Реостаты. Лабораторная работа: «Регулирование силы тока реостатом» - презентация. Урок-лабораторная работа "Реостаты. Регулирование силы тока реостатом"

07.07.2019

Регулирование силы тока реостатом и измерение сопротивления с помощью амперметра и вольтметра

Цель работы: изучить устройство реостата, научиться пользоваться прибором для

регулирования силы тока в электрической цепи.

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

Рассмотрите реостат. Установите, при каком положении ползунка сопротивление реостата является наибольшим и наименьшим. Соберите цепь, соединив последовательно источник питания, амперметр, реостат, лампу и ключ. К зажимам реостата присоедините вольтметр. Изобразите в схему цепи.

Плавно перемещая ползунок, измерьте силу тока и напряжение при его трех различных положениях. Рассчитайте сопротивление реостата, соответствующее каждому из этих случаев. Результаты измерений и вычислений занесите в таблицу.

В н и м а н и е. Реостат нельзя полностью выводить, так как сопротивление его при этом становится равным нулю, и если в цепи нет других приёмников тока, то сила тока может оказаться очень большой и амперметр испортится.

Сделайте вывод о том, в какую сторону надо двигать ползунок, чтобы увеличить или уменьшить сопротивление реостата.

Как изменилось сопротивление реостата в выполненной вами ?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ответьте на вопросы:

1. Для чего предназначен реостат? _____________________________________________________________________________

2. Как условно изображают реостат на схемах электрических цепей?

3. Почему в реостатах используют проволоку с большим удельным сопротивлением?
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Назовите основные детали реостата? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

На практике часто приходится менять силу тока в цепи, делая ее то больше, то меньше. Так, изменяя силу тока в динамике радиоприемника, мы регулируем громкость звука. Изменением силы тока в электродвигателе швейной машины можно регулировать скорость его вращения.

Во многих случаях для регулирования силы тока в цепи применяют специальные приборы - реостаты.

Простейшим реостатом может служить проволока из материала с большим удельным сопротивлением, например, никелиновая или нихромовая. Включив такую проволочку в цепь источника электрического тока через контакты А и С и передвигая подвижный контакт С, можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка АС. При этом будет меняться сопротивление цепи, а, следовательно, и сила тока в ней, это покажет амперметр.

Реостатам, применяемым на практике, придают более удобную и компактную форму. Для этой цели используют проволоку с большим удельным сопротивлением, а для того чтобы длинная проволока не мешала ее наматывают спиралью.

Один из реостатов (ползунковый реостат) изображен на рисунке а), а его условное обозначение в схемах - на рисунке б).

В этом реостате никелиновая проволока намотана на керамический цилиндр. Над обмоткой расположен металлический стержень, по которому может перемещаться ползунок. Своими контактами он прижат к виткам обмотки.

Электрический ток в цепи проходит от витков проволоки к ползунку, а через него в стержень, имеющий на конце зажим 1. С помощью этого зажима и зажима 2, соединенного с одним из концов обмотки и расположенного на корпусе реостата, реостат подсоединяют в цепь.

Стрелками указано как протекает электрический ток через реостат

Перемещая ползунок по стержню, можно увеличивать или уменьшать сопротивление реостата, включенного в цепь. То есть мы увеличиваем или уменьшаем количество витков по которым протекает электрический ток (чем больше витков, тем больше сопротивление).

Каждый реостат рассчитан на определенное сопротивление (чем больше проволоки намотано, тем большее сопротивление может дать такой реостат) и на наибольшую допустимую силу тока, превышать которую не следует, так как обмотка реостата накаляется и может перегореть. Сопротивление реостата и наибольшее допустимое значение силы тока указаны на реостате (см. рисунок а ).

[Значения 6Ω и 3 А означают что данный реостат способен изменять свое сопротивление с 0 до 6 Ом, и ток с силой больше чем 3 Ампера пропускать по нему не стоит. ]

Теперь самое время перейти от теории к практике!

Часть 1. Регулировка силы тока в лампочке.

На видео видно, как передвигая ползунок реостата вправо и влево, лампочка горит ярче или тусклее.

Понять принцип опыта можно взглянув на схему (см. рисунок 4).

На рисунке указана схема цепи, которую мы собирали в видео. Полное сопротивление цепи состоит из сопротивления R л лампочки и сопротивления включенной в цепь части проволоки (на рисунке заштрихована) реостата. Незаштрихованная часть проволоки в цепь не включена. Если изменить положение ползунка, то изменится длина включенной в цепь части проволоки, что приведет к изменению силы тока.

Так, если передвинуть ползунок в крайнее правое положение (точка С), то в цепь будет включена вся проволока, сопротивление цепи станет наибольшим, а сила тока — наименьшей, поэтому нить лампочки будет гореть тускло или совсем не будет гореть (так как эл. ток такой силы не может разогреть спираль лампочки до свечения).

