Лабораторная работа 4 измерение напряжения на различных. Конспект урока на тему Лабораторная работа «Измерение напряжения на различных участках электрической цепи. Тренировочные задания и вопросы

Лабораторная работа №4 по физике 8 класс (ответы) - Измерение напряжения и сопротивления проводника

1. Знакомство с основными характеристиками вольтметра.

1. Какая цена деления шкалы вольтметра?

C = (2 В - 1 В)/5 = 0,2 В/дел.

1. Какие максимальное U max и минимальное U min напряжения можно измерить данным вольтметром?

• V min = 0.2 В;
• V max = 6 В.

1. Каким должно быть сопротивление вольтметра по сравне­нию с сопротивлением амперметра? Почему они так сильно различаются?

Сопротивление вольтметра должно быть большим, чтобы не влиять на значение тока в цепи.

1. Измерение напряжения.

1. Соберите цепь согласно рисунку 1. После проверки ее учите­лем замкните ключ, определите и занесите в таблицу значе­ние силы тока I 1 , в резисторе.

1. Разомкнув цепь, включите параллельно резистору вольт­метр. Замкните цепь, определите и занесите в таблицу значе­ния напряжения U на резисторе и силы тока I 2 . Начертите схе­му данной цепи.

• I 1 = 0.65 A;
• U = 3 В;
• I 2 = 0.65 A.

1. Сравните значения силы токов I 1 и I 2 в опытах 1 и 2. Как отра­зилось на силе тока включение в цепь вольтметра? Почему?

I 1 = I 2 . Сила тока не изменилась потому, что сопротивление вольтметра очень большое и не отразится на значение тока в цепи.

1. Измерение сопротивления проводника.

1. Используя результаты предыдущего опыта, определите по закону Ома и занесите в таблицу значение сопротивления R резистора.

R = U/I; R = 3 В / 0.65 = 4 Ом.

1. Занесите в таблицу паспортное значение сопротивления R п резистора, указанное на панельке. Сравните R п и R, найденное по формуле, сделайте вывод.

R U = = 4 Ом; R I = 4 Ом; R U = R I (равны).

1. Замените в цепи резистор лампочкой, измерьте и занесите в таблицу значения силы тока I л в спирали лампочки, напря­жения U л на ней; определите и занесите в таблицу значение сопротивления R л спирали лампочки.

• I 1 = 0.25;
• U л = 3.8;
• R л = 3.8/0.25 = 13 Ом.

1. Занесите в таблицу номинальные силу тока I н и напряже­ние U н, указанные на цоколе данной лампочки. Вычислите по этим данным и занесите в таблицу значение номинального сопротивления R н спирали лампочки.

I н = 0,26; U н = 3.5; R н = 3.5/0.26 = 13 Ом.

1. Сравните определенное экспериментально R л и номинальное R н сопротивления спирали лампочки, сделайте вывод.

R л = 13 Ом; R н = 13 Ом; R л = R н.

Суперзадание

Измерьте сопротивление резистора R, используя измененную схему (рис. 2). Сравните результат с результатом, полу­ченным в п. 1. Оцените достоинства и недостатки применяемых методов.

Тема урока: Лабораторная работа «Измерение напряжения на различных участках электрической цепи»

Цели урока:

Предметная: закрепить ЗУН учащихся по теме «Электрический ток», продолжить формирование у обучающихся понятия напряжение, умений и навыков собирать простейшие электрические цепи, сформировать практические навыки измерения напряжения.

Метапредметная : развивать умения наблюдать, сравнивать и обобщать результаты эксперимента; развивать умение логически излагать свои мысли.

Личностная: продолжить развивать интерес к изучению физики, активизировать познавательную деятельность, воспитывать: аккуратность при выполнении работ, организованность, дисциплинированность, умение работать в микрогруппе.

Тип урока: комбинированный.

Урок повторения ранее изученного материала и проведение лабораторной работы.

