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

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
УРОКА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
НА ТЕМУ: «Переменный электрический ток»

Разработал преподаватель
физики А.М. Магомедов
г. Мегион,2015
Тема урока: «Переменный электрический ток».

Цели урока:
Образовательная:
Сформировать у обучающихся представление о переменном токе. Рассмотреть основные особенности активного сопротивления. Раскрыть основные понятия темы.
Развивающая:
Развивать у обучающихся умение применять полученные знания о переменном токе в практическом применении в быту, технике и на производственной практике; развивать интерес к знаниям, способность анализировать, обобщать, выделять главное.
Воспитательная:
Привить уважение к науке как силе, преобразующей общество и человека на основе инновационных технологий. Воспитывать у учащихся чувство требовательности к себе, дисциплинированность. Расширить рамки окружающего мира учащихся.
Тип урока: усвоение новых знаний на основе изученного ранее материала.
Методы проведения: объяснение преподавателя с применением компьютера; информационно-иллюстративный, опрос учащихся, работа с опорными конспектами, тестами.
Оснащение урока: компьютер, мультимедийный проектор, опорные конспекты, презентация, тестовые задания, учебники.Высказывание:
Как наша прожила б планета,
Как люди жили бы на ней
Без теплоты, магнита, света
И электрических лучей?
Адам Мицкевич
Межпредметные связи: математика – нахождение производной, тригонометрические функции; оборудование – механическое оборудование; история – промышленность IX века; внутрипредменая связь – законы постоянного тока, магнитное поле, электромагнитная индукция. ПЛАН УРОКА

2.Актуализация опорных знаний.
(Воспроизведение основных положений изученного на предыдущих уроках материала)



6.Подведение итогов урока.

7.Задание на дом:
§ 31, 32; Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев «ФИЗИКА – 11», стр. 102 упражнение 4 задача №5.
1. «Новые современные типы генераторов».

ХОД УРОКА
1.Организационный момент (объявление темы, задач и целей урока, психологическая подготовка учащихся к уроку).
Этот урок посвящён вынужденным электромагнитным колебаниям и переменному электрическому току. Вы узнаете,
- каким образом можно получить переменную ЭДС и
- какие соотношения существуют между силой тока и напряжением в цепях переменного тока,
- в чём разница между действующими и амплитудными значениями тока и напряжения.
Слайд 1
Слайд 2
Слайд 3
2.Актуализация опорных знаний
Он всем несет тепло и свет
Щедрей его на свете нет!
К поселкам, селам, городам
Приходит он по проводам! (электрический ток)
Воспроизведение основных положений изученного на предыдущих уроках материала:
1. Что называют электрическим током?
2. Какой ток называют постоянным?
3. Какая связь существует между переменными электрическим и магнитным полями?
4. В чём заключается явление электромагнитной индукции?
5. Какие электромагнитные колебания называются вынужденными?
6. Сформулируйте закон Ома для участка цепи.
3.Объяснение нового материала.
В электростатических машинах, гальванических элементах, аккумуляторах ЭДС с течением времени не меняла своего направления. В такой цепи ток шёл всё время, не меняя ни величины, ни направления и поэтому назывался постоянным.
Электрическая энергия обладает неоспоримым преимуществом перед всеми другими видами энергии. Её можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в любые другие формы: механическую, внутреннюю, энергию света и т.д. Вы будущие технологи и на практике увидите множество различных устройств, в которых электрическая энергия превращается в другие виды энергии. Примерами такого оборудования являются: картофелечистка, электромясорубка, хлеборезка…
Слайд 4
Всё это оборудование и многое другое включается в цепь, в которой протекает переменный электрический ток.
Переменный ток генерируется на электростанциях. Происходит рождение переменной ЭДС, которая многократно и непрерывно меняет свою величину и направление. Это происходит в генераторах – это машины, в которых ЭДС возникает в результате явления электромагнитной индукции.
Переменный ток имеет преимущество перед постоянным:
напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовывать, трансформировать почти без потерь энергии.
Так что же представляет собой переменный электрический ток?
Слайд 5
Переменный электрический ток вырабатывается в генераторах переменного тока.
Рассмотрим принцип действия генератора:
Слайд 6
На этом слайде мы с вами увидели, что переменный ток может возникать при наличии в цепи переменной ЭДС.
Слайд 7
Слайд 8
На рисунке представлена простейшая схема генератора переменного тока.
Историческая справка (сообщение учащегося)
Более подробно устройство генераторы мы с вами изучим на следующих уроках.
Слайд 9
Слайд 10
Слайд 11
Слайд 12
Слайд 13
4.Закрепление и обобщение нового материала.
(Проверка качества, закрепление и обобщение изученного, выводы.)
Слайд 14
Итак, что же сегодня мы с вами выяснили на уроке:
- что представляет собой переменный электрический ток переменный электрический ток?
- на каком явлении основано получение переменной ЭДС в цепи?
- чему равна разность фаз колебаний силы тока и напряжения на активном сопротивлении?
- как соотносятся действующие значения переменного тока и напряжения со значениями постоянного тока и напряжения?
- как определяется мощность в цепи переменного тока?
Выполнение тестового задания с последующей самопроверкой)Слайд 15
Решение задачи
Слайд 16, 17
6.Подведение итогов урока.
(Выставление оценок и их комментарий.)
Слайд 18
7.Задание на дом: § 31, 32; Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев «ФИЗИКА – 11».
стр. 102 упражнение 4 задача №5.
Подготовить рефераты на темы:
1. «Новые современные типы генераторов»
2. «Оборудование предприятий общественного питания в которых электрическая энергия превращается в другие виды энергии».

