МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Архангельской области «Северодвинский техникум социальной инфраструктуры» (ГАПОУ АО «СТСИ») УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ ОДП. 03 ФИЗИКА Северодвинск 2014
УМК учебной дисциплины рассмотрен и рекомендован к использованию на заседании предметно-цикловой комиссии естественно-научного цикла Протокол № 4 от «09» апреля 2014 г.
— извлечение из ФГОС СПО — требования к знаниям, умениям по дисциплине; — рабочие учебные программы дисциплины. ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ СТАНДАРТ СРЕДНЕГО (ПОЛНОГО) ОБЩЕГО ОБРАЗОВАНИЯ (10-11 КЛ.) от 12.04.2012 Требования к результатам освоения основной образовательной программы «Физика» (базовый уровень) – требования к предметным результатам освоения базового курса физики должны отражать: 1) сформированность представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира; понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений; понимание роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; 2) владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное пользование физической терминологией и символикой; 3) владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы; 4) сформированность умения решать физические задачи; 5) сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и для принятия практических решений в повседневной жизни; 6) сформированность собственной позиции по отношению к физической информации, получаемой из разных источников. «Физика» (углубленный уровень) – требования к предметным результатам освоения углубленного курса физики должны включать требования к результатам освоения базового курса и дополнительно отражать: 1) сформированность системы знаний об общих физических закономерностях, законах, теориях, представлений о действии во Вселенной физических законов, открытых в земных условиях; 2) сформированность умения исследовать и анализировать разнообразные физические явления и свойства объектов, объяснять принципы работы и характеристики приборов и устройств, объяснять связь основных космических объектов с геофизическими явлениями; 3) владение умениями выдвигать гипотезы на основе знания основополагающих физических закономерностей и законов, проверять их экспериментальными средствами, формулируя цель исследования; 4) владение методами самостоятельного планирования и проведения физических экспериментов, описания и анализа полученной измерительной информации, определения достоверности полученного результата; 5) сформированность умений прогнозировать, анализировать и оценивать последствия бытовой и производственной деятельности человека, связанной с физическими процессами, с позиций экологической безопасности. МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ АРХАНГЕЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Архангельской области «Северодвинский техникум социальной инфраструктуры » (ГАПОУ АО «СТСИ») | ||||||||||||||||||
| Котчет у об основной деятельности государственного бюджетного учреждения… План развития архивного дела за 2016 год Государственным бюджетным учреждением Архангельской области «Государственный архив Архангельской… | О структуре агентства стратегических разработок Архангельской области | |||||||||||||||||
| Документация об открытом аукционе в электронной форме Пцн) Государственного учреждения «Управления вневедомственной охраны при Управлении внутренних дел по Архангельской области» (гу… | Документация об открытом аукционе в электронной форме «Управления вневедомственной охраны при Управлении внутренних дел по Архангельской области» (гу «уво при увд» по Архангельской области).  | |||||||||||||||||
| Документация об открытом аукционе в электронной форме Пцн) соответствующих подразделений Государственного учреждения «Управления вневедомственной охраны при Управлении внутренних дел… | 1. Настоящее Положение разработано в соответствии со статьями 135,… Архангельской области, Отраслевым примерным положением об оплате труда в государственных бюджетных и автономных учреждениях Архангельской… | |||||||||||||||||
| Руководство пользователя 10 1 Операция «Прием запроса на согласование» Администрация Губернатора Архангельской области и Правительства Архангельской области | Документация об открытом аукционе в электронной форме | |||||||||||||||||
| К извещению об аукционе в электронной форме Архангельской области и помещений Управления Судебного департамента в Архангельской области и нао к отопительному периоду 2015– 2016.  .. | Документация об открытом аукционе в электронной форме Лот №1: поставка картриджей для факсов и копировальных аппаратов в количестве – 56 шт для нужд районных (городских) и гарнизонных… | |||||||||||||||||
| Организация работы врачебно-сестринской бригады службы медицины катастроф Архангельской области: Методические указания. Архангельск. Министерство здравоохранения и социального развития Архангельской области…. | Документация об аукционе в электронной форме на электронной площадке… Закупка у субъектов малого предпринимательства, социально ориентированных некоммерческих организаций принтеров для нужд федеральных… | |||||||||||||||||
| Цель: развитие познавательного интереса учащихся к изучению достопримечательностей… Данное мероприятие приурочено к празднованию 80 – летия Архангельской области. В игре семь станций, количество участников 3 команд…. | Об утверждении программы государственных гарантий оказания гражданам. ..Российской Федерации бесплатной медицинской помощи и контроле за их реализацией» и от 4 октября 2010 года n 782 «о программе государственных… | |||||||||||||||||
| Агентство по организационному обеспечению деятельности мировых судей… Утвердить прилагаемые изменения, которые вносятся в Инструкцию по судебному делопроизводству у мирового судьи, утвержденную постановлением… | Агентство по организационному обеспечению деятельности мировых судей… |
Вверх 2)влево 3) к нам перпендикулярно плоскости чертежа — КиберПедия
От нас перпендикулярно плоскости чертежа
4. Скорость электрона направлена перпендикулярно магнитной индукции. Сила Лоренца направлена
1) вправо → 2) влево ← 3) вверх ↑ 4) вниз ↓
5.
