Слов’янський державний педагогічний університет

СЛОВ’ЯНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИКИ

ЛАБОРАТОРІЯ МЕТОДИКИ НАВЧАННЯ ФІЗИКИ

Шкільні лабораторні роботи

Кл

 

Слов’янськ 2010

·

Зміст

 

1. Вимірювання сили струму за допомогою амперметра.

2. Вимірювання електричної напруги за допомогою вольтметра.

3. Визначення питомого опору провідника за допомогою амперметра і вольтметра.

4. Визначення залежності електричного опору від довжини провідника і площі поперечного перерізу, матеріалу провідника.

5. Дослідження послідовного

6. і паралельного з'єднання провідників.

7. Визначення ККД нагрівника

8. Визначення питомої теплоємності речовини.

 

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 1

Вимірювання сили струму за допомогою амперметра

Мета роботи: навчитися складати електричне коло; виміряти силу струму за допомогою амперметра; переконатися в тому, що на всіх послідовно з'єднаних ділянках кола сила струму однакова.

Обладнання:

№	Назва приладу	кількість	малюнок
1)	Джерело постійного струму
2)	Амперметр 43121 -У
3)	Комутаційна панель
4)	Модуль - електрична лампочка 3,5 В
5)	Модуль - резистор на 10 Ом
6)	Модуль - вимикач
7)	З'єднувальні провідники
8)	Модуль - амперметр
9)	Модуль - джерело постійного струму
10)	Модуль - з'єднувальний елемент, прямий
11)	Модуль - з'єднувальний елемент, кутовий

Теоретичні відомості

Силу струму у електричному колі вимірюють безпосередньо за допомогою амперметра.

Амперметр у електричне коло завжди вмикають послідовно з тим приладом, силу струму якого вимірюють. Для цього до клеми „+" слід приєднати провідник від позитивно зарядженого полюса джерела струму, що також позначається знаком “+”.

Примітка

Заборонено приєднувати амперметр безпосередньо до джерела струму без послідовно увімкнених з ним споживачів.

Якщо амперметр увімкнути в різні точки електричного кола, що складається тільки з послідовно з'єднаних елементів, він буде показувати однакову силу струму. Це пояснюється тим, що в замкненому колі, за відсутності відгалужень провідників, через будь-який поперечний переріз провідника за одиницю часу переноситься однаковий заряд.

 

Установка

Примітка

 

У колі з'являється струм лише за умови замкнутого кола. Порядок розташування компонентів у колі та полярність елементу живлення на це не впливають.

 

 

Виконання роботи

1. Складіть електричне коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, електричної лампи, вимикача, резистора за схемою на мал. З.

2. Накресліть схему електричного кола в зошиті. Позначте напрям струму в колі.

3. Замкніть вимикач. Переконайтеся за свіченням лампочки в тому, що в колі протікає електричний струм. Розімкніть вимикач.

4. Запишіть характеристики амперметра до таблиці 1.

 

Таблиця 1

Вимірювана величина	Ціна поділки шкали	Для якого струму використовують прилад	Межі вимірювання

 

5. Складіть електричне коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, електричної лампи, вимикача, резистора та амперметра за схемою на мал. 4а. Амперметр увімкніть між електричної лампочкою та резистором.

Мал. 4

6. Позначте на схемах а- г напрям струму в колі та полярність амперметра.

7. Увімкніть струм. Встановіть, на скільки поділок відхилилася стрілка

Таблиця 2

№	Схема розміщення	Покази амперметра, поділки	Сила струму /, А
	а
	б
	в
	г

 

8. Виконайте пункти 5-7 для схем б, в, г мал. 4.

9. Порівняйте значення сил струмів I₁,I₂,I₃,I₄. Зробіть висновок і обґрунтуйте його.

Висновок:______________________________________________________ ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Додаткове завдання

1. Зберіть електричне коло за схемою на мал. 1; спочатку з розімкнутим ключем.

