то пульсирующий ток высокой частоты пойдет через конденсатор, а ток низкой (звуковой) частоты - через катушку телефона; его мембрана придет, в колебательное движение со звуковой частотой передающей станции
Простейший из радиоприемников не требует для работы электрической энергии: он работает только за счет энергии принятого сигнала, поэтому позволяет принять и прослушать мощные ближайшие радиостанции определенного диапазона частот.
Электромагнитные волны, охватывающие диапазон частот от 1.104 до 3 .1011 Гц называют радиоволнами
Радиоволны подразделяют на:
длинные
· = 10 000 ч 1000м,
средние
· = 1 000 ч100м,
короткие
·= 100 ч10 м,
ультракороткие
·= 10 ч 0,001м.
Порядок выполнения работы
1.Изучить схему и собрать простейший детекторный радиоприемник.
2.Медленно вращая ручку конденсатора переменной емкости, настроить колебательный контур резонанс с частотой принимаемой радиостанции и прослушать радиопередачу.
3.Оформить отчёт по лабораторной работе.
4.Перечислить в отчет основные физически явления, лежащие в основе работы радиоприемник.
5.Письменно ответить на контрольные вопросы.
Контрольные вопросы
Вариант 1
1.Каково назначение антенны и заземления?
2.Какова физическая сущность электрического резонанса?
3.каково соотношение между длиной, частотой и скоростью распространения радиоволны?
4.Почему при радиосвязи колебания высокой частоты называют несущим?
5.Почему при связи на коротких волнах образуются зоны молчания?
Вариант 2
1.Каково назначение детектора?
2.Что называется амплитудной модуляцией?
3.Почему радиоприемник в автомашине плохо работает, когда она проезжает под мостом?
4.Чему равна длина волны, создаваемая радиостанцией, работающей на частоте 1,5 МГц?
5.Какова причина радиопомех от проходящего вблизи трамвая?
6.Почему радиолокационная установка должна посылать радиосигналы в виде коротких импульсов, следующих друг за другом непрерывно.
Рекомендуемая литература
Кикин Д.Г., Самойленко П.И. Физика(с основами астрономии) – М.: Высшая школа, 1995. (Стр.203-207)
Омельченко В.П., Антоненко Г.В. Физика.- Р., 2005. (Стр. 236-238)




ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№22
Резонанс напряжений.
1 Цель работы.
1.1.Исследовать процессы в электрической схеме при резонансе напряжений .
1.2. Снять резонансные кривые.
1.3. Закрепить навыки построения векторных диаграмм.

2. Оборудование лабораторного стенда:
В соответствии с приведенной принципиальной электрической схемой

3. Порядок выполнения работы.
3.1.Собрать принципиальную электрическую схему.
Принципиальная электрическая схема измерений
3.2.Рассчитать цену деления измерительных приборов и записать в Табл.1
Табл.1
Наименование прибора
Предел измерения
Цена деления

PV 1, 2, 3
25/100/250 В


PA 1, 2, 3, 4
0,1/0,5 А


PW 1
75/300 Вт



3.3. После проверки схемы преподавателем, включить стенд в следующей последовательности :
3.4. Установить переключатель ЛАТР в положение 20 В.
3.5. Установить переключатель катушки индуктивности L 1.1.,1.2. в положение «4» (0,4 Гн)
3.6. После проверки схемы преподавателем , включить стенд в следующей последовательности:
« СЕТЬ», « ИП».
3.7. Изменяя величину емкости тумблерами переменного конденсатора С, добиться резонанса
напряжений. Записать показания измерительных приборов и величину емкости, при которой
наступил резонанс, в 3-ю строку табл. 2
3.8. Изменяя емкость конденсаторной батареи по 4 мкФ в сторону уменьшения и увеличения
емкости , записать показания приборов в табл. 2

4 .Таблица 2 измерений и расчетов.
№ п/п
Замеры и расчеты


C
Uобщ
Ua
UL
Uc
Iобщ
Z


мкФ
В
В
В
B
A


1








2








3








4








5









5. Расчетные формулы:
5.1 Ua = Uобщ в резонансе ( 3-й замер табл. 2 ); Z = Uобщ / Iобщ

6. По данным замеров и расчетов построить графики зависимостей :
6.1. Iобщ = f ( C ) ; Z = f ( C )
6.2. Построить векторные диаграммы напряжений по 1-му, 3-му, 5-му замерам табл.2

7. Отчет должен содержать:
7.1. Наименование работы
7.2. Цель работы
7.3. Графики, векторные диаграммы.
7.4. Ответы на контрольные вопросы
К каждому отчету должна прилагаться ксерокопия описания лабораторной работы.

8 .Контрольные вопросы:
8.1. Что называется резонансом напряжения?
8.2. Приведите свойства контура при резонансе.
8.3. Какое практическое применение имеет резонанс напряжений?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№23
Резонанс токов
1 Цель работы.
1.1.Исследовать процессы в электрической схеме при резонансе токов
1.2. Снять резонансные кривые.
1.3. Закрепить навыки построения векторных диаграмм.

2. Оборудование лабораторного стенда:
В соответствии с приведенной принципиальной электрической схемой

3. Порядок выполнения работы.
3.1.Собрать принципиальную электрическую схему.
Принципиальная электрическая схема измерений

3.2.Рассчитать цену деления измерительных приборов и записать в Табл.1
Табл.1
Наименование прибора
Предел измерения
Цена деления

PV 1, 2, 3
25/100/250 В


PA 1, 2, 3, 4
0,1/0,5 А


PW 1
75/300 Вт



3.3. После проверки схемы преподавателем, включить стенд в следующей последовательности :
3.4. Установить переключатель ЛАТР в положение 40 В.
3.5. Установить переключатель катушки индуктивности L 1.1.,1.2. в положение «1» (0,1 Гн)
3.6. После проверки схемы преподавателем , включить стенд в следующей последовательности:
« СЕТЬ», « ИП».
3.7. Изменяя величину емкости тумблерами переменного конденсатора С, добиться резонанса
токов. Записать показания измерительных приборов и величину емкости, при которой
наступил резонанс, в 3-ю строку табл. 2
3.8. Изменяя емкость конденсаторной батареи по 4 мкФ . в сторону уменьшения и увеличения
емкости, записать показания приборов в табл. 2


4 .Таблица 2 измерений и расчетов.
№ п/п
Замеры и расчеты


С
Uобщ
Iобщ

IL
IC
Z


мкФ
В
А
А
А
А
Ом

1








2








3








4








5









5. Расчетные формулы:
5.1. Ia = Iобщ в резонансе ( 3-й замер табл. 2 ); Z = Uобщ / Iобщ
6. По данным замеров и расчетов построить графики зависимостей :
6.1 Iобщ = f ( C ) ; Z = f ( C )
6.2. Построить векторные диаграммы напряжений по 1-му, 3-му, 5-му замерам табл.2

7. Отчет должен содержать:
7.1. Наименование работы
7.2. Цель работы
7.3. Графики
7.4. Ответы на контрольные вопросы
К каждому отчету должна прилагаться ксерокопия описания лабораторной работы.