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Данный открытый урок снят на видео 21 января 2016 года на базе МБОУ СОШ №21 г. Нижнекамск Нижнекамского района Республики Татарстан в рамках муниципального конкурса профессионального мастерства «Учитель года - 2016».

В классе в момент съемки присутствовали 20 учащихся 8 класса МБОУ СОШ №21, 16 членов жюри – методисты управления образования г. Нижнекамск, а также учителя и конкурсанты, съемочная группа операторов.

Учащиеся с которым велась работа, были мне не знакомы, следовательно при построении урока мною были учтены и рассмотрены по мере возможности различные ситуации.

Данный видеоролик содержит материал, где я делюсь собственным опытом использования и апробирования моей методической темы «Применение информационно – коммуникационных технологий в педагогической деятельности». Современных детей, которые с рождения приучены гаджетам, увлечь и удивить стоит большого труда. Особенно если кабинет физики с момента открытия школы не обновляется. Интерактивной доски в кабинете не имеется, не смотря на это, с помощью ноутбука и проектора преодолеваю это «препятствие» и нахожу решение как более доступно и интересно преподать урок.

Цели урока:

Предметная: Сформировать понятие «напряжение». Ввести единицы измерения напряжения. Познакомить учащихся с правилами измерения вольтметром. Совершенствовать практические навыки по сборке электрической цепи, чтению и изображению схем, измерения напряжения.

Задачи урока:

а)формирование представлений о напряжении, организация усвоения основных понятий по данной теме, формирование научного мировоззрения учащихся(предметный результат).

б)развитие умения генерировать идеи, выявлять причинно-следственные связи, работать в группе, пользоваться альтернативными источниками информации, формировать умение анализировать факты при наблюдении и объяснении явлений, при работе с текстом учебника(метапредметный результат).

в)формирование умений управлять своей учебной деятельностью, формирование интереса к физике при анализе физических явлений, формирование мотивации постановкой познавательных задач, раскрытием связи теории и опыта, развитие внимания, памяти, логического и творческого мышления(личностный результат).

Методы обучения:

репродуктивный, проблемный, эвристический.

Формы организации познавательной деятельности обучающихся:

коллективная, индивидуальная, групповая.

Средства обучения:

учебник, лабораторное оборудование, карточки рефлексии, разноуровневый дидактический материал, ноутбук, проектор, интернет.

Тип урока

Изучение нового материала

Работа электрического тока. Напряжение, единица напряжения – 1 Вольт. Вольтметр. Измерение напряжения.

Оборудование

Вольтметр, источник тока, лампочка, соединительные провода, ключ, раздаточный материал.

Выставка рисунков по теме «Электричество»

Физическая газета – дополнение рубрики «Это должен знать каждый», «Исторические сведения», «Факты»…

Демонстрации

Измерение напряжения на различных участках в цепи

План урока

Ход урока

Запасной вариант положения

1) Организационная часть:

Добрый день, ребята! Меня зовут Ахметова Айзаря Занифовна. Всем хорошего настроения и удачной работы. Присаживайтесь.

1 слайд

Девиз урока: «Я слышу – я забываю, я вижу – я запоминаю, я делаю – я понимаю» (Китайская пословица)

2) Проверка знаний:

2 слайд

Посмотрите внимательно на экран. Что мы видим на картине? (поле). В жизни это поле мы видим, а с точки зрения электричества поле существует? (да, электрическое)

3-4 слайд;

3 анимация «Эл.Ток»

А теперь что наблюдаем? (течение воды в трубе). А в электричестве что может протекать? (эл. ток)

Стихотворение

(работа в парах, дается 3 ученикам)

1 уч. работает у доски,

2 – работа в парах. (одновременно)

«Как вычисляется сила тока?» – стихотворение

Я не зря себя хвалю,
Всем и всюду говорю,
Что я физику люблю,
Что я физику учу.
Как-то раз придумал я
Решить задачу.
Без сомненья,
Мне известно было тут
Время, ровно 5 минут.
Но одно я не пойму,
Что ж такое q ?
Силу тока мне найти
Совсем не трудно:
Нужно заряд на время разделить,
И это будет чудно!