Оборудование к уроку : компьютер, видеопроектор, интерактивная доска, источник питания, вольтметр, спирали-резисторы-2шт., ключ, соединительные провода.

Этапы урока:

Актуализация знаний

1. Сообщение темы и цели урока

Здравствуйте, все ли у вас готово к уроку. Итак, начинаем.

На прошлом уроке мы проходили с вами тему «Электрическое напряжение».

Мы его измеряли?

Поэтому тема сегодняшнего урока, какая будет у нас?

Измерение напряжения

Позволю дополнить тему: на различных участках цепи. Слайд 1.

Откройте рабочие тетради и запишите тему урока.

Сегодня нам с вами предстоит выполнить лабораторную работу «Измерение напряжения на различных участках цепи». Но сначала давайте вспомним и повторим ранее изученный материал по теме электрический ток. Это поможет вам при выполнении работы.

Повторение изученного материала

Взаимопроверка в парах по вопросам. Слайд 2.

1.Что такое электрический ток? (Упорядоченное движение заряженных частиц)

2.От какого полюса источника тока и к какому принято считать направление тока? (От «+» к «-»)

3. Вспомните элементы цепи и их условное обозначение.

4.Что показывает напряжение? (Напряжение показывает, какую работу совершает электрическое поле при перемещении единичного положительного заряда из одной точки в другую)

5.По какой формуле рассчитывается напряжение?(U = A | q )

6.Единица измерения напряжения? (В-ВОЛЬТ)

7. Как называется прибор для измерения напряжения? (Вольтметр)

8. Как включают вольтметр для измерения напряжения на участке цепи?

(1.Включать в электрическую цепь только параллельно.( Зажимы вольтметра присоединяют к тем точкам цепи, между которыми надо измерить напряжение)

2.Соблюдать полярность.( Вольтметр в цепь включается с помощью двух клемм, имеющих на приборе. У одного из клемм вольтметра стоит знак «+», у другого «-». Клемму со знаком «+» нужно обязательно соединить с проводом, идущим от положительного полюса источника тока)

3.Можно включать в цепь без нагрузки.)

1.3 Проверка знаний и умений

Назовите название условных обозначений компонентов электрической цепи.

Слайд 3(Волшебное окно)

Вспомните правила включения вольтметра в эл. цепь. Слайд 4.

Предлагаю собрать на доске электрическую цепь, состоящую из 2-х эл. ламп, соединенных последовательно, ключа, источника тока и вольтметра, измеряющего напряжение на лампе 1.(на лампе 2, на источнике тока, на 2-х лампах)

А вы зарисуйте схему этой цепи у себя в тетради. Ученик В зарисует схему эл. цепи на доске.

На схеме покажите направление электрического тока и укажите на схеме полярность клемм у вольтметра.

Физкультминутка(пассивная):

В кабинете физики на одной из стен имеются изображения трёх голубей разного цвета. Под спокойную музыку учащимся предлагается зафиксировать внимание на одном из них, затем закрыть глаза, медленно повернуть голову и мысленно перенести изображение голубя на противоположную стену. То же самое проделывается с остальными изображениями голубей. Тем самым обеспечивается отдых глазам и головному мозгу

Выполнение лабораторной работы

Рабочие тетради закрываем. Открываем тетради для лабораторных работ(с.8).

Как называется работа? (Измерение напряжения на различных участках электрической цепи.)

Какова цель работы? (Измерить напряжение на участке цепи, состоящем из двух последовательно соединённых спиралей, и сравнить его с напряжением на конце каждой спирали)

Какие приборы и материалы необходимы для выполнения работы? (источник тока, спирали-резисторы-2 шт., вольтметр, ключ, соединительные провода)

Вольтметр взять с пределом измерения 6 В.