Если же передвинуть ползунок реостата в положение А, то электрический ток совсем не будет идти по проволоке реостата и, следовательно, сопротивление реостата будет равно нулю. Весь ток будет расходоваться на горение лампы, и она будет светить максимально ярко.

Часть 2. Включение лампочки от карманного фонаря в сеть 220 В.

Внимание! Не повторяйте этот опыт самостоятельно. Напоминаем, что поражение электрическим током осветительной сети может привести к смерти.

Что произойдет, если включить лампочку от фонарика в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что лампочка, рассчитанная на работу от батареек с суммарным напряжением 3,5 Вольт (3 пальчиковых батарейки), не способна выдержать напряжение в 63 раза большее - она сразу перегорит (может и взорваться).

Как тогда это сделать? На помощь придет уже известный нам прибор - реостат.

Нам нужен такой реостат, который способен был задержать бурный поток электрического тока, идущего от осветительной сети, и превратить его в тоненький ручеек электричества, который будет питать нашу хрупкую лампочку не нанося ей вреда.

Мы взяли реостат с сопротивлением 1000 (Ом). Это значит, что если эл. ток будет проходить по всей проволоке этого реостата, то на выходе из него получится ток с силой всего лишь 0,22 Ампер.

I=U/R=220 В / 1000 (Ом) = 0, 22 А

Для питания же нашей лампочки нужно даже более сильное электричество (0,28 А). То есть реостат не пропустит достаточное количество тока, чтобы зажечь нашу маленькую лампочку.

Это мы и наблюдаем во второй части видео, где в крайнем положении ползунка лампочка не горит, а при передвижении его вправо лампочка начинает загораться все ярче и ярче (подвигая ползунок мы запускаем все больше тока).

В определенный момент (на определенном положении ползунка реостата) лампочка перегорает, потому что реостат (при данном положении ползунка) пропустил слишком много электричества, которое и пережгло нить накаливания лампочки.

Так можно ли включить низковольтную лампочку в осветительную сеть? Можно! Только следует задержать все лишнее электричество реостатом с достаточно большим сопротивлением.

Часть 3. Включение лампы на 3,5 В вместе с лампой 60 Вт в сеть 220 В.

Мы взяли лампу мощностью 60 Вт, рассчитанную на напряжение 220 В, и лампочку от карманного фонарика на 3,5 В и силу тока 0,28 А.

Что произойдет, если включить эти лампочки в осветительную сеть напряжением 220 В? Понятно, что 60-ти ваттная лампочка будет гореть нормально (она на это и предназначена), а вот лампочка от карманного фонарика немедленно перегорит при включении ее в сеть (т.к. рассчитана работать от батареек только на 3,5 Вольта).

Но в опыте видно, как при подключении лампочек друг за другом (последовательно) и включении их в сеть 220 В обе лампы горят нормальным накалом и даже не думают перегорать. Даже когда ползунок реостата в крайнем положении (т.е. он не создает никакого сопротивления току) маленькая лампочка не перегорает.

Почему так? Почему даже при выключенном реостате (при его нулевом сопротивлении) лампа не перегорает? Что не дает ей перегореть при таком большом напряжении? И действительно ли напряжение на маленькой лампочке такое большое? Будет ли работать маленькая лампа если заменить лампу мощностью 60 Вт на стоваттную лампочку (100 Вт)?

Вы уже сможете ответить на большинство вопросов, если внимательно следили за ходом рассуждений в предыдущей части статьи. В этом опыте маленькой лампочке не дает перегорать большая лампочка. Она выступает в роли реостата с большим сопротивлением и берет на себя почти всю нагрузку.

Давайте попробуем разобраться как такое может происходить, что маленькая лампочка не перегорает благодаря лампочке в 60 Вт и доказать расчетным методом, что для нормального накала обеих лампочек необходимо одна и та же сила тока.

На помощь в решении этого вопроса нам придет физика, а конкретно ее раздел электричество (изучается в 8 классе).