8 .Контрольные вопросы:
8.1.Что называется резонансом токов?
8.2. Приведите свойства контура при резонансе.
8.3. Какое практическое применение имеет резонанс токов?




ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№24

Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей « звездой»
1 Цель работы.
Установить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при равномерной и неравномерной нагрузке в фазах.
Оценить роль нулевого провода при соединении потребителей «звездой».
1.3. Закрепить навыки построения векторных диаграмм.
2. Оборудование лабораторного стенда:
В соответствии с приведенной принципиальной электрической схемой
3. Порядок выполнения работы.
3.1.Собрать принципиальную электрическую схему.
Принципиальная электрическая схема измерений

3.2.Рассчитать цену деления измерительных приборов и записать в Табл.1
Табл.1
Наименование прибора
Предел измерения
Цена деления

PV 1, 2, 3
25/100/250 В


PA 1, 2, 3, 4
0,1/0,5 А


PW 1
75/300 Вт


3.3. После проверки схемы преподавателем, включить стенд в следующей последовательности :
3.4. Установить в цепи равномерную нагрузку , включив по 2 лампочки в каждой фазе.
Замкнуть тумблер S 24 нулевого провода. Включить тумблер СЕТЬ, затем тумблер S25
подачи в схему трехфазного напряжения. Записать показания измерительных приборов при
включенном нулевом проводе в табл. 2.
3.4. Отключить тумблером S 24 нулевой провод ,что соответствует его обрыву. Записать
показания приборов в табл. 2 . Убедитесь, что показания приборов не изменились и ток
в нулевом проводе равен нулю.
3.5. Установить в цепи неравномерную нагрузку в фазах: в фазе А – 1 лампочка; в фазе В - 3
лампочки; в фазе С – 5 лампочек. Записать показания приборов в табл. 2. при включенном
тумблере нулевого провода. Убедитесь, что в нулевом поводе появился ток.
3.6. Разомкнуть тумблер нулевого провода, моделируя его обрыв. Оцените изменения , которые
произошли в цепи. Измерить фазные напряжения при «перекосе фаз», для чего после
отключения тумблера СЕТЬ, переключить вольтметр PV1 в фазу С. Записать показания
приборов в табл2. Внимание ! Ток фазы С записать , рассчитав его из мощности фазы С
4 .Таблица 2 измерений и расчетов.
Нагрузка
нейтраль
Замеры и расчеты



Uфа
Uфв
Uфс
Uлвс
Iфа
Iфв
Iфс
Iла
I0
Pфс

Равно
мерная
Вкл.












Выкл.











Неравно
мерная
Вкл.












Выкл.











5. Расчетные формулы:
5.1. IфС = РфС / UфС
6. По данным замеров и расчетов построить графики зависимостей :
6.1. По данным табл. 2. построить в масштабе векторные диаграммы по 1-му, 3-му и 4-му замерам
7. Отчет должен содержать:
7.1. Наименование работы
7.2. Цель работы
7.3. Графики
7.4. Ответы на контрольные вопросы
К каждому отчету должна прилагаться ксерокопия описания лабораторной работы.
8 .Контрольные вопросы:
8.1. По какому принципу потребители соединяются «звездой»?
8.2. При каком условии потребители соединяются по схеме «звезда» ?
8.3. Дайте определения фазным и линейным токам и напряжениям. Приведите соотношения
между ними.
8.4. Что такое «перекос фаз» и как он устраняется ?
8.5. Перечислите значение нулевого провода и требования к его прокладке.


ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№25
Исследование трехфазной цепи при соединении потребителей « треугольником»
1. Цель работы.
1.1.Установить соотношения между линейными и фазными напряжениями и токами при
равномерной и неравномерной нагрузке в фазах.
1.2. Закрепить навыки построения векторных диаграмм

2. Оборудование лабораторного стенда:
В соответствии с приведенной принципиальной электрической схемой

3. Порядок выполнения работы.
3.1.Собрать принципиальную электрическую схему.
Принципиальная электрическая схема измерений

3.2.Рассчитать цену деления измерительных приборов и записать в Табл.1
Табл.1
Наименование прибора
Предел измерения
Цена деления

PV 1, 2, 3
25/100/250 В


PA 1, 2, 3, 4
0,1/0,5 А


PW 1
75/300 Вт



3.3. После проверки схемы преподавателем, включить стенд в следующей последовательности :
3.4. Установить в цепи равномерную нагрузку , включив по 2 лампочки в каждой фазе.
Включить тумблер СЕТЬ, затем тумблер S25 подачи в схему трехфазного напряжения. Записать показания измерительных приборов в табл.2. Убедитесь, что Uл = Uф , Iл > Iф
3.5. Установить в цепи неравномерную нагрузку в фазах: в фазе А – 1 лампочка; в фазе В - 3
лампочки; в фазе С – 5 лампочек. Записать показания приборов в табл. 2. Обратите внимание, изменились ли напряжения в фазах, как изменились фазные и линейные токи.