Выполняя работу, соблюдайте ТБ:

ТБ при работе с электроизмерительными приборами. Слайд 5

Осторожно! Электрический ток! Убедитесь в том, что изоляция проводников не нарушена. При сборке электрической цепи аккуратно располагайте провода, а наконечники плотно зажимайте клеммами.

Производите сборку электрических цепей, переключения в них, монтаж и ремонт электрических устройств только при отключенном источнике питания. Выполняйте наблюдения и измерения, соблюдая осторожность, не прикасаться к токоведущим частям, находящимся под напряжением или оголенным проводам. Не включайте цепь без разрешения учителя. На столе не должно быть никаких посторонних предметов. Оберегайте приборы от падения. Не допускайте предельных нагрузок измерительных приборов.

Ребята при выполнении лабораторной работы мы соблюдаем ТБ, а для чего?

Высокое напряжение опасно для жизни. Тело человека и животных очень хорошо проводит электрический ток, поскольку содержит ионные растворы. Тело человека является проводником. Проходя по нему, электрический ток может вызвать повреждение жизненно важных органов, а иногда и смерть человека.

Ребята, давайте вместе с вами выясним какое напряжение опасно для человека и Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголенным кабелем,
находящимся под высоким напряжением? Найдите ответ на этот вопрос на сайте Классная физика.

Во всех лабораторных опытах, где используется вольтметр, нужно сначала собирать цепь без него, а затем подключить вольтметр к тому участку, на котором измеряют напряжение. Вольтметр можно переключать от одного участка к другому, не разбирая остальные участки цепи.

Чтобы снимать показания с вольтметра нужно определить цену деления прибора.

Итоги. К какому выводу вы пришли?

У: Мы научились измерять электрическое напряжение на различных участках цепи. Напряжение на двух последовательно соединенных резисторах равно сумме напряжений на каждом резисторе. U = U 1 + U 2.

Выяснили, что электрическое поле совершает различную работу по перемещению единичного заряда в наших резисторах.

- Почему важно было узнать новую физическую величину напряжение?

У: Высокое напряжение опасно для жизни. Осторожность нужно соблюдать и в работе с небольшими напряжениями. В зависимости от условий даже небольшое напряжение может оказаться опасным.

Рефлексия. На столе находятся три одинаковых картонных квадрата размером 3x3см. На учительском столе выставляются трое рычажных весов. На весах – таблички: «Я», «Мы», «Дело». Левая чаша весов означает «плохо» , правая – «хорошо» . В конце урока учащиеся самостоятельно кладут свои квадраты на ту или иную чашу каждых весов. Таким образом становится наглядно виден результат работы учащихся на уроке и их самооценка.

Домашнее задание.

Повторить параграфы 39-41, упражнение 16 (1,2).

По данным лабораторного опыта придумать самим задачу и решить.

Каждый ученик получает оценку за выполнение лабораторной работы после проверки тетрадей учителем.

Лабораторная работа № 3

Сборка электрической цепи и измерение силы тока в её различных участках

Цель работы : 1. Овладеть приемами сборки электрической цепи, составленной из после-довательно соединенных элементов. 2. убедиться на опыте, что сила тока в раз-личных последовательно соединённых участках цепи одинакова.

Приборы и материалы: источник тока, низковольтная лампа на подставке, ключ, амперметр, соединительные провода, металлический планшет.

Сила тока - это…………………………………………………………………………………………

Единицы силы тока: ……………………………………………………………………………

Амперметр - это…………………………………………………………………………………………

Амперметр включают в цепь………………………………………………………………..

Обозначение амперметра в схеме………источника …………ключа…………лампочки…………

Начертите схемы трех электрических цепей

Ход работы:

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

2. Рассмотрите панель с выключателем и определите:
-гнезда для подключения проводов;

Какому положению подвижной пластины ключа соответству-ет его условное обозначение на схемах.

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

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

Для чего металлический стержень штекера имеет прорезь.