Легкое металлическое кольцо подвешено на нити. При вдвигании в кольцо постоянного магнита оно отталкивается от него. Это объясняется
1) намагничиванием кольца 2) электризацией кольца
3) возникновением в кольце индукционного тока
4) возникновением в магните индукционного тока
6. В проволочное алюминиевое кольцо, висящее на нити, вносят полосовой магнит: сначала южным полюсом, затем северным. Кольцо при этом:
1) в обоих случаях притянется к магниту
2) в обоих случаях оттолкнется от магнита
3) в первом случае притянется, во втором — оттолкнется
4) в первом случае оттолкнется, во втором — притянется
7. Магнитный поток, пронизывающий катушку, изменяется со временем так, как показано на рисунке. В каком случае индукционный ток в рамке максимален?
1) в первом 2) во втором 3) в третьем
4) во всех случаях ток одинаковый
ЧАСТЬ В
8. Установите соответствия технических устройств из левого столбца таблицы с физическими явлениями, используемыми в них, в правом столбце.
Устройства Явления
А. громкоговоритель 1) действие магнитного поля на постоянный магнит
Б. электронно-лучевая трубка 2) действие магнитного поля на проводник с током
В. амперметр 3) действие магнитного поля на движущийся
Г.компас электрический заряд
Решите задачи.
9. В однородном магнитном поле перпендикулярно направлению вектора индукции, модуль которого 0,1 Тл, движется проводник длиной 2 м со скоростью 5 м/с. Определить ЭДС индукции, которая возникает в проводнике.
Дано: Решение
Найти:
10. Электрон движется со скоростью 2*107 м/с в плоскости, перпендикулярной магнитному полю, с индукцией 0,1 Тл. Определите радиус траектории движения электрона.
Дано: Решение
Найти:
ЧАСТЬ С
Решите задачу.
11. Плоский проволочный виток площадью 1000 см2, имеющий сопротивление 2 Ом, расположен в однородном магнитном поле с индукцией 0,1 Тл таким образом, что его плоскость перпендикулярна линиям магнитной индукции.
На какой угол был повернут виток, если при этом по нему прошел заряд 7,5 мКл?
Дано: СИ: Решение
Найти: Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
ВАРИАНТ 3
ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ
1. Магнитное поле можно обнаружить по его действию на
A. магнитную стрелку;
Б. неподвижную заряженную частицу;
B. проводник с током.
1) только А 2) А и Б 3) А и В 4) только В
2. По проводнику, расположенному перпендикулярно плоскости рисунка, течет ток (от читателя). Линии магнитной индукции правильно изображены в случае
1) А 2) Б 3) В 4) Г
3. Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле, направлена
1) вверх 2) вправо
3) к нам перпендикулярно плоскости чертежа
4) от нас перпендикулярно плоскости чертежа
4. Траектория полета электрона, влетающего в однородное магнитное поле под углом 90 ° к линиям магнитной индукции
1) прямая 2) окружность 3) парабола 4) винтовая линия
5.
Имеются три катушки, замкнутые на амперметр. В первую катушку вносят постоянный магнит, из второй катушки выдвигают магнит, в третьей катушке находится неподвижный магнит. В какой катушке амперметр зафиксирует электрический ток?
1) только в первой 2) в первой и во второй 3) в первой и третьей 4) только в третьей
6. Легкое проволочное кольцо подвешено на нити. При вдвигании в кольцо магнита южным полюсом оно будет:
1) отталкиваться от магнита
2) притягиваться к магниту
3) неподвижным
4) сначала отталкиваться, затем притягиваться
7. Магнитный поток, пронизывающий катушку, изменяется со временем так, как показано на графике. Возникающая ЭДС индукции имеет максимальное значение в промежуток времени
1) 0-t1
2) t1—t2
3) t2— t3
4) t1—t3
ЧАСТЬ В
8.
Установите соответствия технических устройств из левого столбца таблицы с физическими явлениями, используемыми в них, в правом столбце.
Устройства Явления
А. масс-спектрограф 1) действие магнитного поля на постоянный магнит
Б. компас 2) действие магнитного поля на проводник с током
В. Гальванометр 3) действие магнитного поля на движущийся электрический
Г. МГД — генератор заряд
Решите задачи.
9. В однородном магнитном поле движется со скоростью 4 м/с перпендикулярно линиям магнитной индукции провод длиной 1,5 м. При этом в нем возникает ЭДС индукции 0,3 В. Определить модуль вектора индукции магнитного поля.
Дано: Решение
Найти:
10. Электрон влетает в магнитное поле перпендикулярно линиям индукции со скоростью 1*107 м/с. Найдите индукцию поля, если электрон описал в поле окружность радиусом 1 см.
Дано: СИ: Решение
Найти:
ЧАСТЬ С
Решите задачу.
11. Катушку радиусом 3 см с числом витков 1000 помещают в однородное магнитное поле (ось катушки параллельна линиям поля). Индукция поля изменяется с постоянной скоростью 10 мТл/с. Какой заряд будет на конденсаторе, подключенном к концам катушки? Емкость конденсатора 20 мкФ.