4 .Таблица 2 измерений и расчетов.
Нагрузка
фаза
Кол-во ламп
Замеры и расчеты




Uфа
Uлав
Iфа
Iфв
Iфс
Iла
Pфв

Равно
мерная
А
2









В
2









С
2








Неравномерная
А
1









В
3









С
5









5. Расчетные формулы:
Для равномерной нагрузке в фазах рассчитать величины линейных токов:13 QUOTE 1415 При неравномерной нагрузке величины линейных токов находятся из векторной диаграммы
6. По данным замеров и расчетов построить графики зависимостей :
6.1. По данным табл. 2. построить в масштабе векторные диаграммы при равномерной и неравномерной нагрузке в фазах.
7. Отчет должен содержать:
7.1. Наименование работы
7.2. Цель работы
7.3. Графики
7.4. Ответы на контрольные вопросы
К каждому отчету должна прилагаться ксерокопия описания лабораторной работы.
8 .Контрольные вопросы:
8.1. По какому принципу потребители соединяются «треугольником»?
8.2. При каком условии потребители соединяются по схеме «треугольник» ?
8.3. Дайте определения фазным и линейным токам и напряжениям. Приведите соотношения
между ними.
8.4. Наблюдается ли при соединении «треугольником» «перекос фаз» в случае неравномерной нагрузки. Если нет, то почему?
8.5. Как находить величину линейных токов при неравномерной нагрузке в фазах?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА№26
«Расчет смешанного соединения резисторов»
Цель: применить метод расчета эквивалентного сопротивления резисторов при их смешанном соединении.
Вопросы для подготовки к практическому занятию:
1. Как могут быть соединены отдельные проводники электрической цепи между собой?
2. Какие соединения изображены на рисунке?








3. Как соединены проводники, если по ним проходит один и тот же ток?
4. Напишите формулы для вычисления общего сопротивления при последовательном и параллельном соединении проводников.

Задание
Определить общее сопротивление цепи, токи во всех ветвях и напряжения на каждом сопротивлении, если напряжение U=120 В.



Вариант
Положение ключей
R1,
Ом
R2,
Ом
R3,
Ом
R4,
Ом
R5,
Ом
R6,
Ом
R7,
Ом
R8,
Ом


К1
К2









1
1
0
2
1,5
3
1
1,5
3
6
3

2
0
1
2
1,5
3
1
1,5
3
6
3

3
1
0
2
1,5
3
1
1,5
3
6
3

4
0
1
2
1,5
3
1
1,5
3
6
3

5
1
0
1
3
6
1,5
3
1,5
2
4

6
0
1
1
3
6
1,5
3
1,5
2
4

7
0
1
1
3
6
1,5
3
1,5
2
4

8
1
0
1
3
6
1,5
3
1,5
2
4

9
0
1
6
4
2
3
2
8
4
2

10
1
0
2
1,5
1
3
1,5
6
3
3


Ход работы

Для своих данных начертить исходную схему.



Вариант
Положение ключей
R1,
Ом
R2,
Ом
R3,
Ом
R4,
Ом
R5,
Ом
R6,
Ом
R7,
Ом
R8,
Ом


К1
К2









1
1
0
1,5
2
1
3
1,5
3
3
6


Рассчитать последовательное соединение R1-R4.
Рассчитать параллельное соединение R14-R3.
Рассчитать последовательное соединение R2-R5.
Рассчитать параллельное соединение R134-R25.
Найти эквивалентное сопротивление, рассчитав последовательное соединение R12345-R78.
Найти общий ток в цепи.
Найти токи на сопротивлениях R7 и R8.
Найти напряжения на сопротивлениях R7 и R8.
Найти напряжение между точками а и б.
Найти ток на сопротивлениях R1 и R4; R2 и R5.
Найти ток на сопротивлении R3.
Выводы: методом расчета эквивалентного сопротивления резисторов при их смешанном соединении получены такие результаты:
13 EMBED Equation.3 1415


3.
ФОРМА ОТЧЕТА ОБУЧАЮЩИХСЯ ПО ИТОГАМ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Оформление лабораторной работы
Результаты выполнения лабораторной работы оформляются обучающимися в виде отчета.
Пример
Лабораторная работа 1
__________________________________________________________________
(наименование лабораторной работы)
Наименование лабораторной работы берется из рабочей программы дисциплины, а в дальнейшем оно может быть скорректировано, исходя из цели работы.
Цель работы
Определение цели работы является наиболее трудным и ответственным этапом в разработке методических указаний. В конечном итоге, цель работы определяет в известной степени требования к умениям обучающихся применять полученные знания на практике, которые должны соответствовать требованиям ФГОС.
При невозможности сформулировать единую цель работы допускается формулировка нескольких целей, объединенных единой логической направленностью.
Формулировка цели работы не должна повторять ее название.
Пояснения к работе
В пояснениях к работе следует отразить краткие теоретические сведения по предлагаемой лабораторной работе.
Краткие теоретические сведения должны обязательно сопровождаться поясняющими схемами, чертежами, формулами, рисунками и т. п. необходимых закономерностей (без вывода), а также конкретным числовым примером.
При необходимости можно ввести описание конкретной индивидуальной установки и ее технических параметров, а также измерительных приборов.
Задание
Формулируются конкретные задания для обучающегося, которые он обязан выполнять при подготовке к лабораторной работе.
В задание в обязательном порядке вводятся следующие вопросы предварительной подготовки:

·самостоятельное изучение обучающимися методических рекомендаций по проведению конкретной лабораторной работы;

·выполнение соответствующих расчетов. Задания для расчетов формируются на основе параметров элементов и комплектующих изделий исследуемого устройства;

·подготовка формы отчета;

·подготовка ответов на контрольные вопросы;

·составление структурной схемы измерений и подбор по справочным материалам измерительных приборов;