5. Рассмотрите амперметр и определите:

Какая из клемм прибора соединяется с положительным полюсом источника электропитания;

Какую максимальную силу тока можно им измерить

Какова цена деления его шкалы.

6. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 1. Соберите эту электрическую цепь. Сборку удобнее начинать от положительного по-люса источника питания. Замкните ключ. По отклонению стрелки амперметра и свечению лампочки убедитесь в том, что собранная цепь работает.

7. Запишите показания амперметра рядом с нарисованной схемой1.

8. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 2. Соберите эту электрическую цепь. Запишите показания амперметра рядом с нарисованной схемой 2.

9. Нарисуйте в тетради схему электрической цепи, изображенной на рисунке 3. Соберите эту электрическую цепь. Запишите показания амперметра рядом с нарисованной схемой 3.

10. Укажите, чем отличаются схемы друг от друга. Сравните значения силы тока, полученные в трех опытах, и сде-лайте вывод о величине силы тока в различных участках последовательной цепи.

Лабораторная работа №4

Измерение напряжения на различных участках электрической цепи

Цель работы: измерить напряжение на участке цепи, состоящем из двух последовательно соединённых сопротивлений, и сравнить его с напряжением на конце каждого сопротивления.

Приборы и материалы : проволочные резисторы r 1 и R 2 , вольтметр, ключ, соединительные провода, металлический планшет, источник тока (можно использовать батарейку 4,5 В)

Тренировочные задания и вопросы

1. Электрическое напряжение - это……………………………………………………………

2. Формула:……………………………………………………………………………………………..

3. Единица электрического напряжения:…………………………………………………………..

4. 1 кВ =………В; 1 мВ =………В; 0,5 кВ =………..В; 100 мВ =………В;

5. Как называется прибор, с помощью которого измеря-ется напряжение?.............................

6. Как включается вольтметр в цепь? …………………………………………………………………………….

7. Обозначение вольтметра в схеме: ……………………………….

8. Как обозначают в электрической схеме?

источник тока………………ключ………………лампочку ………………резистор …………………

Ход работы

1. Соберите электрическую цепь по схеме (рис 1). Подключите вольтметр параллельно сопротивлению R 1 (рис2) . Запишите показания вольтметра:U 1 =………..

2. Подключите вольтметр параллельно сопротивлению R 2 (рис3). Запишите показания вольтметра: U 2 =………..

3. Подключите вольтметр параллельно сопротивлению R 1 и R 2 (рис4) . Запишите показания вольтметра: U =…………..

4. Вычислите U 1 + U 2 = ……… и сравните эту величину с U . Сделайте вывод.

Вывод:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Дополнительно:

а) Измерьте напряжение на источнике тока при замкнутой цепи, сравните с U, сделайте вывод.

б) Измерьте напряжение на источнике тока при разомкнутой цепи, сравните с надписью на батарейке, сделайте вывод. (Это задание выполняется, если ученики работают с батарейкой)

Лабораторная работа №7

Измерение мощности и работы тока в электрической лампе

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

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

Тренировочные задания и вопросы

Напишите формулу работы электрического тока:……………………………………

В каких единицах измеряется работа тока?..........................................................................

Выразите работу через единицы измерения физических величин, входящих в формулу:

1Дж= …………………………….

Мощность электрического тока - это……………………………………………………..

Формула мощности:………………………………………………………….

Единицы измерения мощности……………………………………………..

Запишите через Дж:

1 Вт с =……….. 1 гВт -ч =……………

1 Вт ч =………. 1 кВт ч =…………..

Ход работы

10. Дополнительно.

I. Цели работы

1. Закрепление знаний о цифровых интегрирующих вольтметрах и об электронных вольтметрах с различными преобразователями переменного напряжения в постоянное.

2. Приобретение навыков измерения параметров уровня (амплитудных параметров) периодических напряжений с помощью вольтметров и осциллографов.

