Методические указания при проведении лабораторных работ по дисциплине ФИЗИКА Раздел «Электричество»

Министерство образования, науки и молодежной политики Краснодарского края

ГБПОУ КК «Колледж Ейский»

Методические указания при проведении лабораторных работ по дисциплине ФИЗИКА

Раздел «Электричество»

Ейск, 2017

Рассмотрено на заседании ПЦК математических и естественнонаучных дисциплин Протокол №___ от «___»___________2017г. Председатель ПЦК__________Л.С.Черных

Рассмотрено ОМК ГБПОУ КК «Колледж Ейский» _________Е.Н.Литвинова Протокол №___ от «___»_______2017г.

В настоящем пособии описывается методика проведения лабораторных работ по физике, раздел «Электричество». Предоставлена информация по использованию оборудования, порядку проведения лабораторной работы, форме отчета по окончании работы. В качестве дополнительного материала студенту представлена таблица, показывающая, как на схемах изображаются те или иные приборы и оборудование.

Разработчик: преподаватель ГБПОУ КК «Колледж Ейский» Л.С.Черных

Для проведения лабораторных работ используется комплект приборов и приспособлений «L - микро», питание электрических схем осуществляется от источника питания постоянного тока напряжением 4,5 вольта. Электрические схемы собираются по описанию лабораторной работы, проверяются преподавателем, после чего студент приступает к выполнению работы. При выполнении работ студент обязан строго выполнять правила техники безопасности, изложенные в инструкциях, помещённых на стенде лаборатории. После окончания работы студент приводит в порядок рабочее место и предоставляет оформленный отчёт на подпись преподавателю. Без подписи преподавателя работа считается не выполненной. Выполняя работы, следует помнить:

1. Амперметр обозначается буквой А, подсоединяется последовательно участку цепи, на котором проводятся измерения. Сила тока измеряется в амперах (А), миллиамперах (мА), микроамперах (mА). Последовательное подсоединение обусловлено очень малым внутренним сопротивлением амперметра, (Rвн), что исключает погрешности при проведении измерений.

2. Вольтметр подсоединяется параллельно участку цепи, на котором производятся измерения. Обозначается латинской заглавной буквой V. Напряжение измеряется в вольтах (В), милливольтах (мВ), микровольтах(mВ). Вольтметр обладает очень высоким внутренним сопротивлением (Rвн).

3. Полярность источника обозначается: «+» - положительный электрод (вывод источника ЭДС)

«-» - отрицательный электрод (вывод источника ЭДС)

4. Соединительные провода обозначаются прямыми линиями, пересекающимися строго под прямым углом. Если в месте пересечения есть точка, это означает неразъёмный контакт двух проводов (пайка и т.д.), если точка отсутствует – провода не имеют электрического контакта.

5. Условные обозначения элементов цепи приведены ниже:

33 — конденсатор оксидный неполяризованный,
34 — конденсатор проходной (дуга обозначает корпус, внешний элекрод),
35 — конденсатор переменной емкости (стрелка обозначает ротор);
36 — конденсатор подстроечный, общее обозначение
37 — варикап.
38 — конденсатор помехоподавляющий;
39 — светодиод,
40 — туннельный диод;
41 — лампа накаливания осветительная и сигнальная
42 — звонок электрический
43 — элемент гальванический или аккумуляторный;
44 — линия электрической связи с одним ответвлением;
45 — линия электрической связи с двумя ответвлениями;
46 — группа проводов, подключенных к одной точке электрическою соединения. Два провода;
47 — четыре провода, подключенных к одной точке электрическою соединения;
48 — батарея из гальванических элементов или батарея аккумуляторная;
49 — кабель коаксиальный. Экран соединен с корпусом;
50 — обмотка трансформатора, автотрансформатора, дросселя, магнитного усилителя;
51 — рабочая обмотка магнитного усилителя;
52 — управляющая обмотка магнитного усилителя;
53 — трансформатор без сердечника (магнитопровода) с постоянной связью (точками обозначены начала обмоток);
54 — трансформатор с магнитодиэлектрическим сердечником;
55 — катушка индуктивности, дроссель без магнитопровода;
56 — трансформатор однофазный с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками;
57 — трансформатор однофазный трехобмоточный с ферромагнитным магнитопроводом с отводом во вторичной обмотке;
58 — автотрансформатор однофазный с регулированием напряжения;
59 — предохранитель;
60 — предохранитель выключатель;
61 — предохранитель-разъединитель;
62 — соединение контактное разъемное;
63 — усилитель (направление передачи сигнала указывает вершина треугольника на горизонтальной линии связи);
64 — штырь разъемного контактного соединения;

Условные обозначения. Электроизмерительные приборы.

Приведены некоторые из условных графических обозначений электроизмерительных приборов.