·изображение предполагаемого хода кривых, которые будут сниматься в работе и т. п.
Содержание отчета
В содержании отчета указывается состав и форма отчета о проделанной работе.
Контрольные вопросы
Формулируются вопросы, позволяющие оценить выполнение требований ФГОС к уровню знаний обучающихся по заданному разделу дисциплины. Количество и содержание вопросов должно быть достаточным для проверки знаний, в том числе и на этапе допуска к работе.
Пример.
Лабораторная работа "Электроемкость плоского конденсатора".
Образовательные цели урока. Выполняя работу, ученики должны:
1) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора  от площади пластин, 2) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора  от наличия диэлектрика,  3) исследовать зависимость электроемкости плоского конденсатора от расстояния между пластинами конденсатора.
План урока.
Организационный момент.
Краткое вступление учителя.
Объявление темы.
Теоретическое обоснование темы.
Назначение и правила пользования приборами.
Изучение устройства и принципа действия
а)электрометра,  б) плоского конденсатора.
Повторение основных положений техники безопасности.
Выполнение работы.
Обсуждение результатов эксперимента.
Подведение итогов работы.
Ознакомление с различными типами конденсаторов.
Оформление отчета по лабораторной работе.
Методические цели урока.
Развить интерес к исследовательской деятельности.
Закрепить знания, приобретенные на уроках физики.
Продолжить формирование навыков проводить физический эксперимент.
Научить использовать результаты исследований в повседневной деятельности.
Продолжить формирование коммуникативных навыков работы в группах.
Сформировать навыки соблюдения основных положений техники безопасности при работе с электрическими приборами.
Приборы и материалы.
Электрометр из набора по электростатике.
Диски с диэлектрическим покрытием.
Диэлектрические пластины (плексиглас, эбонит, стекло).
Штатив с муфтой и лапкой.
Соединительные провода.
Линейка из органического стекла (плексигласа).
Шелковая ткань.
Краткая теория.
Взаимной электроемкостью двух проводников называется физическая величина, численно равная заряду q, который необходимо перенести с одного проводника на другой для того, чтобы изменить на единицу разность потенциалов
( -) между ними: , где: - электроемкость плоского конденсатора,
- потенциал нижней пластины конденсатора,
- потенциал верхней пластины конденсатора, U- напряжение между пластинами (обкладками) конденсатора,
U = (- ) - разность потенциалов (напряжение между пластинами).
Преобразуем формулу к виду .
Плоский конденсатор представляет собой две параллельные плоские пластины (обкладки), заряженные одинаковыми по абсолютному значению, но разноименными зарядами. Пластины (обкладки) конденсатора имеют площадь S, находятся на расстоянии d друг от друга. Между обкладками конденсатора расположен диэлектрик (воздух, органическое стекло, эбонит) с относительной диэлектрической проницаемостью .
Порядок выполнения работы.
Подготовительный этап.
Подготовить экспериментальную установку к проведению исследовательской деятельности:
1) поставить электрометр в центре лабораторного стола,
2) первый диск укрепить на центральном стержне электрометра,
3) второй диск прикрепить к лапке штатива,
4) корпус электрометра соединить проводом со вторым диском и заземлить.
5) расположить диски на расстоянии 5 сантиметров так, чтобы их центры были на одной прямой, проведенной через ось стержня электрометра.
6) получить разрешение преподавателя на проведение опытов.
Основной этап.
1) Ослабить зажим лапки штатива так, чтобы можно было без больших усилий опускать (поднимать) второй диск конденсатора.
2) Взять в руку линейку, осуществить электризацию путем трения шелковой ткани об оргстекло.
3) Зарядить нижнюю пластинку конденсатора, прикоснувшись к стержню электроскопа наэлектризованной линейкой. Верхняя пластинка приобретет электрический заряд равный по величине, но противоположный по знаку. Конденсатор заряжен. Установка готова для проведения опытов.
Опыт № 1.
1) Уменьшаем расстояние d между пластинами конденсатора, медленно приближая верхний диск к нижнему диску.
2) Наблюдаем за показаниями стрелки электрометра, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается),
3) Записываем в таблицу № 1 результат наблюдения.
4) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью конденсатора С (увеличивается или уменьшается).
Опыт № 2.
1) Увеличиваем расстояние d между пластинами конденсатора, медленно поднимая верхний диск.
2) Наблюдаем за показаниями стрелки электрометра, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается).
3) записываем в таблицу № 1 результат наблюдения.
4) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
5) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем в таблицу № 1 вывод о том, какая зависимость существует междуэлектроемкостью конденсатора С и расстоянием d (прямая пропорциональная зависимость или обратная пропорциональная зависимость).
Таблица № 1.
d  расстояние между пластинами
U напряжение

электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и расстоянием d

уменьшается




увеличивается




Опыт № 3.
1) Устанавливаем расстояние d между пластинами конденсатора d 5 миллиметров.
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Осторожно вводим стеклянную пластинку (диэлектрик) между обкладками конденсатора.
4) Отмечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 2, как изменилось напряжение U (увеличивается или уменьшается).
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Вынимаем из конденсатора стеклянную пластинку, возвращаем на прежнее место.
Опыт № 4.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Осторожно вводим эбонитовую пластинку (диэлектрик) между обкладками конденсатора.
4) Отмечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 2, как изменилось напряжение U (увеличивается или уменьшается)
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и диэлектрической проницаемостью  (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
8) Вынимаем из конденсатора эбонитовую пластинку, возвращаем на прежнее место.
Таблица № 2.
диэлектрическая проницаемость среды
U напряжение

электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и диэлектрической проницаемостью среды 

уменьшается
 
 
 

увеличивается
 
 


Опыт № 5.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Наблюдая за показаниями стрелки электрометра, сдвигаем верхнюю обкладку конденсатора, уменьшая площадь взаимного перекрытия пластин.
4) Замечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 3, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается)
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и величиной площади S (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
Опыт № 6.
1) Расстояние между обкладками конденсатора остается без изменения. (Расстояние между пластинами конденсатора d  5 миллиметров).
2) Замечаем положение стрелки электрометра.
3) Наблюдая за показаниями стрелки электрометра, сдвигаем верхнюю обкладку конденсатора, увеличивая площадь взаимного перекрытия пластин.
4) Замечаем новое положение стрелки электрометра.
5) Записываем в таблицу № 3, как изменяется напряжение U (увеличивается или уменьшается).
6) Используя формулу , записываем вывод о том, что происходит с электроемкостью С конденсатора (увеличивается или уменьшается).
7) Анализируя результаты опытов и наблюдений, записываем вывод о том, какая зависимость существует между электроемкостью конденсатора С и площадью взаимного перекрытия пластин S (обратная пропорциональная зависимость или прямая пропорциональная зависимость).
Таблица № 3.
S – площадь взаимного перекрытия пластин
U напряжение
электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и площадью пластин S

уменьшается
 
 
 

увеличивается
 
 