Задачи урока Образовательная: Познакомить учащихся с реостатом и сформировать практические навыки его использования. Образовательная: Познакомить учащихся с реостатом и сформировать практические навыки его использования. Воспитательная: Продолжить работу по развитию самостоятельности и внимания учащихся. Воспитательная: Продолжить работу по развитию самостоятельности и внимания учащихся. Развивающая: Продолжить работу по формированию умения выделять причину, влияющую на результат, умения логически мыслить. Развивающая: Продолжить работу по формированию умения выделять причину, влияющую на результат, умения логически мыслить. 3

« Физика » человека (электрические параметры) Удельное сопротивление тканей тела, мышцы,5*10 4 Ом*мм 2 /м мышцы,5*10 4 Ом*мм 2 /м кровь,8*10 4 Ом*мм 2 /м кровь,8*10 4 Ом*мм 2 /м верхний слой кожи (сухой) 3,3*10 9 Ом*мм 2 /м верхний слой кожи (сухой) 3,3*10 9 Ом*мм 2 /м кость (без надкостницы) 2*10 10 Ом*мм 2 /м кость (без надкостницы) 2*10 10 Ом*мм 2 /м Сопротивление тела человека от конца одной Сопротивление тела человека от конца одной руки до конца другой(при сухой руки до конца другой(при сухой неповрежденной коже рук), кОм неповрежденной коже рук), кОм 9

«Физика » человека (электрические параметры) Сила тока через тело человека, Сила тока через тело человека, считающаяся безопасной,...до 1мА считающаяся безопасной,...до 1мА Сила тока через тело человека, Сила тока через тело человека, приводящая к серьезным поражениям организма, мА приводящая к серьезным поражениям организма, мА Безопасное электрическое напряжение Безопасное электрическое напряжение (сырое помещение), В (сырое помещение), В Безопасное электрическое напряжение Безопасное электрическое напряжение (сухое помещение), В (сухое помещение), В 10

Тема урока : Реостаты. Регулирование силы тока реостатом.8класс.

Учитель физики: Галеева Зифа Галимжановна. Школа – интернат V -вида,г.Челябинск

Цели урока :

Обучающие :

познакомить учащихся с устройством и применением реостатов.

Развивающие :

развивать практические навыки сборки электрической цепи, умения использования электрических приборов, умения логически мыслить;
развитие устной, логически связной речи.

Воспитательные :

прививать интерес к предмету;
воспитывать выдержанность, тактичность, умение слушать товарищей;

ХОД УРОКА

Организационный момент .

Вступительное слово учителя: сегодня на уроке мы продолжаем изучение темы: «электрический ток » и должны познакомиться с очень важным электрическим прибором – реостатом. (рассмотреть правописание слова, правильное произношение, хором и одиночное проговаривание).

2.Повторение

а) закон Ома и сопротивления, зависимость силы тока от длины, удельного сопротивления, и площади поперечного сечения

R= P l/S J=U/R

J=US/Pl

3.показать опыт и задать вопрос: что можно изменять во время опыта?

4. Объявляется цель урока:

Познакомиться с устройством, принципом действия и применением реостат ов.

Комментарий учителя : при помощи подвижного контакта можно уменьшать или увеличивать длину включенного в цепь участка проволоки, тем самым, изменяя сопротивление цепи, а значит и силу тока в ней.

План рассказа о физическом приборе: (работа по опорному конспекту)

а) Название и назначение
б) Устройство
в) Принцип действия
г) Условное изображение на схемах
д) Применение

Определение: Устройство для регулирования и ограничения силы тока в электрической цепи называют реостатом.

Учитель предлагает учащимся изучить ползунковый реостат, пользуясь опорным конспектом (на каждой парте лабораторный реостат). Обратить внимание ребят на то, что на каждом реостате имеется надпись, где указаны сопротивление обмотки и максимально допустимая сила тока, которую она может выдержать.

. 5.Знакомство с устройством реостата

Порядок выполнения работы

1. Ознакомься с устройством лабораторного реостата. Найди у реостата керамический цилиндр, никелиновую проволоку, присоединение ее концов к зажимам, металлический стержень, ползун.
2. Запишите паспортные данные реостата
3. Ответьте на вопросы:

Как изолированы витки проволоки друг от друга у реостата?

Почему для изготовления реостата используют никелиновую проволоку?

Какова роль ползуна реостата?

Что означают числа в паспорте реостата?

Как включается реостат в электрическую цепь?

6.Знакомство со ступенчатым реостатом.

На раме из изолятора укреплены проволочные спирали. Нижние концы спиралей закреплены на контактах и расположены по дуге окружности. Металлический рычаг может касаться любого из этих контактов и включать в цепь то или иное количество спиралей. Сопротивление при этом изменяется как бы ступенями. Это не очень удобно, т к сопротивление меняется рывками.
При работе реостаты нагреваются, допустимое нагревание на 70-80 °С над окружающей температурой, при сильных токах применяют реостаты из толстой проволоки, никогда обмотку не делают в несколько рядов. Иногда применяется не круглая проволока, а плоская лента, при той же площади сечения поверхность соприкосновения с воздухом будет больше и охлаждение лучше.

7. Практическое задание: Регулирование силы тока реостатом.

Выполнить лабораторную работу по описанию.

Укажите положение ползунка реостата, если сопротивление реостата:

Полностью выведено

Полностью введено

Введено на половину

8 . Домашнее задание § 47 Л. №1350, 1356 (п), № 1338, 1342 (у)

Реостаты - это приборы, сопротивление которых можно плавно изменять.