3. Исследование влияния периодических помех при измерении постоянного напряжения интегрирующим цифровым вольтметром.

4. Исследовать возможности измерения напряжений различной формы вольтметрами с разными типами преобразователей переменного напряжения в постоянное.

5. Исследование погрешностей взаимовлияния (как на результат измерения напряжения влияет соотношение "выходное сопротивление источника измеряемого напряжения / входное полное сопротивление измерительного прибора").

II. Объекты измерений, средства измерений и требуемая точность измерений

Объектами измерений являются:

Напряжения на выходе функционального генератора SFG-2110 гармонической, треугольной и прямоугольной формы;

Погрешности, обусловленные периодическими помехами при измерении постоянного напряжения интегрирующим цифровым вольтметром;

Напряжения на выходе делителей напряжения при подключении реальных измерительных приборов.

Средства измерений :

Электронные вольтметры В7-77, В7-40, В7-26, В3-57;

Электронный осциллограф GOS-620FG;

Цифровой осциллограф TDS-2012B (либо TPS-2012 либо MSO-6104A).

Точность измерений : максимально возможная при использовании данных средств измерений.

III. Программа работы

Ознакомиться с расположением и назначением органов управления вольтметров В7‑77, В7-40, В7-26, В3-57, а также с их краткими характеристиками.

Ознакомиться с работой модели АЦП двухтактного интегрирования.

Экспериментально исследовать (на программной модели вольтметра В7-77 и на реальных вольтметре В7-77) подавление гармонической помехи при различных ее частотах.

Изучить алгоритмы формирования показаний вольтметров В7-77, В7-40, В7-26 и В3-57 при измерении переменных напряжений.

Экспериментально исследовать влияние формы периодических напряжений на показания вольтметров В7-77, В7-40, В7-26 и В3-57.

Экспериментально исследовать погрешности взаимовлияния при измерении вольтметром В7-77 и цифровым осциллографом TDS-2012B (либо TPS-2012 либо MSO-6104A) напряжений на выходе делителей с разным выходным сопротивлением при разных частотах измеряемых напряжений.

IV. Домашнее задание

Перед работой в лаборатории необходимо выполнить следующее домашнее задание.

1. Повторить (изучить) принцип действия цифровых вольтметров с двухтактным интегрированием – по материалам лекций, учебников (например, , , и др.) и данного файла (п. 3.1).

2. Повторить (изучить) принцип действия электронных вольтметров с разными типами преобразователей переменного напряжения в постоянное – по материалам лекций, учебников (например, , , и др.) и данного файла (п. 4.1 и приложение D, п. 2).

3. Повторить материал на тему «Погрешности взаимовлияния», обратив особое внимание на подключение вольтметра к источнику исследуемого напряжения – по материалам лекций и .

4. Ознакомиться с программой работы. Для каждого исследования постараться ответить на вопрос: какой характер зависимостей ожидается в результате данного исследования?

5. Ознакомиться с внешним видом и назначением органов управления вольтметров, используемых в данной работе – по материалам данного файла (п. 1.1).

6. Ознакомиться с основными техническими данными вольтметров, используемых в данной работе – по материалам данного файла (приложение А).

Контроль выполнения домашнего задания будет проводиться в начале лабораторного занятия в виде контрольной работы или беседы с преподавателем.

Литература:

Кушнир Ф.В. Электрорадиоизмерения: Учебное пособие для вузов. – Л.: Энергоатомиздат,1983. – 320 с.

Тартаковский Д.Ф., Ястребов А.С. Метрология, стандартизация и технические средства измерений: Учебник для вузов. – М.: Высшая щшкола, 2001. – 205 с.

Мирский Г.Я. Электронные измерения. – М.: Радио и связь, 1986. – 440 с.

4. Электронная версия документа «Погрешности взамовлияния.pdf» из раздела «Мои материалы» страницы Цветкова Ф.А. в Цифровом кампусе