Вывод. Ученики обсуждают результаты своих исследований, выдвигают гипотезы и приходят к обобщенному выводу: какая связь существует между электроемкостью С и параметрами плоского конденсатора такими, как
площадь пластин S,
относительная диэлектрическая проницаемость ,
расстояние между обкладками конденсатора d.
Они записывают свой вывод, используя символические обозначения С, S , , d.
Преподаватель предлагает исследователям записать формулу плоского конденсатора, используя электрическую постоянную  (значение электрической постоянной ученики извлекают из справочника).
Заключительный этап.
Применить полученную формулу для расчета электроемкости плоского конденсатора, используемого в этом эксперименте ( самостоятельно начертить таблицу, измерить параметры конденсатора, выписать из справочника значение относительной диэлектрической проницаемости эбонита, расчеты произвести в международной системе С И , заполнить таблицу). Ученики оформляют работу и сдают учителю на проверку.
Примечание. Лабораторная работа физпрактикума в 10 классе рассчитана на два академических часа, проводится группой учеников в составе (2-4) человек под руководством учителя. Ученики обязаны строго соблюдать правила техники безопасности. 
Литература:
Касьянов В.А. Физика 10 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений. – М.: Дрофа, 2003.
Энциклопедия для детей. Техника. – М.: Аванта +, 2001.
Пёрышкин А.В., Гутник Е.М. Физика 9 кл.: Учебник для общеобразовательных учреждений.- М.: Дрофа, 2002.
Перельман Я.И. Знаете ли вы физику? – М.: ВАП, 1994.
Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Сотский Н.Н. Физика: Учеб. для 10 кл. общеобразоват. учреждений. – М.: Просвещение, 2001.
Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. – М.: Издательство “Наука” Главная редакция физико-математической литературы. 1977.

Приложение. Обучающиеся в процессе выполнения работы заполняют таблицы следующим образом:

Таблица № 1.

d
расстояние между пластинами

U
напряжение
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С
и расстоянием d

уменьшается
уменьшается
увеличивается
обратная пропорциональная
зависимость

увеличивается
увеличиваетя
уменьшается



Таблица № 2.

13 EMBED Equation.3 1415
диэлектрическая проницаемость среды

13 EMBED Equation.3 1415U
напряжение 13 EMBED Equation.3 1415

13 EMBED Equation.3 1415
электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С
и диэлектрической проницаемостью среды 13 EMBED Equation.3 1415

уменьшается
увеличивается
уменьшается
прямая пропорциональная
зависимость

увеличивается
уменьшается
увеличивается



Таблица № 3.

S – площадь взаимного перекрытия пластин

U
напряжение

13 EMBED Equation.3 1415
электроемкость
Вывод: какая существует зависимость между электроемкостью С и площадью пластин S

уменьшается
увеличивается
уменьшается
прямая пропорциональная
зависимость

увеличивается
уменьшается
увеличивается



Обрабатывая результаты исследований, ученики записывают вывод:
электроемкость плоского конденсатора прямо пропорциональна относительной диэлектрической проницаемости, прямо пропорциональна площади пластин, обратно пропорциональна расстоянию между пластинами. В символической форме это будет выглядеть так: 13 EMBED Equation.3 1415. Продолжая выполнять задание, ученики записывают формулу плоского конденсатора в таком виде 13 EMBED Equation.3 1415, где 13 EMBED Equation.3 1415 - относительная диэлектрическая проницаемость вещества, 13 EMBED Equation.3 1415 - электрическая постоянная в международной системе СИ, S – площадь взаимного перекрытия пластин,13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 - расстояние между пластинами.

Таблица для записи данных экспериментальных:

13 EMBED Equation.3 1415
электрическая постоянная
13 EMBED Equation.3 1415
относительная
диэлектрическая проницаемость
13 EMBED Equation.3 1415
радиус пластины (диска)
13 EMBED Equation.3 1415
площадь круга, (диска)
13 EMBED Equation.3 1415
расстояние между пластинами
13 EMBED Equation.3 1415
электроемкость конденсатора












4. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ И ФОРМЫ КОНТРОЛЯ
Критерии оценивания лабораторной работы

 Оценка лабораторных и практических работ

Оценка «5» ставится в том случае, если учащийся:
а) выполнил работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений;
б) самостоятельно и рационально выбрал и подготовил для опыта необходимое оборудование, все опыты провел в условиях и режимах, обеспечивающих получение результатов и выводов с наибольшей точностью;
в) в представленном отчете правильно и аккуратно выполнил все записи, таблицы, рисунки, чертежи, графики, вычисления и сделал выводы;
г) правильно выполнил анализ погрешностей;
д) соблюдал требования безопасности труда.
Оценка «4» ставится в том случае, если выполнены требования к оценке «5», но:
а) опыт проводился в условиях, не обеспечивающих достаточной точности измерении,
б) или было, допущено два-три недочета, или не более одной негрубой ошибки и одного недочета.
Оценка «3» ставится, если работа выполнена не полностью, но объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы, или если в ходе проведения опыта и измерений были допущены следующие ошибки:
а) опыт проводился в нерациональных условиях, что привело к получению результатов с большей погрешностью, 
б), или в отчете были допущены в общей сложности не более двух ошибок (в записях единиц, измерениях, в вычислениях, графиках, таблицах, схемах, анализе погрешностей и т. д.), не принципиального для данной работы характера, но повлиявших на результат выполнения,
в) или не выполнен совсем или выполнен неверно анализ погрешностей;
г) или работа выполнена не полностью, однако объем выполненной части таков, что позволяет получить правильные результаты и выводы по основным, принципиально важным задачам работы.
Оценка «2» ставится в том случае, если:
а) работа выполнена не полностью, и объем выполненной части работы не позволяет сделать правильных выводов,
б) или опыты, измерения, вычисления, наблюдения производились неправильно,
в) или в ходе работы и в отчете обнаружились в совокупности все недостатки, отмеченные в требованиях к, оценке «3».
Оценка «1» ставится в тех случаях, когда учащийся совсем не выполнил работу или не соблюдал требований безопасности труда

Критерии оценивания учебных достижений обучающихся при выполнении лабораторных и практических работ
При оценивании уровня владения учащимися практическими умениями и навыками во время выполнения фронтальных лабораторных работ, экспериментальных задач, работ физического практикума, практических работ по астрономии учитываются знания алгоритмов наблюдения, этапов проведения исследования (планирование опытов или наблюдений, сбора установки по схеме; проведение исследования, снятие показателей с приборов), оформление результатов исследования
· составление таблиц, построение графиков и т.п.; вычисления погрешностей измерения (по необходимости), обоснование выводов по проведенному эксперименту или наблюдению.
Уровни сложности лабораторных или практических работ могут задаваться:
через содержание и количество дополнительных заданий и вопросов по теме работы;
через разный уровень самостоятельности выполнения работы (при постоянной помощи учителя, выполнение по образцу, подробной или сокращенной инструкцией, без инструкции);
организацией нестандартных ситуаций (формулировка учеником цели работы, составление им личного плана работы, обоснование его, определение приборов и материалов, нужных для ее выполнения, самостоятельное выполнение работы и оценка ее результатов).
Обязательно учитывать при оценивании соблюдение учащимися правил техники безопасности во время выполнения лабораторных работ, практических работ по астрономии и работ физического практикума.