1.никелиновая проволока 2.керамический цилиндр 3.металлически стержень 4.ползунок

Цели урока:

Научить учащихся определять сопротивление проводника, используя закон Ома.
Научить пользоваться реостатом для регулирования силы тока в электрической цепи.
Формировать умение собирать электрические цепи, измерять в них силу тока и напряжение при помощи амперметра и вольтметра.
Техника безопасности.

Оборудование:

Источник питания, исследуемые проводники, ползунковый реостат, амперметр, вольтметр, ключ, соединительные провода.
Компьютеры – 12.
Ноутбуки – 2.
Проектор – 1.
Экран.
Электронные мультимедийные карточки (ресурсы взяты в сети Интернет):
1. Ползунковый реостат – Приложение 1 ;
2. Закон Ома – Приложение 2 ;
3. Тест сопротивление проводника – Приложение 3 .

План урока:

Орг. Момент.
Техника безопасности.
Напоминаю основные элементы электрической цепи и представляю реостат (Ползунковый реостат).
Повторяем закон Ома – слайд оставляю на экране (Закон Ома). Использую проектор и экран.
Готовим тетради для контрольных и лабораторных работ к записям лабораторных результатов (дата, лабораторная работа №5, №6, название лабораторной работы, цель работы, приборы и материалы, таблицу для измерения результатов опытов).
Выполняем лабораторные работы №5, 6.

Ход урока

I. Орг момент (2 минуты).

II. Техника безопасности (2 минуты).

III. Подготовка контрольной тетради для записей измерений лабораторной работы №5.

Провожу на одном уроке две лабораторные работы. На предыдущих лабораторных работах (№3 и №4) обучающиеся уже научились пользоваться амперметрами и вольтметрами, выяснили правила включения их в цепь, определяли цену деления амперметра и вольтметра. Но все, же еще раз необходимо напомнить учащимся правила техники безопасности, когда необходимо делать различные переключения в цепи, особенно при изменении положения вольтметра в схеме.

Лабораторную работу провожу двумя способами: виртуальный (на компьютере) и реальный (лаборант готовит лабораторное оборудование: источник постоянного тока, ключ, амперметр, проволочный резистор и ползунковый реостат). Урок провожу в кабинете информатики (12 стационарных компьютеров и 2 ноутбука). 14 обучающихся выполняют лабораторную работу индивидуально, а оставшиеся 11 человек делю на группы (5 групп по два человека), данные группы получают лабораторное оборудование.

Обучающиеся класса готовят записи для выполнения лабораторной работы №5

Лабораторная работа №5 «Регулирование силы тока реостатом».

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

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

Указание к работе с физическим оборудованием (с указанием к лабораторной работе подробно знакомятся дома).

Указание к работе на компьютере.

В группах и на компьютерах ребята выполняют работу 15 минут. Ребята, выполнявшие лабораторную работу на компьютере садятся, за парты и оформляют лабораторную работу в тетради.

На оформление работы (вывод выполненной работы №5) отводится 3 минуты.

Переходим к выполнению лабораторной работы №6 (ребята делаю записи в тетрадях).

IV. Лабораторная работы №6. «Измерение сопротивления проводника при помощи амперметра и вольтметра».

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

На основании полученных данных в лабораторной работе №5 можно рассчитать значения сопротивлений реостата при нахождении ползунка в разных положениях:

R 1 =U 1 /I 1 R 2 =U 2 /I 2 R 3 =U 3 /I 3

Ученики должны записать значения силы тока в цепи при максимальном сопротивлении реостата (Imin) и максимальное значение напряжения на нем Umax . Затем можно уменьшать сопротивление реостата до тех пор, пока сила тока в цепи не будет равна 1A, записывая при этом значение напряжения на реостате. На основании полученных данных можно рассчитать значение сопротивления реостата и сопротивление его активной части.

Результаты всех измерений и вычислений заносятся в таблицу.

Оформление лабораторной работы (расчёт сопротивлений, вывод) 10 минут.

Для контроля качества выполнения работы слежу за работой учащихся на всех этапах выполнения лабораторных работ. Наиболее способным учащимся в ходе работы можно предлагать творческие задания:

Те ребята, которые делали, работу за компьютером выполняют следующее творческое задание:

а) предложите способ определения длины медного проводника площадью поперечного сечения 1мм 2 , используя амперметр и вольтметр;
б) имея кусок провода, изготовьте реостат.

Ребята, работающие в группах выполняют вычислительную работу с помощью электронной карточки «Тест сопротивление проводника» на компьютере.

На выполнение творческой работы (на компьютере или в тетрадях) – 10 минут.