Дано: СИ: Решение
Найти:
Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
ВАРИАНТ 4
ЧАСТЬ А Выберите один верный ответ
1. В стеклянной трубке движутся электроны. Отклонить их в сторону может…
1) только электрическое поле
2) только магнитное поле
3) только совместное действие электрического и магнитного полей
4) как электрическое, так и магнитное поле
2. На рисунке изображен проволочный виток, по которому идет электрический ток в направлении, указанном стрелкой. Виток расположен в плоскости чертежа. В центре витка вектор индукции магнитного поля имеет направление
1) влево
2) перпендикулярно плоскости рисунка от нас
3) вправо
4) перпендикулярно плоскости рисунка к нам
3.
Сила Ампера, действующая на проводник с током (провод расположен перпендикулярно плоскости листа, ток идет к нам) в магнитном поле индукцией В, направлена
1) вправо → 2) влево ← 3) вверх ↑ 4) вниз ↓
4. Сила Лоренца, действующая на заряженную частицу в магнитном поле
1) всегда направлена параллельно скорости
2) всегда равна нулю
3) всегда направлена параллельно магнитной индукции
4) равна нулю или направлена перпендикулярно скорости
5. Около сердечника электромагнита, отключенного от источника тока, висит легкое металлическое кольцо. При замыкании ключа кольцо отталкивается от электромагнита. Это объясняется
1) намагничиванием кольца
2) электризацией кольца
3) возникновением в кольце индукционного тока
4) возникновением в электромагните индукционного тока
6. В проволочное алюминиевое кольцо, висящее на нити, вносят полосовой магнит: сначала северным полюсом, затем южным. Кольцо при этом:
1) в первом случае притянется, во втором — оттолкнется
2) в первом случае оттолкнется, во втором — притянется
3) в обоих случаях притянется к магниту
4) в обоих случаях оттолкнется от магнита
7.
На рисунке приведен график зависимости силы тока в катушке индуктивности от времени. Модуль ЭДС самоиндукции принимает наименьшее значение в промежутке времени
1) от 0 с до 1 с
2) от 1 с до 5 с
3) от 5 с до 6 с
4) от 6 с до 8 с
8. Установите соответствия технических устройств из левого столбца таблицы с физическими явлениями, используемыми в них, в правом столбце.
Устройства Явления
А. циклотрон 1) действие магнитного поля на проводник с током
Б. громкоговоритель 2) действие магнитного поля на движущийся электрический
В. электроннолучевая трубка заряд
Г. компас 3) действие магнитного поля на постоянный магнит
Решите задачи.
9. В однородном магнитном поле перпендикулярно направлению вектора индукции, движется проводник длиной 2 м со скоростью 5 м/с. При этом в проводнике наводится ЭДС 1 В. Определить модуль вектора индукции магнитного поля.
Дано: Решение
Найти:
10.
Пылинка, заряд которой 10 мкКл и масса 1 мг, влетает в однородное магнитное поле с индукцией 1 Тл и движется по окружности. Определить частоту движения частицы по окружности.
Дано: СИ: Решение
Найти:
ЧАСТЬ С
Решите задачу.
11. Кольцо радиусом 1 м и сопротивлением 0,1 Ом помещено в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна вектору индукции поля. Какой заряд пройдет через поперечное сечение кольца при исчезновении поля?
Дано: Решение
Найти:
Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
Раздел 4. Колебания и волны
Дата «___» _________20____г
Задание 36 по теме
«Работа электрогенератора. Устройство трансформатора»
(2ч)
Реши задачи:
1.ЭДС изменяется с течением времени по закону .
Определите амплитуду ЭДС, циклическую и линейную частоты колебаний, период, фазу и начальную фазу колебаний.
Решение: _______________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2.Амплитуды напряжения и силы переменного тока в резисторе равны соответственно 28 В и 0,14 А. Найдите сопротивление резистора, действующие значения силы тока и напряжения, а также среднюю мощность переменного тока.
Дано: Решение:
Найти:
3.Мгновенное значение напряжения, изменяющегося по закону косинуса для фазы π/3 равно 10В. Определите действующее значение напряжения.
Дано: Решение:
Найти:
4. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220 до 660В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков содержится во вторичной обмотке?
Дано: Решение:
Найти:
Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
Дата «___» _________20____г
Задание 37 по теме
«Свободные электромагнитные колебания. Осциллограмма переменного тока»
(2ч)
Реши задачи:
1. В сеть переменного тока частотой 50Гц и напряжением 220В включают конденсатор ёмкостью 4 мкФ. Найдите амплитудное и действующее значения силы тока в цепи конденсатора.
Дано: Решение:
Найти:
2. В цепь переменного тока частотой 50 Гц и напряжением 220В включена катушка индуктивности 0,1мГн.
Сила тока в цепи катушки 1А. Определите индуктивность катушки, если её активным сопротивлением можно пренебречь.
Дано: СИ: Решение:
Найти:
3. Колебательный контур содержит конденсатор емкостью 800 пФ и катушку индуктивностью 2 мкГн. Найдите период свободных колебаний в контуре.
Дано: СИ: Решение:
Найти:
4. Каков диапазон частот свободных колебаний в контуре, если его индуктивность можно изменять в пределах от 0,1 до 10 мкГн, а емкость — в пределах от 40 до 4000 пФ?