Ответ. 8 А

5 слайд

Одновременно игра «верю не верю» с остальным классом.

Чему равна сила тока в цепи, если заряд равен 2,4 кКл?

Ребята у вас на парте лежат сигнальные карточки зеленого и красного цветов. Я зачитываю предложения, а вы в течении 3 секунд должны поднять красную карточку,если вы не согласны с утверждением, зеленую – если согласны.

  1. Упорядоченное движение заряженных частиц – этоЭлектрическое поле(эл. ток ). кр. карточка
  2. Сила тока обозначается буквой I. зел карточка
  3. Единица силы тока Кл. (А) кр. Карточка
  4. Прибор для измерения силы тока - электроскоп. (Амперметр) кр. Карточка
  5. Тела, которые проводят электрический ток, называются проводники. зел карточка.

Проверка. Самооценка.

Проверка у доски задачи.

6 слайд Самооценка.

А сейчас проверим. Кто на все вопросы правильно ответил. Ставит себе 3 балла, если ошиблись 1-2 раза - ставим 2 б, если 3 и более – ставим 1 балл. Отметьте на полях в тетрадях или на листочках у себя.

Демонстрация движения груза с динамометром

7 слайд

Из курса 7 класса вы знакомы с термином механическая работа.

  1. Чем вызвано Движение тела? (приложенной силой)
  2. Сила совершает…? (А)
  3. Чем вызвано движение заряда в цепи?(ЭП)
  4. Электрическое поле совершает работу

Анимация 2

– Создадим аналогичную ситуацию с электричеством?

Т.е. если в механике существует механическая работа, то в электричестве …? (Сущ-ет работа тока)

– И эту работу совершает…. (ЭП)

К какому выводу из сказанного мы можем прийти?

Определение

Работу сил электрического поля, создающего электрический ток, называют работой тока.

В процессе такой работы энергия электрического поля превращается в другой вид энергии – КАКУЮ? (механическую, внутреннюю и др.)

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ РАБОТА ТОКА?

(от силы тока, т. е. электрического заряда, протекающего по цепи в 1 с) – в этом вы убедились на предыдущих уроках и при выполнении Л/Р.

Исследование

Разделившись на 2 группы, ученики замыкают собранные цепи.

Сравнить показания амперметра на рис. 63 и 64

Анимация 3

(Демонстрация лампы)

А теперь, ребята, у каждого из вас н парте имеется листочки с надписью «Исследование». На оборотной стороне написано слово. (На листочках написаны Диэлектрики: дистиллированная вода, стекла, пластмассы, бензол, масла, слюда, фарфор, воздух, резина, смолы различные, дерево;

Проводники: растворы солей, растворы кислот, серебро, медь, алюминий, золото, вода, графит, медь,) На 2 партах надписи ДИЭЛЕКТРИК и ПРОВОДНИК. На слайде прописано группа диэлектриков и проводников. Каждый находит свой слово в группе и идет к тому столу, где стоит карточка с этим названием. Ребята делятся т.о. на 2 группы и проводят исследование: замыкают собранную цепь..

Ребята, посмотрите на показания амперметра. Озвучьте каждая группа.(Называет каждая группа).

Если в цепи с осветительной лампой амперметр показывает меньшую силу тока, а через цепь с лампой от карманного фонаря проходит больший ток, то почему же яркость лампочек различна? (ответы ребят)

Идеализированный, частный случай, когда показания амперметров одинаковы.

Значит, работа тока зависит не только от силы тока, но и

от другой величины…. (которую называют электрическим напряжением или просто напряжением)

3) Изучение нового материала:

Так вот, сегодня мы узнаем, что такое напряжение, научимся его измерять, познакомимся с его основными характеристиками.

Записать число и тему урока в тетради

(На доске)

Тема нашего урока: «Электрическое напряжение. Единицы напряжения»

План на доске и 1 один на парту

При знакомстве с новой величиной будем пользоваться уже известным нам планом .

Ребята, найдите в учебнике определение, кто нашел - прочтите классу.(стр.91)

Определение

Электрическое напряжение – это физическая величина, характеризующая электрическое поле

Определение

Вывод: напряжение показывает, какую работу совершает эл. поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую.