Уровни учебных достижений
Оценка
Критерии оценивания учебных достижений

Недостаточны
1
Работа не выполнена. Обучающийся (обучающаяся) не может назвать приборы и их назначение, не умеет пользоваться большинством из них, не может составить схему опыта с помощью учителя. Отсутствует отчет о выполнении работы.

Начальный
2
Работа выполнена менее чем наполовину. Обучающийся (обучающаяся) называет некоторые приборы и их назначение, демонстрирует умение пользоваться некоторыми из них Допущены две (и более) существенные ошибки в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении письменного отчета о работе, в соблюдении техники безопасности, которые учащийся не может исправить даже по требованию учителя.

Средний
3
Обучающийся (обучающаяся) выполняет работу по образцу (инструкции) или с помощью учителя, результат работы ученика дает возможность сделать правильные выводы или их часть. Работа выполнена правильно не менее чем наполовину или допущена существенная ошибка в ходе эксперимента, в объяснении, в оформлении работы, в соблюдении правил техники безопасности, которая исправляется по требованию учителя. Допущены одна или две существенные ошибки в оформлении письменного отчета о выполнении лабораторной или практической работе.

Достаточный
4
Обучающийся (обучающаяся) самостоятельно монтирует необходимое оборудование, выполняет работу в полном объеме с соблюдением необходимой последовательности проведения опытов и измерений. Работа выполнена правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы, но при этом эксперимент проведен не полностью или допущены несущественные ошибки в работе с оборудованием. Допущены одна или две несущественные ошибки в оформлении письменного отчета о работе.

Высокий
5
Обучающийся (обучающаяся) выполняет все требования, предусмотренные для достаточного уровня, определяет характеристики приборов и установок, осуществляет грамотную обработку результатов, рассчитывает погрешности (если требует работа), анализирует и обосновывает полученные выводы исследования, обосновывает наличие погрешности проведенного эксперимента или наблюдения. Работа выполнена полностью и правильно, сделаны правильные наблюдения и выводы; эксперимент проведен с учетом правил техники безопасности; проявлены организационно-практические умения и навыки (поддерживаются чистота рабочего места и порядок на столе). Отчет о работе оформлен без ошибок, по плану и в соответствии с требованиями к оформлению отчета.

Критерии оценивания в баллах
Наименование вида контроля
Критерий оценки
Баллы

Домашняя подготовка к практической (лабораторной) работе
4.1. Студент проработал теоретический материал по практической (лабораторной) работе, подготовил теоретическое введение к отчету, принес методические материалы и необходимые принадлежности для выполнения работы
30


4.2. Студент обладает достаточными теоретическими знаниями для выполнения работы, однако не выполнил все условия, предусмотренные в п. 4.1
10-25


4.3. Студент пришел не подготовленным к работе
0

Выполнение практической (лабораторной) работы
5.1. Студент правильно выполнил работу в течении отведенного времени
40


5.2. Студент выполнил работу в течение отведенного времени с некоторыми замечаниями
20-35


5.3. Студент выполнял работу, однако не смог или не успел завершить ее
10-20


5.4. Студент не выполнил работу, не проявлял интереса к выполнению поставленного задания
0

Качество выполнения отчета по практическим (лабораторным) работам
6.1. Отчет по практическим (лабораторным) работам аккуратно оформлен в соответствии с требованиями, представлен в установленные сроки
40


6.2. Отчет по практическим (лабораторным) работам выполнен с замечаниями, не полностью соответствует требованиям, представлен не в срок
20-35


6.3. Отчет выполнен не по всем работам, с существенными недостатками, оформлен небрежно, представлен не в срок
10-20

Защита практических работ
Защита практической (лабораторной) работы
7.1. Все практические (лабораторные) работы защищены без ошибок, при защите студент продемонстрировал полные теоретические знания и практические навыки
40


7.2. Практические (лабораторные) работы защищены с замечаниями, продемонстрированные теоретические знания и практические навыки не полны
20-35


7.3. Практические (лабораторные) работы защищены со значительными замечаниями, студент затрудняется ответить на большинство теоретических вопросов и выполнить большинство практических заданий
5-15