Дано: СИ: Решение:
Найти:
Оценка _____ подпись преподавателя ________________/Л.С. Тишкина/
Дата «___» _________20____г
Задание 38
Как работают счетчики с подвижной катушкой
Как работают счетчики с подвижной катушкой — Объясните этоВы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Счетчики с подвижной катушкой
- Дом
- индекс А-Я
- Случайная статья
- Хронология
- Учебное пособие
- О нас
- Конфиденциальность и файлы cookie
Реклама
Необходимо найти проблему, скрывающуюся в электрическая цепь? Вам понадобится какой-нибудь измеритель, может быть, даже осциллограф. Большинство людей используют цифровые счетчики в наши дни, которые показывают показания тока, напряжения и сопротивления на ЖК-дисплее (их иногда называют твердотельными или электронными счетчиками). Но многие из нас по-прежнему предпочитаю старый вид счетчика со стрелкой, которая движется назад и далее по циферблату. Счетчики с подвижной катушкой, как известно, все еще широко используется во всех видах различного оборудования, от самолета приборов в кабине экипажа до измерителей уровня звука (VU) в студиях звукозаписи. Давайте поближе посмотри как они работают!
Фото: Типовой сильноточный амперметр на зарядном устройстве автомобильного аккумулятора. Этот может указывать приблизительную величину тока до 6 ампер (А), хотя шкала не имеет достаточно точной разметки для точных измерений.
Содержимое
- Электричество создает магнетизм
- Как работают счетчики с подвижной катушкой
- Различные типы счетчиков
- Как работает шунт?
- Узнать больше
Электричество создает магнетизм
Счетчики с подвижной катушкой работают аналогично электродвигателям. Если вы знаете, как работает один из них, понять счетчик будет легко. Так или иначе, начнем с начало.
Если вы пропускаете электрический ток по металлическому проводу, вы создаете
магнитное поле вокруг провода одновременно. Вы не можете
видеть его, но тем не менее он там — и вы можете заставить его делать что-то очень
интересные вещи. Положите компас возле провода, включите ток,
и вы увидите, как стрелка повернется, когда вы это сделаете. Выключить ток
и стрелка снова вернётся. Грубо говоря, это научная работа в измерителе с подвижной катушкой:
электрический ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле, которое
делает рывок иглы в одну сторону.
Но как именно это происходит?
Анимация: Наденьте кусок проволоки на компас и подключите его к батарее. Когда вы переключаетесь на токе он создает магнитное поле вокруг провода, которое заставляет стрелку компаса двигаться. Обратный ток а стрелка компаса движется в противоположном направлении. Используйте больший ток, и стрелка компаса будет двигаться дальше. Этот эксперимент показывает, что электрические токи генерируют магнитные поля, и впервые он был проведен датским физиком Hans Øersted в 1820 году. Это основная наука, лежащая в основе счетчиков с подвижной катушкой.
Внутри счетчика тугая катушка медной проволоки, обернутая
вокруг железного сердечника, установленного между полюсами постоянного
магнит. Катушка имеет соединения на обоих концах, так что вы можете
через него проходит электрический ток и к нему прилипла длинная стрелка
который проходит через циферблат счетчика. При подключении счетчика к
цепь и включить ток, ток создает магнитное
поле в катушке.
Поле отталкивает магнитное поле, создаваемое
постоянный магнит, заставляющий вращаться катушку и поворачивающий стрелку вверх
циферблат. Чем больше ток проходит через катушку, тем больше
создаваемое им магнитное поле, чем больше отталкивание, тем больше
катушка поворачивается, и чем дальше вверх по циферблату идет стрелка. Итак
указатель дает вам измерение того, сколько тока проходит через катушку.
При соответствующей калибровке вы можете использовать циферблат для непосредственного измерения тока.
Подобные счетчики были разработаны в 1882 году французским физиком-медиком Жаком-Арсеном д’Арсонвалем . Несколько лет спустя американский электрохимик Эдвард Уэстон усовершенствовал и коммерциализировал конструкцию. (вы можете увидеть пример одного из его метров ниже на этой странице).
Работа: Жак-Арсен д’Арсонваль был пионером практического
измеритель с подвижной катушкой, в котором использовалась игла (зеленая), установленная на катушке (красная) между магнитными полюсами (желтая),
и пружины (синие), чтобы вернуть его к нулю, когда ток перестал течь.
Работа из исторической иллюстрации в книге «Динамометры и измерение мощности» Джона Джозефа Флатера, Джона Уайли, 19 лет.00.
(Я добавил цвета для ясности).
Изображение: Крупный план катушки и магнитов настоящего гальванометра типа Дарсонваля. Стрелка представляет собой белую линию, направленную прямо вверх. Фотография предоставлена Wellcome Collection, опубликованной по лицензии Creative Commons (CC BY 4.0).
Как работают счетчики с подвижной катушкой
- С неподключенными датчиками счетчик подобен цепи, разомкнутой разомкнутым выключателем: ток не может течь в счетчик или катушку внутри него.
- При отсутствии тока катушка не создает магнитного поля, и стрелка остается на нуле.
- Подсоедините щупы измерителя к объекту, который вы тестируете (например, к печатной плате), и ток немедленно начнет течь через измеритель и катушку внутри него.