Обозначение

Прописываю на доске, одновременно со слайдом

- Обозначается напряжениеU ;

- работа А;

- заряд буквойq ;

Исходя из определения напряжения: зная работу тока на данном участке цепи и весь эл. заряд, прошедший по этому участку, мы можем составить уравнение, т. е. работу тока при перемещении единичного эл. заряда:

Карточка с заданием.

Формула для вычисления

Анимация 4

U = A / q → A = Uq ; q = A/U

(Мини сообщение)

Заранее дать одному ребенку

- Этот портрет вам знаком? (Да, Алессандро Вольта) Как вы думаете единица электрического напряжения как называется? (Вольт). Обозначение напряжения В .

Обратимся к формуле напряжения и попробуем вывести единицу измерения.

U = A / q ; 1 В = 1Дж/Кл

Единицы измерения

За единицу напряжения принимают, такое эл. напряжение на концах проводника, при котором работа по перемещению эл.заряда в 1 Кл по этому проводнику равна 1 Дж: 1 В = 1Дж/Кл

На следующем уроке вы познакомитесь с прибором для измерения напряжения – вольтметр. Подключается он в цепь параллельно, попробуете собрать цепь с использованием вольтметра.

Слайд 12

Прибор для измерения

Обозначение на схеме

Правила подключения

- Как понять смысл напряжения?

Электрический ток подобен течению воды в реках и водопадах, т.е. подобен течению воды с более высокого уровня на более низкий. Заряд q соответствует массе воды, а напряжение – разности уровней, напору воды в реке.

Слайд 13

Работа, совершаемая падающей водой, зависит от её массы и высоты падения, следовательно, зависит от потенциальной энергии. Чем больше разность уровней воды, тем большую работу совершает вода.

Работа силы тока зависит от электрического заряда и напряжения на этом проводнике. Чем больше напряжение на участке цепи, тем больше работа тока при той же величине заряда. В 10 классе мы будем работу электрического поля выражать через разность потенциальной энергии.

Если в цепи нет напряжения, то в ней нет и электрического тока (как нет течения в озере или пруде при отсутствии разности уровней в рельефе).

4) Домашнее задание:

записано на доске заранее

§39-40, пройти тестирование с использованием телефона по теме «Электрическое напряжение».

Творческий проект.

Слайд 14

Класс работает над творческим проектом.

Попробуем написать свою картину? Ее нужно будет пояснять с точки зрения электричества.

Если не успеваю, тогда

Домашняя работа

Рефлексия (на рисунок лампочки прикрепляют зеленые и красные кружочки при помощи магнитиков). (1 мин)

На доске прикреплен ватман, на котором нарисована лампочка. Перед уходом.

ПЛАН (на доске)

  1. Определение
  2. Обозначение
  3. Единицы измерения
  4. Формула для вычисления
  5. Каким прибором измеряется
  6. Обозначение на схеме
  7. Правила подключения в цепи

Мини – сообщение

ВОЛЬТА Алессандро - итальянский естествоиспытатель, физик, химик и физиолог. Его важнейшим вкладом в науку явилось изобретение источника постоянного тока, сыгравшее определяющую роль в дальнейших исследованиях электрических и магнитных явлений.

Индивидуальная карточка на сильных учащихся

  1. Определите напряжение на участке цепи, если при прохождении по нему заряда в 15 Кл током была совершена работа 6 кДж?
  2. При переносе 60 Кл электричества из одной точки электрической цепи в другую за 12 мин совершена работа 900 Дж. Определите напряжение и силу тока в цепи.

ПЛАН ЗАНЯТИЯ

Дата проведения: 22.11.16

Преподаватель: Ахметова Светлана Радиковна

Дисциплина: ОП.02.Электротехника и электроника

Группа 1ТЭ15

Тема занятия:

Цели занятия:

обучающие:

    научить определять тип электроизмерительного прибора, определять предел измерения, цену деления прибора;

развивающие:

    развитие навыков и умений учебной дисциплины; способности, памяти, внимания;

    развитие познавательного интереса к изучаемой дисциплине;

воспитывающие:

    воспитание любви к профессии, труду, бережное отношение к аппаратуре.

Тип занятия: комбинированы: изучение нового материала, самостоятельная работа с аналоговыми электроизмерительными приборами.

Вид занятия: лекция, частично-поисковая работа.

Материально-техническое обеспечение: компьютер, мультимединыый проектор, презентационные слайды, электроизмерительные приборы, индивидуальные карточки.