2. Замкніть та розімкніть вимикач кілька разів, спостерігайте за лампою розжарювання; запишіть свої спостереження.

3. Поміняйте місцями вимикач з лампою розжарювання та знов замкніть та розімкніть коло; потім змініть полюси елементу живлення та знову замкніть і розімкніть коло.

В кожному випадку спостерігайте за лампою - чи змінюється її яскравість. Запишіть свої спостереження.

4. Зберіть коло як показано на мал. 2. Один модуль електропроводки відсутній та
замінений з'єднувальним провідником (розірвана лінія). Знову замкніть та розімкніть
коло та спостерігайте за лампою. Яку функцію виконує в експерименті з'єднувальний
провідник?

 

 

Висновок:

В ході лабораторної роботи:

1. ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. ___________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 2

Вимірювання електричної напруги за допомогою вольтметра

Мета роботи: навчитися за схемою складати електричне коло; вимірювати напругу за допомогою вольтметра;переконатися в тому, що загальна напруга зовнішньої частини кола, що складається з послідовно з'єднаних елементів, дорівнює сумі напруг на кожній з них.

Обладнання:

№	Назва приладу	кількість	малюнок
1)	Джерело постійного струму
2)	Вольтметр 43123-У
3)	Комутаційна панель
4)	Модуль - електрична лампочка 3,5 В
5)	Модуль - резистор на 10 Ом
6)	Модуль - вимикач
7)	З'єднувальні провідники
8)	Модуль - вольтметр
9)	Модуль - джерело постійного струму
10)	Модуль - з'єднувальний елемент, прямий
11)	Модуль - з'єднувальний елемент, кутовий
12)	Модуль - з'єднувальний елемент

 

 

Теоретичні відомості

Напруга на різних ділянках електричного кола вимірюється за допомогою вольтметра.

Щоб виміряти напругу на полюсах джерела струму, вольтметр приєднують безпосередньо до його затискачів, якщо ця напруга не перевищує напруги, на яку розрахований вольтметр.

Мал. 1.

 

На відміну від амперметра, що вмикається під час розривання електричного кола для вимірювання сили струму в даній точці кола, вольтметр завжди приєднується паралельно до ділянки кола, на якій вимірюється напруга.

 

Примітка:

Клема „-" вольтметра підключається до клеми „-" джерела струму, а клема „+" вольтметра підключається до клеми „+" джерела струму.

 

Установка

Мал. 2

Виконання роботи

1. Складіть коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, електричної лампи, вимикача, резистора за схемою на мал. 3.

2. Позначте на схемах напрям струму в колі.

3. Замкніть вимикач. Переконайтеся за свіченням лампочки в тому, що в колі протікає електричний струм. Розімкніть вимикач.

 

мал. 3

4. Запишіть характеристики – вольтметра до таблиці 1.

Таблиця 1

Вимірювана величина	Ціна поділки шкали	Для якого струму використовують прилад	Межі вимірювання

5. Підключіть вольтметр паралельно до резистора за схемою мал. 4а. Вигляд установки без приладів показаний на мал. 1.

 

6. Позначте на схемах а-в напрям струму в колі і полярність вольтметра.

7. Увімкніть вимикач. Встановіть, на скільки поділок відхилилася стрілка вольтметра. Визначте, яке значення вимірюваної величини показує прилад. Виміряну напругу запишіть до таблиці 2. Вимкніть струм.

8. Виконуючи пункти 5-7, виміряйте напругу електричної лампочки на полюсах джерела постійного струму та напругу електричного кола, що складається з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, електричної лампи, резистора, використовуючи схеми б, в мал. 4.

9. Порівняйте значення напруги на різних ділянках. Зробіть висновки та обґрунтуйте їх.

Таблиця 2

№	Схема розміщення	Покази вольтметра, поділки	Напруга, В
	а
	б
	в

Висновок:

В ході лабораторної роботи:

1. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 3

Вимірювання опору провідника за допомогою амперметра та вольтметра

Мета роботи: навчитися вимірювати опір провідника за допомогою закону Ома для ділянки кола; перевірити залежність між U та І у електричному колі.

