Фізичний практикум для 11 класу

Вивчення фізики є важливим засобом пізнання та всебічного розвитку учнів й формування у них наукового світогляду.

Одним із пріоритетних сучасних завдань учителя фізики є реалізація засобами фізичної освіти ідеї взаємодії людини -  природи – суспільства, яка характеризується такими аспектами:

• розкриття значення фізичних методів у формуванні наукового світогляду сучасної фізичної картини світу;
• висвітлення ролі новітніх теоретичних напрацювань як наукової основи створення перспективних практичних пристроїв та обладання сучасного виробництва;
• використання фізичних знань у суміжних дисциплінах, демонстрація конкретного застосування фізики в побуті;
• Пояснення впливу розвитку суспільства на стан навколишнього середовища, зокрема на організми, природні ресурси;
• Озброєння учнів не лише практичними вміннями, що допоможуть людині в оволодінні майбутньою професією, а й засобами пошуку та використання інформації з різних джерел.

З метою забезпечення активної пізнавальної діяльності учнів на уроках фізики пропонуємо варіант проведення фізичного практикуму в 11 класі.

Тема роботи.  Дослідження електромагнітних коливань за допомогою осцилографа.
Мета роботи: дослідити процес випрямлення змінного струму за схемою одно і двопівперіодного випрямляча і вивчити роль конденсатора та котушки індуктивності в колі, послідовно отримати серію осцилограм, що підтверджують процеси,які відбуваються в електричних колах.
Потрібні прилади: осцилограф, блок живлення від комплекту КЕФ , панель однопівперіодним та панель з двопівперіодним випрямлячами, конденсатор електролітичний, котушка індуктивності, комплект провідників та пятипозиційний перемикач.

Теоретичні відомості.

Змінний струм розглядається як вимушені електричні коливання. За цих умов особлива увага звертається на такі характеристики – період, частоту коливань, закон в зміні часу амплітуди, напруги та сили струму. Важливим для техніки також вбачається можливості перетворення змінного струму в різні значення напруг за допомогою трансформатора, транспортування електричної енергії на великі відстані за допомогою лінії електропередач. Значним аспектом розгляду властивостей змінного струму є явище резонансу в колах змінного струму , випромінювання електромагнітних хвиль.

Опис комплекту приладів.

Звичайно найважливішим приладом в роботі є лабораторний осцилограф. Електронний осцилограф – це складний універсальний вимірювальний прилад, за допомогою якого можна спостерігати графіки змішаного струму та напруги і досліджувати різні коливальні процеси, що проходять в електричних колах. Осцилограф дає можливість вимірювати напругу, силу струму, частоту, різницю фаз змішаних струмів тощо.

Основні частини осцилографа: електронна – променева трубка, підсилювач вертикально горизонтального електронного пучка, блок живлення.

Електронно - променева трубка дає можливість добувати вузький сфокусований пучок електронів. На шляху до екрана пучок проходить між двома парами пластин,  одна з яких розміщена вертикально і відхиляє пучок у горизонтальному напрямку, а друга горизонтальна і відхиляє його в вертикальному напрямку.

На горизонтально відхиляючі пластини подається пилкоподібна напруга від генератора розгортки. Під дією цієї напруги електронний пучок   рухається горизонтально рівномірно в один бік, а потім майже вмить повертається назад. Цей процес повторюється багато разів.

На вертикально відхиляючі пластини через підсилювач вертикально  відхилення пучка надається досліджувана напруга.

Потрапляючи на екран, вкритий люмінофором ,електронний пучок під дією обох пластин викреслює на екрані трубки графік досліджуваного процесу. Цей графік називається осцилограмою

У цій роботі треба ознайомитись з органами керування осцилографа, навчитися утворювати на екрані осцилограми змінних струмів промислової частоти, пульсуючих струмів то що.

Виконання роботи. Зазначена мета даної лабораторної роботи фізичного практикума реалізується на основі виконання учнями серії завдань.
 
Завдання 1. Отримання осцилограми змінного струму.
 

На вхід осцилографа подати напругу. 4В змінного струму від блоку живлення. Попередньо забунтувавши вихід доопрацьованого блоку резистором 1000ом ручкою вертикального підсилення сигналу збільшуємо амплітуду коливань. Регулюючи частоту розгортки одержуємо чітке нерухоме зображення осцилограми. Змальовуємо графік у зошит вказуючи масштаб, та визначаємо значення напруги значення періоду коливань
 
 
 
Завдання 2. Подаємо на вихід осцилографа коливання, що отримуються після однопівперіодного випрямляча та повторюємо регулювання, а одержану картину заносимо в зошит, при однаковому масштабі.

Завдання 3. Подаємо на вихід осцилографа коливання, що отримуються після двопівперіодного випрямляча та повторюємо регулювання, а одержану картину заносимо в зошит, при однаковому масштабі
 

Завдання 4. Вмикаємо в коло до завдання 2 послідовно входом до осцилографа котушку індуктивності та аналізуємо зміни 
 
Завдання 5. Вмикаємо в коло цього досліду паралельно до входу осцилографа електричний конденсатор плюсом на вхід та спостерігаємо одержаний графік.
 
Порівнюємо його з графіком постійного струму та робимо висновки .Виконавши графіки струмів з одним масштабом аналізуємо встановленні відмінності і зміни та пояснюємо їх. На завершення розбираємо коло, складаємо прилади ,готуємо звіт про проведену роботу.
 

 
Контрольні запитання
1 Які осцилограми ви спостерігали під час виконання завдань?
2 Від чого залежить кількість отриманих на екрані осцилографа періодів синусоїд напруги?
3 Чому в ході виконання роботи трансформатор  треба розміщувати не дуже близько від осцилоцгафа?
4 Чому вимикання конденсатора веде до згалудження пульсацій?
5 Чому телефон може виконувати функцію мікрофона?
6 Як можна назвати струми осцифолограми яких ми отримували?
 
 
Література
1.Фізика 11 .Засекіна Т. 2011 Харків «Синиця»,
2. Бойко В.Г.Наукові записки Серія Педагогічні науки випуск 84 частина 2 2012,стор298,
3. Бойко В.Г.Наукові записки Серія Педагогічні науки випуск 93 частина 2 2014,стор108