Список используемых источников:

    Лоторейчук Е.А. Теоретические основы электротехники: учебник. – М.: ИД «Форум»: Инфра-М, 2014. – 320 с.

    Немцов М.В. Электротехника и электроника: учебник для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования/ М. В. Немцов, М.Л. Немцова. - 6-е изд., стер. - М. : Издательский центр «Академия», 2013. - 480 с.

    Электротехника и электроника: электронный учебник / Г.В. Савилов. – Электрон. дан. – М. : Кнорус, 2010

ХОД УРОКА

1. Организационный момент

Взаимное приветствие;

Проверка присутствующих;

Проверка готовности к уроку.

2. Актуализация знаний:

1. Сообщение темы урока и целевая установка на урок.

2. Фронтальный опрос (по материалу предстоящего урока):

Какие вещества называются проводниками и диэлектриками? Приведите примеры.

Что такое электрический ток?

- Какие виды токов вы знаете? Чем они отличаются?

Какие еще величины, характеризующие электрическую цепь, вы знаете?

О чём гласит закон Ома для участка цепи постоянного тока?

Электромагнетизм: где возникает магнитное поле?

Закон Ампера – дайте определение.

3. Подведение итогов актуализации. Выявление степени готовности учащихся к уроку.

3. Мотивация.

Показ практической значимости изучаемого материала.

Новая тема звучит следующим образом:

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ

Цели урока

    познакомиться с классификацией электроизмерительных приборов;

    получение представлений о пределе измерения и цене деления, абсолютной, относительной и приведенной погрешности, и других характеристиках стрелочных электроизмерительных приборов;

    научиться определять тип электроизмерительного прибора и дать характеристику по условным обозначениям на шкалах приборов.

4. Изучение нового материала.

ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ И ИЗМЕРЕНИЯ

1) Основные понятия: измерение, измерительный прибор .

2) Классификация электроизмерительных приборов

3) Определения: предел измерений, ценой деления, класс точности.

4) Погрешности измерений

5. Закрепление изученного материала

Задание для закрепления полученных знаний:

6. Подведение итогов урока.

    Что было изучено сегодня на занятии?

    Какие новые понятия на занятии были введены?

    С каким новым электроизмерительным прибором вы познакомились?

    Перечислите основные характеристики измерительных приборов.

7. Домашнее задание.

    Выполнить СР №15,16 из метод.указаний по выполнению самостоятельных работ.

    Ответить на контрольные вопросы.

Заключительное слово преподавателя:

Изречения древнекитайского философа, последователя Конфуция – Сюнь-цзы:

Не поднявшись на высокую гору, не узнаешь высоты неба. Не взглянув в глубокое ущелье в горах, не узнаешь толщины земли. Не услышав заветов предков, не узнаешь величия учёности”.

Таблица 2 Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Тоже, в процентах длины шкалы, например 1,5

Горизонтальное положение шкалы

Вертикальное положение шкалы

Наклонное положение шкалы под определенным углом к горизонту, например 60 0

Измерительная цепь изолирована от корпуса и испытана напряжением, например 2 кВ

Прибор испытанию прочности изоляции не подлежит

Магнитоэлектрический прибор с подвижной катушкой

Магнитоэлектрический прибор с подвижным магнитом

Электромагнитный прибор

Электродинамический прибор

Индукционный прибор

Электростатический прибор

Выпрямительная система

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ КАРТОЧКА

Группа №_________ Фамилия ______________________ Имя __________________

Практическое задание:

Заполнить пустые ячейки, используя таблицу Условные обозначения на шкалах электроизмерительных приборов

Наименование прибора

Электроизмерительный прибор

Назначение прибора

Индивидуальный № прибора

Система измерительного механизма

Предел измерения

Число делений шкалы

Цена деления

Класс точности

Род тока

Нормальное положение шкалы

Прочие характеристики

Цель урока : сформировать у учащихся представление о практическом использовании законов и теорий; как действие магнитного поля на рамку с током применяют в электроизмерительных приборах.

Ход урока

Проверка домашнего задания методом индивидуального опроса и решения задач

1. Характеристика магнитного поля – магнитный поток (ответ у доски)

2. Закон Ампера. Получение формулы. (ответ у доски)

3. Определение направления силы Ампера с помощью правила левой руки. (ответ у доски)

4. Решить задачи № 844, 842 (на доске)

Изучение нового материала

Действие магнитного поля на электрический ток используют в устройстве электроизмерительных приборов. Они представляют собой класс устройств, применяемых для измерения величин: силы тока, напряжения, частоты, емкости, сопротивления, индуктивности…

Электроизмерительные приборы используются в промышленности, энергетике, научной области, в быту. Классифицируются электроизмерительные приборы по разным критериям.