- Движущийся ток создает временное магнитное поле вокруг катушки, которое отталкивает магнитное поле, создаваемое постоянным магнитом.
Сила магнитного поля напрямую связана с величиной тока, протекающего через катушку. - Чем больше ток, тем больше магнитное поле, создаваемое катушкой, и тем выше по циферблату движется стрелка.
Сила магнитного поля напрямую связана с величиной тока, протекающего через катушку.Стоит вкратце отметить, что указатель действует как рычаг, увеличивая движение в катушка и производит большее отклонение на циферблате. Другими словами, если катушка сдвинется лишь на небольшую величину, указатель переместится вверх по циферблату на гораздо большую величину, которую легче измерить. Это поможет нам сделать более точные измерения.
Рекламные ссылки
Различные типы измерителей
Вы можете использовать измерители с подвижной катушкой для измерения напряжения, тока или сопротивления, но вы должны соединить их по-разному в каждом случае.
Вольтметры
Для измерения напряжения вы подключаете мультиметр параллельно
две точки цепи, которые вы хотите измерить. Измерители напряжения называются, не случайно,
вольтметры.
Амперметры
Чтобы измерить ток, вы включаете свой измеритель последовательно (вставьте его непосредственно в схема). Измерители тока обычно называют амперметрами. (поскольку они измеряют в амперах) или гальванометры (после Луиджи Гальвани, итальянец, который открыл электрический ток, заставив лягушачьи лапки подергиваться). Если измеряются большие токи, амперметры обычно нуждаются в дополнительном сопротивлении, называемом шунтом устанавливаются параллельно их клеммам. Большинство текущих потоков через шунт, оставляя только небольшую часть, протекающую через сама катушка метра (таким образом защищая механизм). Некоторые амперметры имеют циферблаты на их коробке, так что вы можете измерить широкий спектр различных токи. Поворот циферблата эффективно переключает сопротивления в измерительную цепь с меньшими шунтами (с меньшим сопротивлением) используются для измерения больших токов.
Фото: Счетчики с подвижной катушкой, которые могут измерять как вольты, так и амперы, не сильно изменились.
Это вольт-амперметр прямого считывания, разработанный Эдвардом Уэстоном из Ньюарка, штат Нью-Джерси, и датируемый концом 19 века. Слева: вы можете видеть отдельные латунные соединения для измерения вольт и ампер внизу, а вверху есть две шкалы: верхняя шкала для измерения 0–150 вольт и нижняя шкала для измерения 0–1,5 ампер. Справа: крупный план движущейся магнитной катушки. Фото предоставлено
Цифровые коллекции Национального института стандартов и технологий, Гейтерсбург, Мэриленд, 20899.
Как работает шунт?
Максимальное количество тока, которое вы можете пропустить через счетчик с подвижной катушкой; если вы хотите измерить токи больше этого, вам нужно использовать шунт — резистор, который «шунтирует» большую часть тока вокруг параллельной цепи. Насколько большой шунт вам нужен, легко рассчитать по закону Ома (V = I×R).
Предположим, у вас есть амперметр (показанный здесь как кружок с буквой А внутри), который имеет внутреннее сопротивление 10 Ом (Ом) и его стрелка показывает максимальное показание (так называемое «полное отклонение» или FSD), когда через него протекает ток 10 миллиампер (мА) или 10/1000 А.
Когда стрелка отклоняется на полную шкалу, закон Ома говорит нам, что напряжение на измерителе должно быть V = (10/1000) × 10 = 0,1 вольта (показано серой пунктирной линией).
Работа: Амперметр (А) — чувствительный прибор, измеряющий только относительно небольшие токи. Если вы хотите измерить большие токи, вам нужно отвести большую их часть вокруг «шунтирующего» резистора (Ом). Поскольку счетчик и шунт подключены параллельно, на них одинаковое напряжение. Мы можем использовать это для расчета размера шунтирующего резистора, необходимого для измерения тока любой величины.
Шунтирующий резистор (показан синим цветом и помечен как Ω) и счетчик подключены параллельно, поэтому напряжение на шунте должно быть таким же, как и напряжение на счетчике (0,1 вольта).
Теперь предположим, что вы хотите измерить силу тока до 2 ампер (таким образом, измеритель показывает полное отклонение при 2 А). В этом случае через счетчик все равно будет течь 10 миллиампер (больше он не выдержит), и подавляющее большинство тока (1990 миллиампер или 1,99 ампера) нужно будет отвести через шунт.
Используя закон Ома второй раз, мы можем рассчитать, что сопротивление шунта должно быть R = V / I = 0,1 / 1,99 = 0,05 Ом.
Обратите внимание, что сопротивление шунта намного ниже сопротивления измерителя , из-за чего большая часть тока отводится через него. Чем меньше сопротивление шунта по сравнению с сопротивлением измерителя, тем больший ток будет проходить через него. Поэтому, если вы хотите измерять еще большие токи, вам нужно будет использовать еще 90 125 меньших 90 126 шунтирующих сопротивлений, чтобы отвести больший ток от чувствительного измерителя с подвижной катушкой.
Шунтирующие резисторы обычно имеют сопротивление менее 1 Ом, намного меньше чем обычные резисторы (от нескольких ом до миллионов ом или мегаом). Вы часто будете слышать, как шунтирующие резисторы называются миллиомными резисторами и измеряются таким же образом. Так, например, шунтирующий резистор 0,05 Ом может быть помечен как 50 мОм (50 мОм).
Фото: Гальванометры имеют довольно много общего с компасом, в котором также используется магнитная стрелка, движущаяся в магнитном поле.
В этом раннем дизайне гальванометра 1880-х годов, запатентованном Исааком Чизхолмом в 1888 году, сходство очевидно: вместо стрелки и шкалы в современном стиле у нас есть стрелка компаса, которая качается, когда вы пропускаете ток через два провода в конце. передний. Под иглой, в большой синей круглой коробке, находится электромагнит, к которому подсоединены провода. Вы можете узнать больше об этом измерителе в патенте США 39.0,067: Гальванометр. Работа предоставлена Управлением по патентам и товарным знакам США.
Омметры
Сопротивление цепи можно измерить тремя способами. Вы можете использовать амперметр и
вольтметр для измерения тока и напряжения, а затем использовать закон Ома. Или вы можете измерить
сопротивление за одну операцию с использованием немного другой конструкции
измерителя с подвижной катушкой, называемого омметром, который фактически является
амперметр с собственной встроенной батареей.
Аккумулятор обеспечивает напряжение известной величины. Когда вы помещаете щупы измерителя на сопротивление
вы хотите измерить, вы замыкаете цепь и течет ток.
метр измеряет величину этого тока, но
показывает его как сопротивление (циферблат откалиброван в омах на основе
фиксированное напряжение батареи внутри счетчика). Вы можете сделать больше
точные измерения сопротивления с помощью чуть более сложного
схема называется мостом Уитстона.
Узнайте больше
На этом сайте
- Электричество
- Электроника
- Инструменты, приборы и средства измерения
- Магнетизм
- Резисторы
На других сайтах
- Измерители с подвижной катушкой: больше о теории измерительных цепей и различиях между амперметрами, вольтметрами и омметрами на прекрасном сайте Hyperphysics.
- Измерения сопротивления: четкое объяснение различных способов измерения сопротивления, включая мост Уитстона.
Книги для читателей постарше
- Электрические схемы Джеймса Уильяма Нильссона и Сьюзан А. Ридель. Pearson, 2015. Давно известное подробное руководство по схемам, в основном предназначенное для студентов, изучающих электротехнику и информатику.
- Введение в электрические цепи Ричарда С. Дорфа и Джеймса А. Свободы. Wiley, 2013. Еще один классический учебник по электротехнике, рассчитанный на аналогичную аудиторию.
Книги для юных читателей
- Easy Electronics Чарльза Платта. Maker Media, 2017. Это упрощенная версия популярных книг автора Make Electronics.
- Руководство для начинающих по электричеству и магнетизму Гилла Арбетнотта. A&C Черный, 2016.
- Свидетель: Электричество Стива Паркера. DK, 2013. В этой книге из классической серии DK Eyewitness сделан сильный акцент на истории.
Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты.
Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.
Авторские права на текст © Chris Woodford 2009, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.
Следуйте за нами
Оцените эту страницу
Пожалуйста, оцените эту страницу или оставьте отзыв, и я сделаю пожертвование WaterAid.
Сохранить или поделиться этой страницей
Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:
Цитировать эту страницу
Вудфорд, Крис. (2009/2018) Счетчики с подвижной катушкой. Получено с https://www.explainthatstuff.com/movingcoilmeters.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]
Подробнее на нашем веб-сайте…
- Связь
- Компьютеры
- Электричество и электроника
- Энергия
- Машиностроение
- Окружающая среда
- Гаджеты
- Домашняя жизнь
- Материалы
- Наука
- Инструменты и приборы
- Транспорт
↑ Вернуться к началу
Учебное пособие по физике: требования к электрической цепи
Предположим, что вам дали маленькую лампочку, гальванический элемент и оголенный медный провод, и вас попросили найти четыре различных расположения трех элементов, которые привели бы к образованию электрической цепи.
цепь, которая зажжет лампочку. Какие четыре устройства приведут к успешному зажиганию лампочки? И, что более важно, что общего у каждой из четырех схем, что привело бы нас к пониманию двух требований к электрической цепи?
Само по себе это занятие стоит того, и если оно не выполнялось ранее, следует попробовать его, прежде чем читать дальше. Как и во многих лабораторных работах, в фактическом участии в работе есть сила, которую нельзя заменить простым чтением о ней. Когда это задание выполняется в классе физики, можно сделать множество наблюдений, наблюдая за классом, полным студентов, стремящихся найти четыре расположения. Следующие устройства часто пробуют и не приводят к зажиганию лампочки.
После нескольких минут попыток, нескольких здоровых смешков и случайных восклицаний о том, как сильно нагревается провод, паре студентов удается зажечь лампочку. В отличие от вышеупомянутых попыток, первая успешная попытка характеризуется созданием полной проводящей петли от положительной клеммы к отрицательной клемме, причем и батарея, и лампочка являются частью петли.
Как показано на схеме справа, цоколь лампочки соединяется с положительной клеммой элемента, а провод проходит от ребристых сторон лампочки вниз к отрицательному выводу элемента. Полная проводящая петля сделана с лампочкой, являющейся частью петли. Цепь существует, и заряд течет по всему проводящему пути, зажигая при этом лампочку. Сравните расположение ячейки, лампочки и провода справа с неудачным расположением, показанным выше. В попытке A провод не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке B провод образует петлю, но не возвращается к отрицательному выводу ячейки. В попытке C вообще нет полного цикла. Попытка D похожа на попытку B тем, что есть петля, но не от положительной клеммы к отрицательной. И в попытке E есть петля, и она идет от положительного вывода к отрицательному; это цепь, но лампочка в нее не входит. ВНИМАНИЕ: Попытка E приведет к тому, что ваши пальцы станут горячими, поскольку вы держите оголенный провод, и заряд начнет течь с высокой скоростью между положительной и отрицательной клеммами.
Как только одна группа студентов успешно зажжет лампочку, многие другие лабораторные группы быстро последуют ее примеру. Но тогда возникает вопрос, как еще можно расположить ячейку, лампочку и оголенный провод так, чтобы лампочка зажглась. Часто короткий урок анатомии лампочки побуждает лабораторные группы к быстрому открытию одного или нескольких оставшихся механизмов.
Лампочка представляет собой относительно простое устройство, состоящее из нити накала, опирающейся на два провода или каким-либо образом прикрепленной к ним. Провода и нить накала представляют собой проводящие материалы, которые позволяют заряду течь по ним. Один провод подключается к ребристым сторонам лампочек. Другой провод подключается к нижнему основанию лампочки. Ребристая кромка и нижняя часть разделены изоляционным материалом, который предотвращает прямой поток заряда между нижней частью и ребром. Единственный путь, по которому заряд может пройти от ребристого края к нижнему основанию или наоборот, — это путь, который включает провода и нить накала.
Заряд может либо войти в ребристую кромку, пройти через нить и выйти из нижнего основания; или он может войти в нижнее основание, пройти через нить и выйти через ребристый край. Таким образом, есть две возможные точки входа и две соответствующие точки выхода.
Успешный способ зажечь лампочку, как показано выше, заключался в том, чтобы поместить нижний цоколь лампочки на положительную клемму и соединить ребристый край с отрицательной клеммой с помощью провода. Любой заряд, который входит в лампочку через нижний цоколь, выходит из лампочки в том месте, где провод соприкасается с ребристым краем. Тем не менее, нижняя часть не обязательно должна быть частью лампочки, которая касается положительной клеммы. Лампа загорится так же легко, если ребристый край поместить сверху положительной клеммы, а нижний цоколь соединить с отрицательной клеммой с помощью провода. Последние две схемы, которые приводят к зажжению лампочки, включают в себя размещение лампочки на отрицательном выводе ячейки либо путем контакта с ним ребристым краем, либо с нижним основанием.
Затем провод должен соединить другую часть лампочки с положительным полюсом ячейки.
Требование замкнутого проводящего пути
Для создания электрической цепи необходимо выполнить два требования. Первый отчетливо демонстрируется вышеописанной активностью. Должен быть замкнутый проводящий путь, идущий от положительной клеммы к отрицательной клемме. Недостаточно просто замкнутой проводящей петли; сама петля должна простираться от положительного вывода до отрицательного вывода гальванического элемента. Электрическая цепь похожа на водяную цепь в аквапарке. Течение заряда по проводам аналогично течению воды по трубам и по горкам в аквапарке. Если труба забита или сломана так, что вода не может полностью пройти через контур , то подача воды скоро прекратится. В электрической цепи все соединения должны быть выполнены из проводящих материалов, способных нести заряд. По мере продолжения эксперимента с ячейкой, лампочкой и проводом некоторые студенты изучают способность различных материалов нести заряд, вставляя их в свою цепь.
Металлические материалы являются проводниками и могут быть вставлены в цепь, чтобы успешно зажечь лампочку. С другой стороны, бумага и пластик обычно являются изоляционными материалами, и их введение в цепь будет препятствовать потоку заряда до такой степени, что ток прекратится, и лампочка больше не загорится. Должна быть замкнутая проводящая петля от положительного к отрицательному выводу, чтобы установить цепь и иметь ток.
Поняв это первое требование к электрической цепи, становится ясно, что происходит, когда перестает работать лампочка накаливания в настольной или торшерной лампе. Со временем нить накаливания лампочки становится слабой и ломкой, часто может порваться или просто ослабнуть. Когда это происходит, цепь размыкается и замкнутого проводящего контура больше не существует. Без замкнутого проводящего контура не может быть ни цепи, ни потока заряда, ни зажженной лампочки. В следующий раз, когда вы найдете сломанную лампочку в лампе, смело извлеките ее и осмотрите нить накала.
Часто встряхивание снятой лампы вызывает дребезжание; нить накала, вероятно, упала с опорных стоек, на которых она обычно опирается на дно стеклянного шара. При встряхивании вы услышите, как нить ударяется о стеклянный шар.