Различные формы и методы контроля и оценки знаний обучающихся.
Контроль знаний, умений и навыков учащихся является важной составной частью процесса обучения. Целью контроля является определение качества усвоения учащимися программного материала, диагностирование и корректирование их знаний и умений, воспитание ответственности к учебной работе. Для выяснения роли контроля в процессе обучения математике рассматривают его наиболее значимые функции: обучающую, диагностическую, прогностическую, развивающую, ориентирующую и воспитывающую.
В соответствии с формами обучения на практике выделяются три формы контроля: индивидуальная, групповая и фронтальная.
При индивидуальном контроле каждый школьник получает свое задание, которое он должен выполнять без посторонней помощи. Эта форма целесообразна в том случае, если требуется выяснять индивидуальные знания, способности и возможности отдельных учащихся.
При групповом контроле класс временно делится на несколько групп (от 2 до 10 учащихся) и каждой группе дается проверочное задание. В зависимости от цели контроля группам предлагают одинаковые задания или дифференцированные (проверяют результаты письменно-графического задания, которое ученики выполняют по двое, или практического, выполняемого каждой четверкой учащихся, или проверяют точность, скорость и качество выполнения конкретного задания по звеньям. Групповую форму организации контроля применяют при повторении с целью обобщения и систематизации учебного материала, при выделении приемов и методов решения задач, при акцентировании внимания учащихся на наиболее рациональных способах выполнения заданий, на лучшем из вариантов доказательства теоремы и т. п.
При фронтальном контроле задания предлагаются всему классу. В процессе этой проверки изучается правильность восприятия и понимания учебного материала, качество словесного, графического предметного оформления, степень закрепления в памяти.
Методы контроля
Устный опрос
На уроках контроль знаний учащихся осуществляется в виде фронтальной и индивидуальной проверки.
При фронтальном опросе за короткое время проверяется состояние знаний учащихся всего класса по определенному вопросу или группе вопросов. Эта форма проверки используется для:
выяснения готовности класса к изучению нового материала,
определения сформированности понятий,
проверки домашних заданий,
поэтапной или окончательной проверки учебного материала, только что разобранного на уроке,
при подготовке к выполнению практических и лабораторных работ.
Индивидуальный устный опрос позволяет выявить правильность ответа по содержанию, его последовательность, самостоятельность суждений и выводов, степень развития логического мышления, культуру речи учащихся. Эта форма применяется для текущего и тематического учета, а также для отработки и развития экспериментальных умений учащихся. Причем устную проверку считают эффективной, если она направлена на выявление осмысленности восприятия знаний и осознанности их использования, если она стимулирует самостоятельность и творческую активность учащихся.
Устный опрос осуществляется на каждом уроке, хотя оценивать знания учеников не обязательно. Главным в контроле знаний является определение проблемных мест в усвоении учебного материала и фиксирование внимания учеников на сложных понятиях, явлениях, процессах.
В процессе устного опроса можно использовать коллективную работу класса, наиболее действенными приемами которой являются:
обращение с вопросом ко всему классу,
конструирование ответа,
рецензирование ответа,
оценка ответа и ее обоснование,
постановка вопросов ученику самими учащимися,
взаимопроверка,
самопроверка.
Практическая работа
Для закрепления теоретических знаний и отработки навыков и умений, способности применять знания при решении конкретных задач используется практическая работа, которая связана не только с заданием на компьютере, но и, например, может включать задания построения схемы, таблицы, написания программы и т.д.
Лабораторная работа
Лабораторная работа - достаточно необычная форма контроля, она требует от обучающихся не только наличия знаний, но еще и умений применять эти знания в новых ситуациях, сообразительности. Используется лабораторная работа для закрепления определенных навыков с программными средствами, когда кроме алгоритмических предписаний в задании учащийся может получать консультации преподавателя.
Так как лабораторная работа может проверить ограниченный круг деятельности, ее целесообразно комбинировать с такими формами контроля, как диктант или тест.



5. СПИСОК ИСТОЧНИКОВ И СРЕДСТВ ОБУЧЕНИЯ

5.1 Список литературы
Основные источники:
1. Синдеев Ю.Г. Электротехника с основами электроники: учеб. пособие для проф. училищ и колледжей: соответствует гос. стандарту, утв. Минобразования РФ / Ю.Г.Синдеев – 4-е изд.стер. – Ростов-на-Дону: Феникс, 2014. – 384 с. – (Начальное профессиональное образование).

Дополнительные источники:
1. Задачник по электротехнике: учеб. пособие для НПО: рек. ФЭС Минобразования России / П.Н.Новиков, В.Я.Кауфман, О. В. Толчеев и др. – 2-е изд. стереотип.– М.: Академия, 2012. – 336с.
2. Сибикин Ю.Д. Справочник электромонтажника:: учеб. пособие для НПО: допущено Минобразования России / Ю.Д. Сибикин.- М.: Академия, 2015.- 336.
3. Ярочкина Г.В., Володарская А.А. Электротехника: Рабочая тетрадь: учеб. пособие для НПО: допущено Минобразования России / Г.В. Ярочкина, А.А. Володарская. – 5-е изд., стер. - М.: Академия, 2015.- 96с.

5.2 Материально-техническое обеспечение
Реализация программы дисциплины требует наличия учебного кабинета "Физика"; лабораторий физики.
Оборудование учебного кабинета:
-посадочные места по количеству обучающихся
-рабочее место преподавателя
-комплект учебно-наглядных пособий «Атомная физика»
-объемные модели металлической кристаллической решетки
-лабораторное оборудование
Технические средства обучения:
-компьютер с лицензионным программным обеспечением и мультимедиа проектор
-интерактивная доска
-презентации к урокам









ПРИЛОЖЕНИЕ

Магнитоэлектрическая система

Работа механизмов основана на взаимодействии магнитного потока постоянного магнита и тока, проходящего по катушке (рамке). Возникающий при этом вращающий момент отклоняет подвижную часть механизма относительно неподвижной.



1 – сильный постоянный магнит; 2 – катушка (рамка) прямоугольной формы; 3 – полюсные наконечники; 4 – цилиндрический сердечник; 5 – магнитопровод; 6 – грузики; 7 – стрелка, 8 – растяжки
Рисунок 1 – Магнитоэлектрический механизм с внешним магнитом


Ток к рамке подводится через две спиральные пружины, которые одновременно служат для создания противодействующего момента. Момент, создаваемый пружиной, пропорционален углу закручивания, поэтому
13 EMBED Equation.3 1415,
где k2 – постоянный коэффициент;

· – угол поворота рамки (равный углу закручивания пружины).
Учитывая, что в момент отсчета, когда стрелка неподвижна, Мвр=Мпр получаем
13 EMBED Equation.3 1415.
Из этого равенства находим
13 EMBED Equation.3 1415
Таким образом, угол поворота рамки и стрелки-указателя пропорционален току, т.е. прибор может быть отградуирован как амперметр, и иметь равномерную шкалу.
На основании закона Ома имеем,
13 EMBED Equation.3 1415,
где U – напряжение на зажимах прибора;
Rn – электрическое сопротивление рамки прибора.
После подстановки получаем
13 EMBED Equation.3 1415
Поскольку отношение 13 EMBED Equation.3 1415для данного прибора – величина постоянная, последнее выражение показывает, что прибор может быть отградуирован как вольтметр.
Успокоение в механизме магнитоиндукционное.
Достоинства магнитоэлектрического механизма:
большая чувствительность;
малое собственное потребление мощности;
малое влияние внешних магнитных полей;
имеет равномерную шкалу.
Недостатки:
сложность конструкции;
чувствительность к перегрузкам;
пригодность работы только на постоянном токе.


Электродинамическая система

Работа механизмов основана на взаимодействии магнитных полей двух катушек с токами – неподвижной 1 и подвижной 2 (рисунок 2).