Обладнання:

№	Назва приладу	кількість	малюнок
	Джерело постійного струму
	Амперметр 43121 -У
	Вольтметр 43123-У
	Комутаційна панель
	Модуль - з'єднувальний елемент, кутовий
	Модуль - резистор на 10 Ом
	Модуль - вимикач
	З'єднувальні провідники
	Модуль - амперметр
	Модуль - джерело постійного струму
	Модуль - реостат на 47 Ом
	Модуль - вольтметр
	Модуль - з'єднувальний елемент

 

Теоретичні відомості

Опір провідника R залежить від його речовини ρ, довжини l і площі поперечного перерізу S

Опір можна визначити за допомогою закону Ома для однорідної ділянки кола:

вимірюючи амперметром силу струму I і вольтметром - напругу на кінцях ділянки U:

Установка

Виконання роботи

 

1. Складіть електричне коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, реостата, вимикача, резистора на 10 Ом та амперметра за схемою на мал. 2. Вигляд установки показаний на мал. 1. Накресліть схему в зошиті.

2. Позначте напрям струму в колі і полярність амперметра та вольтметра.

3. Замкніть електричне коло за допомогою вимикача.

4. Зніміть покази прямих вимірювань амперметра і вольтметра та запишіть їх до таблиці.

5. За допомогою реостата змінюйте силу струму I в електричному колі. Запишіть значення напруги U і сили струму в колі І до таблиці 1 (три вимірювання).

6. Вимкніть струм.

Розрахуйте за законом Ома опір у кожному випадку; результати обчислень запишіть у таблицю.

№.	Напруга U, В	Сила струму І, А	Опір К, Ом

 

 

 

8. Порівняйте отримані результати для опору із значенням, що нанесені на резисторі. Якщо є розбіжності спробуйте це пояснити.

 

 

Висновок:

В ході лабораторної роботи:

1. Ми переконались, що опір ділянки кола не залежить від________________________________________________________________________________________________________________

а залежить від _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Обчислене значення опору відрізняється від номінального тому, що _______________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

ДОДАТКОВЕ ЗАВДАННЯ

1. Для R =10 Ом побудуйте графік залежності між силою струму І та напругою U, використовуючи значення з таблиці (мал. 3).

 

мал. 3

2. Який фізичний зміст має тангенс кута нахилу побудованої прямої до осі І ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 4

Теоретичні відомості

Питомий опір матеріалу можна знайти за допомогою формули:

де U - напруга на досліджуваному опорі;

І - сила струму в електричному колі;

l - довжина дроту;

d - діаметр дроту.

Установка

Примітка:

На відміну від визначення питомого опору ρ для константану необхідно дуже обережно визначати ρ для заліза та міді, тому що часточки іржі можуть завадити точності контакту, і похибка для напруги може бути високою.

Виконання роботи

1. Визначте і запишіть до таблиці 1 характеристики засобів вимірювання: інструментальні похибки вимірювальних приладів і похибки відліку. Обчисліть максимальні абсолютні похибки вимірювань величин U, І, d, l.

Теоретичні відомості

Для послідовного з'єднання двох провідників:

Для паралельного з'єднання двох провідників:

Установка

 

 

Виконання роботи

Визначте і запишіть до таблиці характеристики амперметра та вольтметра: інструментальні похибки вимірювальних приладів і похибки відліку. Обчисліть максимальні абсолютні похибки вимірювань величин U, І.

Таблиця 2

U1, В	U2,В	U, B	I1,А	I2,А	I,А	R1,Ом	R2, Oм	R, Ом

3. Перевірте виконання законів паралельного з'єднання резисторів і зробіть висновки.