Наименование

Прибор электроизмерительный:

а) показывающий

б) регистрирующий

в) интегрирующий (например, счетчик)

Примечание: Для указания назначения электроизмерительного прибора в его обозначение вписывают условные графические обозначения, а также буквенные обозначения единиц измерения или измеряемых величин, например:

а) амперметр

б) вольтметр

в) вольтамперметр

г) ваттметр

д) варметр

е) микроамперметр

ж) милливольтметр

з) омметр

и) мегаомметр

к) частотометр

л) фазометр: измеряющий сдвиг фаз измеряющий коэффициент мощности

м) счетчик ампер-часов

н) счетчик ватт-часов

о) счетчик вольт-ампер-часов

п) термометр

р) индикатор полярности

с) измеритель уровня сигнала

Электросчетчик

Гальванометр

Осциллограф

Датчик измеряемой неэлектрической величины

Датчик давления с токовым выходом

Датчик температуры

Термопара (утолщенная сторона изображения обозначает отрицательную полярность)

Наименование

6. После оформления лабораторной работы студент защищает работу в предусмотренные учебной программой сроки

7. В конце семестра по итогам защищённых работ студент получает оценку «зачёт»

Ход работы

1. Рассмотрите источник электропитания и определите полярность его выходных гнезд.

Puс. 1

2. Рассмотрите панель с выключателем и определите:
- гнезда для подключения проводов;
- какому положению подвижной пластины ключа соответствует его условное обозначение на схемах.

3. Рассмотрите панель с лампой и укажите на ней гнезда для подключения проводов.

4. Рассмотрите соединительный провод и определите:
- для чего задняя часть штекера имеет отверстие;
- для чего металлический стержень штекера имеет прорезь.

5. Рассмотрите амперметр и определите:

• какая из клемм прибора соединяется с положительным полюсом источника электропитания;

• какую максимальную силу тока можно им измерить;

• какова цена деления его шкалы.

1. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 1

2. Соберите эту электрическую цепь.

Начинают сборку с того, что все детали электрической цепи располагают на металлическом планшете в том порядке, как это показано на рисунке 1.

Затем соединяют проводом положительный полюс источника электропитания с гнездом амперметра, помеченным знаком "+". Потом ам­перметр соединяют с лампочкой. Далее лампочку с ключом и, наконец, ключ соединяют с отрицательным полюсом источника.

1. Проверьте, насколько собранная цепь соответствует ее условной схеме, нарисованной в тетради.

2. Проверьте, разомкнут ли контакт ключа.

3. Подключите вилку источника электропитания к розетке электросети кабинета, закрепленной на рабочем столе.

11. Замкните ключ. По отклонению стрелки амперметра и свечению лампочки убедитесь в том, что собранная цепь работает.

1. По показанию амперметра определите величину силы тока в цепи. Измеренное значение силы тока запишите в тетрадь рядом с нарисованной схемой.

2. Разомкните ключи, разберите электрическую цепь.

3. Для этого вначале отключите вилку источника питания от розетки, затем отсоедините провода от гнезд источника электропитания и только после этого завершите разборку остальной части цепи.

1. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке. Укажите, в чем отличие этой схемы от предыдущей.

2. Соберите эту электрическую цепь и еще раз выполните действия, указанные в пунктах с 8 по 13.

3. Сравните значения силы тока, полученные в трех опытах, и сделай­те вывод о величине силы тока в различных участках последова­тельной цепи.

4. Соберите эту электрическую цепь. Сборку по-прежнему начинают от положительного полюса источника питания.

5. Выполните действия, указанные в пунктах с 8 по 13.

ИЗМЕРЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

НА РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Цель работы:

измерить напряжение на контактах двух проволочных сопротивлений, соединенных последовательно, и сравнить его с суммой напряжений на контактах каждого из этих сопротивлений.

Оборудование:

• источник электропитания

• вольтметр

• проволочный резистор R1

• проволочный резистор R2

• ключ

• соеди­нительные провода

• металлический план­шет.

Ход работы

1. Рассмотрите вольтметр и определите:

- клемму, которой прибор соединяется с положительным полюсом источника электропитания;

- максимальную величину напряжения, которую можно измерить данным вольтметром;

- цену деления его шкалы.

1. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изобра­женной на рисунке 1.

2. Соберите эту электрическую цепь. Вначале на металличе­ском планшете располагают детали электрической цепи, как это показано на рисунке 1. После этого соединяют друг с другом те элементы цепи, которые нужно подключить последовательно, начиная от положительного полюса источ­ника.

Затем параллельно сопротивлению R1 подключают вольтметр так, чтобы его клемма, помеченная знаком "+", через другие элементы цепи оказалась подключенной к по­ложительному полюсу источника питания. Проверьте правильность сборки цепи. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 2. Включите источник электропитания в сеть. Замкните ключ и по отклонению стрелки вольтметра убе­дитесь, что цепь работает.

1. С помощью вольтметра измерьте напряжение U1 на клеммах сопротивления R1 . Величину напряжения запишите в тетради рядом со схемой.

2. Разомкните ключ.

3. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 3 и зарисуйте в тетради схему.

4. По показанию вольтметра измерьте напряжение U2 на концах сопротивления R2. Величину напряжения запишите в тетради рядом со схемой.