Рисунок 2 – Электродинамический измерительный механизм

Подвижная катушка, укрепленная на оси или растяжках, может поворачиваться внутри неподвижной. При протекании в обмотках катушек токов I1 и I2 возникают электромагнитные силы, стремящиеся так повернуть подвижную часть, чтобы магнитные потоки подвижной и неподвижной катушек совпали.
Успокоение – воздушное или магнитоиндукционное.
Достоинства электродинамических механизмов:
одинаковые показания на постоянном и переменном токе;
стабильность показаний во времени.
Недостатки:
невысокая чувствительность;
большое собственное потребление мощности;
чувствительность к перегрузкам;
влияние внешних магнитных полей;
влияние температуры окружающей среды.


Ферродинамическая система

Механизмы ферродинамической системы отличаются от электродинамических механизмов тем, что неподвижная катушка имеет магнитопровод из магнитомягкого листового материала,
Существует две конструкции ферродинамических механизмов – одно- и двухкатушечные.
Успокоение - жидкостное и магнитоиндукционное.
Достоинства ферродинамических механизмов:
малая восприимчивость к внешним магнитным полям;
малое собственное потребление мощности;
большой вращающий момент.
Недостатки:
низкий частотный диапазон;
низкая точность.
Электромагнитная система

Работа механизмов основана на взаимодействии магнитного поля, созданного неподвижной катушкой, по обмотке которой протекает измеряемый ток с ферромагнитным сердечником, эксцентрично укрепленным на оси (рисунок 3).


1 – плоская катушка; 2 – сердечник; 3 – опоры или растяжки
Рисунок 3 – Электромагнитный механизм с плоской катушкой


Вращающий момент пропорционален квадрату тока, так как магнитные поля катушки и сердечника создаются одним и тем же измеряемым током, протекающим по катушке:
13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415;
13 EMBED Equation.3 1415
Последнее выражение показывает, что угол отклонения стрелки пропорционален квадрату тока или напряжения. Шкала прибора квадратичная, сжатая в начале, т.е. неравномерная.
Достоинства электромагнитных механизмов:
пригодность для работы на постоянном и переменном токе;
устойчивость к токовым перегрузкам;
простота конструкции.
Недостатки:
влияние внешних магнитных полей;
неравномерность шкалы;
большое собственное потребление мощности.


Электростатическая система

Перемещение подвижной части происходит под действием энергии электрического поля системы двух или нескольких электрически заряженных проводников (рисунок 4) и связано с изменением емкости системы.


1 – электроды; 2 – секторообразная пластина; 3 – указатель
Рисунок 4 – Электростатический измерительный механизм
Достоинства электростатических механизмов:
не влияют частота и форма кривой приложенного напряжения;
не влияют температура и внешние магнитные поля.
Недостатки:
оказывают влияние внешние электрические поля;
малая чувствительность.


Выпрямительная система

Для того чтобы магнитоэлектрические механизмы можно было использовать для измерения на переменном токе, нужно преобразовать переменный ток в постоянный.
В качестве преобразователей переменного тока в постоянный широкое распространение получили полупроводниковые выпрямители. Выпрямительный прибор представляет собой сочетание магнитоэлектрического измерительного механизма с выпрямителем на полупроводниковых диодах.
Схема измерительного механизма с однополупериодным выпрямителем представлена на рисунке 5.



Рисунок 5 – Схема измерительного механизма


Схема измерительного механизма с двухполупериодным выпрямителем представлена на рисунке 5.



а) трансформаторная; б) мостовая; в, г) схемы мостовые с заменой диодов резисторами
Рисунок 5 – Схемы измерительных механизмов

Достоинства приборов:
высокая чувствительность;
малое собственное потребление мощности;
широкий частотный диапазон.
Недостатки:
невысокая точность;
зависимость показаний от формы кривой измеряемой величины.


Индукционная система

Конструкция и принцип действия. Принцип действия индукционных приборов основан на взаимодействии двух или нескольких переменных магнитных потоков с токами, индуцированными в подвижном проводнике (например, диске). Типичным представителем этой системы является классический индукционный счетчик – измеритель активной энергии.
Рассмотрим устройство и принцип действия индукционного однофазного счетчика активной энергии. На рисунке 6 показана упрощенная конструкция такого прибора. Основными элементами являются два магнитопровода со своими обмотками (напряжения и токовой), вращающийся диск и счетный механизм. Как и ваттметр, счетчик содержит обмотки тока и напряжения. Включается счетчик в цепь так же, как и ваттметр.



1 – магнитопровод обмотки напряжения; 2 – обмотка напряжения; 3 – магнитопровод обмотки тока; 4 – обмотка тока; 5 – противополюс; 6 – диск; 7 ось; 8 – червячная передача; 9 – счетный механизм
Рисунок 6 – Схема поясняющая принцип действия счетчика

Номинальная постоянная счетчика. Число оборотов диска, приходящееся на единицу учитываемой счетчиком энергии, называют передаточным числом счетчика. Например, в паспорте сказано «2000 оборотов соответствуют 1 кВт ч». Коэффициент, обратный передаточному числу, т.е. энергия, приходящаяся на один оборот диска, называется номинальной постоянной счетчика Сном. Например:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Зная Сном и число оборотов N, можно определить потреблению активную энергию:
13 EMBED Equation.3 1415
Классы точности индукционных счетчиков (задаются относительной погрешностью) обычно невысоки: 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 4,0.

















13 PAGE \* MERGEFORMAT 14115















U

UX

~6в

A

A

A

V

рис. 6

A

A

A

V

R2

R1

рис. 5

A

V


·

R2

R1


рис. 4

рис. 3

X

рис. 2

рис. 1

Рис. 4

UR

Рис. 3

Z

R


·






S

Q

P


·

Рис. 5

UK

UR

I

UL

UC

Рис. 8

U


·
·0

UK

UR


·

I

UL

UC

Рис. 7

U

UK

UR


·

I

UL

UC

Рис. 6

U

С

V

(A~N)

А

R, L

Рис. 9

С



R, L

Рис. 1

U



I

U

С



L

Рис. 2

UL

R

UR



I



Эмблема колледжа новая 2014Рисунок 1Эмблема колледжа новая 2014Рисунок 48Рисунок 49Root EntryEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeРисунок 319Рисунок 320Рисунок 321Equation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeEquation NativeРисунок 322Рисунок 348

Приложенные файлы