Например, по Единицам измеряемых величин . Это видно на шкале прибора, где стоит латинская буква (А, V, W…) или указано полное наименование.

Вторым важным признаком приборов является Род тока: постоянный или переменный .

Третьим отличительным признаком является Класс точности , начинающийся от 0,05 до 4.

Класс точности демонстрирует абсолютную точность прибора и его базовую погрешность при измерениях. При эксплуатации определяющую роль играет надежность и эргономичность приборов.

Внутреннее устройство приборов отличается типами систем. Существует класс приборов Электростатической системы: электрометры, электростатические вольтметры.

Класс приборов Магнитоэлектрической системы, где используется взаимодействие магнита с током.

Устройство приборов данной системы рассмотреть подробно, так как большинство приборов используемых на уроках физики – этой системы.

Распространенными являются приборы Электромагнитной системы , в которых используется втягивание сердечника в катушку с током.

Электродинамическая система приборов использует Взаимодействие токов . Ваттметры, чаще всего, изготовляют с применением такой системы.

Закрепление изученного материала

- Какие приборы относятся к классу электроизмерительного оборудования?

В каких областях применяются электроизмерительные приборы?

По каким признакам классифицируются электроприборы?

Как устроены и измеряют приборы магнитоэлектрической системы?

Методическая разработка урока по физике « Электроизмерительные приборы»

Тема: «Электроизмерительные приборы»

Цели урока:

Образовательные :

    рассмотреть с обучающимися устройство электроизмерительных приборов;

    повторить понятие силы Лоренца, определить от каких величин она зависит;

    повторить правило левой руки; определение направления вектора силы Лоренца с помощью правила левой руки

    экспериментально пронаблюдать действие силы Лоренца;

    научить применять эти знания в ходе решения задач.

Развивающие :

    способствовать развитию познавательного интереса обучающихся через наблюдение действия силы Лоренца.

    сформировать у обучающихся представление о практическом использовании законов и теорий; как действие магнитного поля на рамку с током применяют в электроизмерительных приборах.

Воспитательные :

    воспитывать у обучающихся дисциплинированность, внимание, аккуратность при ведении записей в тетради;

    воспитывать у обучающихся терпение, силу воли, усердие в ходе решения задач;

    способствовать формированию научного мировоззрения обучающихся;

Тип урока: Комбинированный

Оборудование урока:

АРМ преподавателя

Полосовой магнит, амперметр, вольтметр, мультиметр, резистор, соединительные провода, выключатель (ключ), гальванометр.

Ход урока

Организационный момент

Здравствуйте, ребята. Садитесь. Кто сегодня отсутствует?

На сегодняшнем уроке мы проверим Д/З, повторим материал прошлого урока , изучим новую тему.

Проверка домашнего задания.

1. Какова индукция магнитного поля, в кото­ром на проводник с длиной активной части 5 см действу­ ет сила 50 мН? Сила тока в проводнике 25 А. Проводник расположен перпендикулярно индукции магнитного поля.

2. С какой силой действует магнитное поле ин­дукцией 10 мТл на проводник, в котором сила тока 50 А, если длина активной части

3. Вопросы фронтального опроса:

    Чему равен модуль вектора магнитной индукции?

    В каких единицах измеряется маг­нитная индукция?

    Дайте определение понятия линий магнитной индукции.

    В чем состоит характерная особенность линий магнитной индукции?

    Почему линии индукции магнитного поля, создаваемого катушкой с током, имеют практически такую же конфигурацию, как и линии индукции полосового постоянного магнита?

    Какой полюс магнита называют северным; южным?

    Почему магнитное поле действует на магнитную стрелку?

    Сформулируйте закон Ампера. Запишите его математическое выражение.

    Как ориентирована сила Ампера относительно направления тока и вектора магнитной индукции?

    Сформулируйте правило левой руки. Как определить направление силы Ампера с помощью правила левой руки. (ответ у доски)

    Получение формулы Силы Ампера и силы Лоренца (ответ у доски)

Оценивание ответов обучающихся.

Объяснение новой темы.

Тема нашего урока «Электроизмерительные приборы. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца» Запишите.

Беседа. Ориентирующее действие маг­ нитного поля на контур с током используют в электроиз­ мерительных приборах магнитоэлек­трической системы - амперметрах и вольтметрах.