5. Подключите вольтметр, как это показано на рисунке 4 и зарисуйте в тетради схему.

6. Измерьте напряжение U3 на концах участка цепи, состоящего из двух соединенных последова­тельно сопротивлений R1 и R2.

7. Разберите электрическую цепь.

8. Вычислите сумму напряжений U1 и U2.

9. Сравните сумму напряжений U1+ U2 с величиной напряжения U3 и убедитесь в справедливо­сти утверждения о том, что напряжение на участке цепи, состоящем из последовательно со­единенных элементов, равно сумме напряжений на каждом из этих элементов.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СИЛЫ ТОКА ПЕРЕМЕННЫМ РЕЗИСТОРОМ

Цель работы: научиться изменять силу тока в цепи с помощью переменного резистора.

Оборудование:

• источник электропитания

• переменный резистор

• лампа

• проволочный резистор Ri

• ключ

• соединительные провода

• металлический планшет

Ход работы.

1. Рассмотрите устройство переменного резистора.

Определите:

- при каком положении ползунка сопротивление между выводами А

1 и 2 наименьшее и наибольшее;

- при каком положении ползунка сопротивление между выводами

2 и 3 наименьшее и наибольшее;

• между какими выводами сопротивление остается постоянным при любом положении ползунка;

• какое гнездо на панели соединено с подвижным контактом пе­ременного резистора;

• к каким гнездам панели нужно подключить провода, чтобы с помощью переменного рези­стора можно было изменять силу тока в цепи.

1. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, показанную на рисунке.

2. Переведите ползунок переменного резистора в одно из крайних положений.

3. Соберите электрическую цепь. Переменный резистор включите так, чтобы, меняя положение ползунка, можно было регулировать силу тока в цепи.

4. Включите источник питания, замкните ключ и по показанию амперметра определите величину тока в цепи. Измеренное значение силы тока запишите в тетрадь.

5. Повторите измерение силы тока в цепи еще четыре раза. Для этого переведите ползунок пере­менного резистора сначала в среднее положение, затем на максимальное удаление от исходно­го положения, затем опять в среднее и, наконец, верните в исходное.

6. Сделайте вывод о том, в каких пределах можно было регулировать силу тока в собранной цепи с помощью данного переменного резистора.

7. Отключите источник питания от сети и замените лампу на проволочный резистор.

8. Повторите действия указанные в пунктах с 5 по 7.

9. Сделайте вывод о том, каким образом с помощью переменного сопротивления удается изме­нять силу тока в электрической цепи.

ИЗМЕРЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА ПРИ ПОМОЩИ АМПЕРМЕТРА И ВОЛЬТМЕТРА

Цель: - освоить метод измерения сопротив­ления проводника с помощью амперметра и вольтметра;

- убедиться в том, что сопротивление проводника не зависит от силы тока в нем и напряжения на его концах.

Оборудование:

источник электропитания,

амперметр,

вольтметр,

проволочный резистор R1,

ключ,

соединительные провода,

ме­таллический планшет.

Рис.1

Ход работы

1. Зарисуйте в тетрадь схему электрической цепи, изображенной на рисунке 1.

2. Подготовьте таблицу для записи результатов измерений и вычислений:

№ опыта	Сила тока I,А	Напряжение U,B	Сопротивление R, Ом

1. Соберите электрическую цепь, проверьте правильность сборки и включите источник питания.

2. Установите ползунок переменного сопротивления в одно из крайних положений.

3. Измерьте силу тока и напряжение на сопротивлении R1. Данные занесите в таблицу.

1. Повторите опыт еще два раза, установив ползунок переменного сопротивления сначала в среднее положение, а затем в другое крайнее положение.

1. Отключите источник питания от сети.

1. Вычислите, применяя закон Ома для участка цепи, величину сопротивления R1. Используйте результаты измерений, полученные в каждом из трех опытов.

2. Сопоставив величины сопротивлений, измеренные при разных режимах работы электрической цепи, сделайте вывод о том, зависит ли сопротивление проводника от силы тока в нем и при­ложенного к нему напряжения.

ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ И РАБОТЫ ТОКА

В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЛАМПЕ.

Цель: изучение метода измерения мощности и работы тока в электрической лампе с помощью амперметра, вольтметра и секундомера.

Оборудование: источник электропитания, лампа, переменный резистор, амперметр, вольтметр, ключ, часы с секундной стрелкой, соединительные про­вода, металлический планшет.

Ход работы

1. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изо­браженной на рисунке.

2. Соберите электрическую цепь, проверьте правильность сборки и включите источник питания.

3. Замкните ключ, одновременно с этим заметьте и запишите показания часов.

1. С помощью амперметра и вольтметра измерьте силу тока и напряжение на лампе. Показания приборов запишите в отчёт.

2. Разомкните ключ, одновременно еще раз заметьте и запишите показания часов.

3. Вычислите, сколько секунд горела лампа, с помощью секундомера.

4. Вычислите мощность и работу тока в лампе.