Требование к источнику энергии
Второе требование к электрической цепи, которое является общим для каждой из успешных попыток, продемонстрированных выше, заключается в том, что должна быть разность электрических потенциалов на двух концах схема. Чаще всего это достигается с помощью гальванического элемента, набора элементов (например, батареи) или какого-либо другого источника энергии. Важно, чтобы был какой-то источник энергии, способный увеличивать электрическую потенциальную энергию заряда по мере его движения от терминала с низкой энергией к терминалу с высокой энергией. Как обсуждалось в Уроке 1, для перемещения положительного пробного заряда против электрического поля требуется энергия.
Применительно к электрическим цепям движение положительного пробного заряда через ячейку от клеммы с низкой энергией к клемме с высокой энергией является движением против электрического поля. Это движение заряда требует, чтобы над ним была совершена работа, чтобы поднимите его к терминалу более высокой энергии. Электрохимическая ячейка выполняет полезную роль подачи энергии для выполнения работы над зарядом, чтобы накачивать его или перемещать через ячейку от отрицательного вывода к положительному. Таким образом, ячейка создает разность электрических потенциалов на двух концах электрической цепи. (Концепция разности электрических потенциалов и ее применение к электрическим цепям подробно обсуждались в Уроке 1.)
В бытовых цепях энергия подается местной коммунальной компанией, которая отвечает за то, чтобы горячие пластины и нейтральные пластины в распределительной коробке вашего дома всегда имели разность электрических потенциалов около 110 Вольт для 120 вольт (в США).
В типичной лабораторной работе гальванический элемент или группа элементов (например, батарея) используются для установления разности электрических потенциалов на двух концах внешней цепи около 1,5 В (один элемент) или 4,5 В (три элемента пакет). Часто проводят аналогии между электрическим контуром и водяным контуром в аквапарке или аттракционом на американских горках в парке развлечений. Во всех трех случаях есть что-то, что движется по полному циклу, то есть по контуру. И во всех трех случаях важно, чтобы схема включала участок, в котором энергия передается воде, каботажному судну или заряду для его перемещения в гору против естественного направления движения от низкой потенциальной энергии к высокой потенциальной энергии. В аквапарке есть водяной насос, который перекачивает воду с уровня земли на вершину горки. Поездка на американских горках имеет цепь с приводом от двигателя, которая несет поезд горок от уровня земли до вершины первой капли. А в электрической цепи есть гальванический элемент, батарея (группа элементов) или какой-либо другой источник энергии, который перемещает заряд с уровня земли (отрицательный полюс) на положительный полюс.
Постоянная подача энергии для перемещения заряда от клеммы с низкой энергией и низким потенциалом к клемме с высокой энергией и высоким потенциалом позволяет поддерживать непрерывный поток заряда.
Устанавливая эту разницу в электрическом потенциале, заряд может течь вниз по внешней цепи. Это движение заряда естественно и не требует энергии. Подобно движению воды в аквапарке или катанию на американских горках в парке развлечений, движение вниз по склону естественно и не требует энергии из внешнего источника. Именно разница в потенциале — будь то гравитационный потенциал или электрический потенциал — заставляет воду, каботажное судно и заряд двигаться. Эта разность потенциалов требует ввода энергии из внешнего источника. В случае электрической цепи одним из двух требований для создания электрической цепи является источник энергии.
В заключение, есть два требования, которые должны быть выполнены для создания электрической цепи. Требования:
- Должен быть источник энергии, способный совершать работу за счет заряда, чтобы переместить его из места с низкой энергией в место с высокой энергией и, таким образом, установить разность электрических потенциалов на двух концах внешней цепи.
- Во внешней цепи должна быть замкнутая проводящая петля, которая тянется от положительной клеммы с высоким потенциалом к отрицательной клемме с низким потенциалом.
1. Если бы электрическую цепь можно было сравнить с водяной цепью в аквапарке, то …
… батарея была бы аналогична ____.… положительная клемма аккумулятора аналогична ____.
… ток будет аналогичен ____.
… плата будет аналогична ____.
… разность электрических потенциалов аналогична ____.
Варианты:
А. давление воды
B. галлонов воды, стекающей по горке в минуту
С. вода
D. нижняя часть слайда
Е. водяной насос
F. верхняя часть слайда
2.
Используя свое понимание требований к электрической цепи, определите, будет ли проходить заряд через следующее расположение элементов, лампочек, проводов и переключателей. Если потока заряда нет, то объясните почему.
Объяснение:
| Объяснение: |
Объяснение: | Объяснение: |
3.
На схеме справа показана лампочка, подключенная к автомобильному аккумулятору на 12 В. Показаны клеммы + и -.
а. По мере того, как положительный заряд движется через батарею от D к A, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии внутри батареи — это ______ (+, -) клемма.б. Когда положительный заряд перемещается по внешней цепи от A к D, он ________ (приобретает, теряет) потенциальную энергию и ________ (приобретает, теряет) электрический потенциал. Точка наибольшей энергии во внешней цепи находится ближе всего к клемме ______ (+, -).
в. Используйте знаки >, < и =, чтобы сравнить электрический потенциал (В) в четырех точках цепи.
В А В В В С В Г
4. В фильме Танго и Кэш Курт Рассел и Сильвестр Сталлоне сбегают из тюрьмы, прыгая с вершины высокой стены по воздуху на высоковольтную линию электропередач.
Leave A Comment