. Измерительный прибор магнито­ электрической системы устроен сле­ дующим образом. На легкой алюминиевой рамке 2 прямо­ угольной формы с прикрепленной к ней стрелкой 4 намотана катушка. Рамка укреплена на двух полуосях 00". В положении равновесия ее удерживают две тонкие спиральные пружины 3. Силы упругости со сто­ роны пружин, возвращающие ка­ тушку в положение равновесия, про­ порциональны углу отклонения стрел­ ки от положения равновесия. Ка­ тушку помещают между полюсами постоянного магнита М с наконечни ками специальной формы. Внутри катушки расположен цилиндр из мягкого железа 1. Такая конструк­ ция обеспечивает радиальное на­ правление линий магнитной индук­ции в той области, где находятся витки катушки. В резуль­ тате при любом положении катушки силы, действующие на нее со сторо­ны магнитного поля, максимальны и при неизменной силе тока постоян­ ны. Векторы и - изображают силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля и повора­чивающие ее. Катушка с током по­ворачивается до тех пор, пока силы упругости со стороны пружины не уравновесят силы, действующие на рамку со стороны магнитного поля. Увеличивая силу тока в 2 раза, мы обнаружим, что стрелка поворачива­ется на угол, вдвое больший, и т. д. Это происходит потому, что силы, действующие на катушку со стороны магнитного поля, прямо пропорцио­нальны силе тока: F m ~ I . Благодаря этому можно определить силу тока по углу поворота катушки, если проградуировать прибор. Для этого надо установить, каким углам поворо­ та стрелки соответствуют известные значения силы тока.

Такой же прибор может изме­рять напряжение. Для этого нужно градуировать прибор так, чтобы угол поворота стрелки соответствовал определенным значе­ниям напряжения. Кроме того, соп­ротивление вольтметра должно быть много больше сопротивления ампер­метра.

Преподаватель демонстрирует обучающимся ампер­метр и вольтметр.

Обязательно загляните внутрь измерительного прибора и найдите все элементы его устройства, о ко­торых шла речь.

Обучающиеся подходят к столу преподавателя и рассматривают приборы.

Закрепление знаний.

Как устроен измерительный прибор магнитоэлектрической системы?

Почему магнитные силы, действующие на проводники катушки прибора, не зависят от угла поворота катушки?

Что удерживает рамку от вращения в магнитном поле?

Чем амперметр отличается от вольтметра?

Дополнительный материал.

Электроизмерительные приборы используются в промышленности, энергетике, научной области, в быту. Классифицируются электроизмерительные приборы по разным критериям.

Например, по единицам измеряемых величин . Это видно на шкале прибора, где стоит латинская буква (А,V, W…) или указано полное наименование.

Вторым важным признаком приборов является род тока: постоянный или переменный .

Третьим отличительным признаком является класс точности , начинающийся от 0,05 до 4.

Класс точности демонстрирует абсолютную точность прибора и его базовую погрешность при измерениях. При эксплуатации определяющую роль играет надежность и эргономичность приборов.

Внутреннее устройство приборов отличается типами систем. Существует класс приборов электростатической системы: электрометры, электростатические вольтметры.

Класс приборов магнитоэлектрической системы, где используется взаимодействие магнита

1. Индукция однородного магнитного поля В = 0,3 Тл направлена в положительном направлении оси X . Найдите модуль и направление силы Лоренца, действующей на про­тон, движущийся в положительном направлении оси У со скоростью v = 5 10 6 м/с (за­ряд протона е + = 1,6 10 -19 Кл).

Итог урока.

Действие магнитного поля на электрический ток используют в устройстве электроизмерительных приборов. Они представляют собой класс устройств, применяемых для измерения величин: силы тока, напряжения, частоты, емкости, сопротивления, индуктивности…

Электроизмерительные приборы используются в промышленности, энергетике, научной области, в быту. Объявление оценок

Домашнее задание.

§ 22; записи в тетради, № 837, 838 (Рым.)

Рефлексия.

Лабораторная работа 1
Тема: Электроизмерительные приборы и измерения.

Цель работы: Изучение электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах, выполняемых на стенде.

Ход работы:

1.1 Изучение паспортных характеристик стрелочных экспериментальных приборов.
Таблица 1 - Характеристика электроизмерительных приборов.
Наименование приборов Мультиметр
Система измерительного механизма Электромагнитная
Предел измерения 100
Число делений шкалы 100
Цена деления 1
Минимальное значение измеренной величины 1
Класс точности 1
Допускаемая максимальная абсолютная погрешность 1%
Род тока Постоянный и переменный
Нормальное положение шкалы Горизонтальное
Прочие характеристики Переносной
1.2 Ознакомится с лицевой панелью мультиметра. При проведение измерений в электрических цепях широкое применение получили цифровые мультиметры –комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение, постоянный переменный ток, сопротивления, поверять диоды и транзисторы. Для проведения конкретного измерения необходимо установить переключателем предлагаемый предел измерений измеряемой величины (ток, напряжение, сопротивление) с учетом рода тока (постоянный или переменный). Представления результата измерения происходит на цифровом отсчетном устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел. Наибольшее распространение в цифровых отсчетных устройствах мультиметров получили жидкокристаллические, газоразрядные и светодиодные индикаторы. На передней панели такого прибора находится переключатель функций и диапазонов. Этот переключатель используется как для вы-бора функций и желаемого предела измерений, так для выключения прибора. Для продления срока службы источника электропитания прибора переключатель должен находится в положение “OFF” в тех случаях, когда прибор не использует-ся.
К основным техническим характеристикам цифровых приборов, которые необходимо учитывать при выборе относятся:
- диапазон измерений (обычно прибор имеет несколько поддиапазонов)
- разрешающая способность, под которой часто понимают значение измеряемой величины, приходящееся на единицу дискретности, то есть один квант;
- входное сопротивление, характеризующее собственное потребление прибором энергии от источника измерительной информации;
- погрешность измерения, часто определяемая как +,- (% от считываемых данных + количество единиц разряда).
Мультиметр часто имеет батарейное питание 9В, по-этому перед использованием прибора необходимо проверить батарею электропитания путем включения прибора. Если батарея разряжена, то на дисплее возникает условное изображение батареи. Используемые в стенде «Электротехника» мультиметры питаются от выпрямительного устройства, вмонтированного в модуль.
1.3 Подготовить мультиметр для измерения постоянного напряжения.
Таблица 2 - Измерения постоянного напряжения.
Классы +5 В +12 В -12 В АN ВN CN А-В В-С С-А
Номинальная +4,5 +12,4 -12,1 218 219 220 376 377 377
Измеренное +5 +12 -12 220 220 220 380 380 380
Абс. погр. 0,1 0,4 0,1 1 1 0 4 3 3
Относ. погр. (%) 2 1 0,8 0,9 0,4 0 1,1 1,1 0,8

1.4 Подготовить мульимтер для измерения переменного напряжения. Измерить значения сопротивлений резисторов, указанных преподавателем. Результаты занести в таблицу 3.
Таблица 3 - Измерение сопротивления.
Резистор R1 R2 R3 R4
Номинальное значение сопротивления, (Ом) 10 20 30 40
Измерено, (Ом) 12 21 30 38
Абсолютная погрешность 2 1 0 2
Относительная погрешность, (%) 0,001 4,7 0 5,2
Вывод: изучили электроизмерительные приборы, используемые в лабораторных работах, выполняемых на стенде. Получили представление о пределе измерения, абсолютной и относительной погрешностях и других характеристиках стрелочных электроизмерительных приборов, получение навыков работы с цифровыми измерительными приборами.
Контрольные вопросы.
1. Принцип действия прибора магнитоэлектрической системы основан на явлении взаимодействия магнитного поля, созданного в этом приборе постоянным магнитом, и катушки с током. В результате взаимодействия угол альфа поворота стрелки (катушки, жестко связанной со стрелкой) пропорционален величине тока (J).
Прибор электромагнитной системы состоит из катушки с током и ферримагнитного диска, жестко связанного со стрелкой, который может входить во внутреннюю полость катушки. Так в катушке создается магнитное поле, величина энергии которого пропорционально квадрату тока (J). Угол альфа поворота диска в приборах пропорционален квадрату действующего значения тока(J)
2. Предел измерения –это определение физической вели-чины опытным путем с помощью измерительных приборов.
3. Предел измерения прибора делится на количество штрихов на шкале.
4. Абсолютная погрешность измерения равна разности между результатом измерения и истинным значением измеряемой величины.
А=Ах – А
Относительная погрешность измерения представляет собой отношение абсолютной погрешности измерения к истинному значению измеряемой величины выраженной в %.
бА = А/А*100%
5. Измерительные приборы подразделяются на 8 классов точности: 0,05; 0,1; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0. Цифра определяющая класс точности указывает на наиболее допустимое для данного прибора значение приведенной основной погрешности (в%)
6. Погрешность при измерении какой-либо величины данным прибором. Чем меньше, тем ближе значения этой величины к верхнему пределу измерения прибора следовательно для лучшего использования точности прибора им следует измерять величины значения к/э соответствует второй половине шкалы прибора.
А= А-Ах
7. Цифровые электроизмерительные приборы имеют высокую точность (погрешность от 0,1 до 1%), больше быстродействие, широкие пределы измерений, легко комплектуются с ЦВМ, которые передают результаты без искажений на неограниченные расстояния.