 

Висновок:

Вході лабораторної роботи

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Теоретичні відомості

Роботу електричного струму визначають за формулою:

 

На практиці використовують такі одиниці роботи електричного струму як джоуль, ват-секунда та кіловат-година:

1·Дж = 1 В · А · с = 1 Вт · с

1 Вт · год = 3600 Вт с = 3600 Дж

1 кВт · год = 1000Вт · год = 3600000 Дж

Для вимірювання роботи електричного струму використовують електричний лічильник, який враховує напругу, силу струму та час його проходження.

Для вимірювання потужності електричного струму використовуються ватметри, що враховують напругу і силу струму.

 

 

Установка

Виконання роботи

1. Складіть електричне коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, вимикача, електричної лампи, амперметра та реостата (див. схему на мал. 2). Приєднайте вольтметр паралельно до електричної лампи. Вигляд установки показаний на мал. 1.

2. Позначте на схемі напрям струму в колі та полярність амперметра і вольтметра.

3. Увімкніть струм. Зніміть покази напруги U та сили струму I.

4. Результати прямих вимірювань запишіть до таблиці. Вимкніть струм.

5. За допомогою реостата змінюйте силу струму в електричному колі. Запишіть значення напруги U і сили струму в колі I до таблиці 1 (три вимірювання).

6. Вимкніть струм.

7. Обчисліть споживану лампочкою потужність у кожному з вимірювань.

8. Визначте роботу електричного струму в колі за вказаний вчителем час в одному з дослідів.

9. Результати обчислень запишіть до таблиці.

Таблиця 1.

№	Напруга U, В	Сила струму I, А	Опір R, Ом	Потужність Р, Вт	Час t, с	Робота А, Дж
					ЗО

Таблиця 1

Висновок: В ході лабораторної роботи:

1. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Його дії

Мета роботи: скласти електромагніт та дослідити його магнітну дію за допомогою компаса.

Обладнання:

№:	Назва приладу	кількість	малюнок
1)	Джерело постійного струму
2)	Амперметр 43121 -У
3)	Затискач - "крокодил"
4)	Комутаційна панель
5)	Електромагніт
6)	Компас
7)	Модуль - вимикач
8)	З'єднувальні провідники
9)	Модуль - з'єднувальний елемент, кутовий
10)	Модуль - з'єднувальний елемент
11)	Модуль - амперметр
12)	Модуль - джерело постійного струму
13)	Модуль - реостат на 47 Ом

Теоретичні відомості

Полярність котушки зі струмом можна визначити за допомогою правила правої руки:

Установка

Виконання роботи

1. Складіть електричне коло з послідовно з'єднаних елементів: джерела постійного струму, вимикача, реостата, амперметра і котушки електромагніта за схемою на мал. 2

2. Позначте на схемі напрям сили струму в колі.

3. За допомогою відомих правил визначте, якими повинні бути полюси котушки, що використовується в досліді.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

 

4 Увімкніть струм. За допомогою компаса визначте магнітні полюси котушки зі струмом. Вимкніть струм

. Порівняйте результати з п. 3.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Дослідіть залежність дії котушки зі струмом на магнітну стрілку від сили струму.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Дослідіть залежність дії котушки зі струмом на магнітну стрілку від відстані між ними.

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Вставте залізне осердя в котушку і спостерігайте за дією електромагніту на стрілку. Зробіть висновок.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Складіть за допомогою двох котушок підковоподібний магніт. З'єднайте котушки між собою і джерелом струму так, щоб при вмиканні струму на кінцях "підкови" виявились різнойменні полюси електромагніта.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Замкніть вимикач. За допомогою компаса визначте полюси електромагніта. Вимкніть струм. Порівняйте дані з п. 9.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. З'єднайте котушки так, щоб на кінцях "підкови" були однойменні полюси. Замкніть вимикач. Перевірте результат за допомогою компаса. Вимкніть струм.

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

 

Висновок:

В ході лабораторної роботи:

1. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

СЛОВ’ЯНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ПЕДАГОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФІЗИКИ