«Магнитные свойства вещества. Электроизмерительные приборы»

Тема занятия: «Магнитные свойства вещества. Электроизмерительные приборы» Вид занятия ­  смешанный. Тип занятия комбинированный. Учебные цели занятия:  изучение магнитных свойств вещества. Познакомиться с  электроизмерительными приборами. Образовательные: контроль знания  о назначении, классификации и системах  условных обозначений электроизмерительных приборов,  формирование умения  применять полученные знания в групповой работе, стимулирование интереса к  изучаемой теме. Развивающие: развивать у учащихся память,  внимание, логическое и творческое  мышление, самостоятельность, умение ориентироваться в информационном пространстве. Воспитательные: привитие наблюдательности, внимания.   способствовать   усилению Планируемые   образовательные   результаты: практической   направленности   в   обучении   физики,   формировании   умений применять полученные знания в различных ситуациях. Личностные:  способствовать эмоциональному восприятию физических объектов,  умению  слушать, ясно и точно излагать свои мысли, развивать  инициативу  и  активность  при решении физических задач, формировать умение  работать в группах. Метапредметные:  развивать умение понимать и использовать средства наглядности  (чертежи, модели, схемы). Развитие понимания сущности алгоритмических  предписаний и умений действовать в соответствии с предлагаемым алгоритмом. Предметные:  овладеть физическим языком, умением распознавать соединения  параллельные и последовательные, умение ориентироваться в электрической схеме,  собирать схемы. Умение обобщать и делать выводы. Ход занятия: 1. Организация начала урока (отметка отсутствующих, проверка готовности студентов к уроку, ответы на вопросы студентов по домашнему заданию) – 2­5 мин. Преподаватель сообщает учащимся тему урока, формулирует цели урока и знакомит  учащихся с планом урока. Учащиеся записывают тему урока в тетради. Преподаватель  создает условия для мотивации учебной деятельности. Проверка домашнего задания: Вариант – 1 № 1. На проводник длиной 0,3 м при токе 0,5 А действует со стороны магнитного поля  максимальная сила 10 мН. Найти индукцию магнитного поля. Решение. F= IBΔL; B= F/I ΔL; F= 0.067 Тл № 2. Протон движется со скоростью 106м/с перпендикулярно к линиям индукции  однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл. Вычислите силу, действующую на  протон и радиус окружности, по которой протон вращается. Решение. FЛ= q I Bsin  α α ;  = 90˚; sin90˚= 1; FЛ= q I B; FЛ= 1,6 •10­13H R= mV/Bq; R= 1cм Вариант ­2 № 1. Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 •10­2  Тл со скоростью 5 Мм/с перпендикулярно, линиям индукции. Вычислить радиус  окружности, по которой движется электрон Решение. r=mV/q B; r= 14,2•10­4м = 1,42мм № 2. При перемещении на расстояние 20 см проводника длиной 2 м, по которому течет  ток 10 А магнитное поле совершает работу. Индукция однородного магнитного поля –  0,015 Тл. Перемещение происходит в направлении действия сил. Проводник размещен  под углом 30˚к направлению линий магнитной индукции. Найти работу магнитного  поля. Решение. A= FS, F= BI ΔL sinα; A= BI ΔLsinα •S; A= 3•10­2 Дж Освоение нового материала: Теория: Контроль работы электрооборудования осуществляется с помощью  разнообразных электроизмерительных приборов. Наиболее распространенными  электроизмерительными приборами являются приборы непосредственного отсчета. По  виду отсчетного устройства различают аналоговые (стрелочные) и цифровые  измерительные приборы. I. На   лицевой   стороне   стрелочных   приборов   изображены   условные   обозначения, определяющие классификационную группу прибора. Они позволяют правильно выбрать приборы и дают некоторые указания по их эксплуатации. В цепях постоянного тока для измерений токов и напряжений применяются в основном приборы магнитоэлектрической системы. Принцип действия таких приборов основан на взаимодействии   магнитного   поля   постоянного   магнита   и   измеряемого   тока, протекающего   по   катушке.   Угол   поворота   стрелки     прямо   пропорционален измеряемому току I   = Кα  Шкалы магнитоэлектрических приборов равномерные. В измерительных механизмах электромагнитной системы, применяемых для измерений в цепях переменного и постоянного тока, вращающий момент обусловлен действием магнитного   поля   измеряемого   тока   в  неподвижной   катушке   прибора   на   подвижный ферромагнитный якорь. Угол поворота стрелки   здесь пропорционален квадрату тока: α   =   К2I.   Поэтому   шкала   электромагнитных   приборов   обычно   неравномерная,   что является   недостатком   этих   приборов.   Начальная   часть   шкалы   не   используется   для измерений. Для измерении токов и напряжений в цепях переменного тока применяются также приборы выпрямительной системы. Такие приборы содержат выпрямительный преобразователь и магнитоэлектрический измерительный механизм. Они имеют более линейную   шкалу,   чем   приборы   электромагнитной   системы   и   достаточно   широкий частотный диапазон. Для   практического   использования   стрелочного   измерительного   прибора   необходимо знать   его   предел   измерений   (номинальное   значение)   и   цену   деления   (постоянную) α α прибора.  Предел   измерений  –   это   наибольшее   значение   электрической   величины, которое   может   быть   измерено   данным   прибором.   Это   значение   обычно   указано   на лицевой  стороне прибора. Один и  тот  же прибор  может  иметь несколько  пределов измерений.   Ценой   деления   прибора   называется   значение   измеряемой   величины, соответствующее одному делению шкалы прибора. Цена деления прибора ­ С легко определяется как отношение предела измерений AНОМ к числу делений шкалы N: С = AНОМ/ N. На   лицевой   стороне   стрелочных   прибора   указывается   класс   точности,   который определяет приведенную относительную погрешность прибора γПР. Приведенная относительная погрешность  прибора – это выраженное в процентах отношение   максимальной   для   данного   прибора   абсолютной   погрешности   ΔА   к номинальному значению прибора (пределу измерений) AНОМ:   Промышленность в соответствии с ГОСТ выпускает приборы с различными классами точности (0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,5; 2,5; 4,0). Зная   класс   точности   прибора,   можно   определить   абсолютную   ΔА   и   относительную погрешности измерения γИЗМ, а также действительное значение измеряемой величины AД:   Расчетную относительную погрешность измерения в любой точке шкалы прибора можно определить,   полагая,   что   его   допустимая   абсолютная   погрешность   ΔА   известна   и постоянна:   где АИЗМ– условное измеренное значение величины, задаваемое в пределах шкалы прибора от минимального значения до номинального значения данного прибора. Обратить   внимание   на   значение   относительной   погрешности   измерения, соответствующее   предельному   значению   измеряемой   величины,   и   сравнить   его   с классом точности прибора. Нетрудно сделать вывод, что относительная погрешность измерения тем больше, чем меньше   измеряемая   величина   по   сравнению   с   номинальным   значением   прибора. Поэтому   желательно   не   пользоваться   при   измерении   начальной   частью   шкалы стрелочного прибора. Для   обеспечения   малой   методической   погрешности   измерения   необходимо,   чтобы сопротивление   амперметра   было   значительно   меньше   сопротивления   нагрузки,   а сопротивление   вольтметра   было   значительно   больше   сопротивления   исследуемого участка. В табл. 1 приведены некоторые условные обозначения, приводимые на лицевых панелях стрелочных   измерительных   приборов,   определяющие   их   свойства   и   условия эксплуатации. При   проведении   измерений   в   электрических   цепях   широкое   применение   получили цифровые   измерительные   приборы,   например   мультиметры   –   комбинированные цифровые измерительные приборы, позволяющие измерять постоянное и переменное напряжение,   постоянный   и   переменный   ток,   сопротивления,   проверять   диоды   и транзисторы. Представление результата измерения происходит на цифровом отсчетном устройстве в виде обычных удобных для считывания десятичных чисел. Наибольшее распространение   в   цифровых   отсчетных   устройствах   мультиметров   получили жидкокристаллические и светодиодные индикаторы. Используются цифровые приборы для измерения постоянных и переменных токов.    Намагничивание вещества. Постоянные магниты можно изготовить из Fe, Co, Ni и из сплавов с этими металлами. Все вещества, помещенные в МП – намагничиваются. 2. Гипотеза Ампера  Согласно   гипотезе   Ампера Внутри   молекул   и   атомов   циркулируют   элементарные электрические   токи.   Циркулирующие   токи   расположены   беспорядочно,   поэтому   их действия взаимно компенсируются и тело не обнаруживает магнитных свойств. В намагниченном состоянии элементарные токи обладают преимущественной ориентацией и их магнитные действия складываются. В настоящее время Известно, что эти токи образуются в результате движения электронов в атомах. Температура   Кюри. Температура,   при   которой,   исчезают   магнитные   свойства   у ферромагнетиков, называют температурой Кюри. TK= 753˚C – для железа; ТК= 365˚С – для никеля; ТК= 1000˚С – для кобальта Ферромагнетики   и   их   применение. Ферромагнетики   имеют   наибольшее   практическое применение.   Железный   сердечник   в   катушке   во   много   раз   усиливает   создаваемое   ею магнитное поле, без увеличения силы тока. Постоянные магниты изготавливают из материалов, у которых упорядоченная ориентация элементарных токов не пропадает при выключении внешнего магнитного поля. Домашнее задание:  Правила буравчика и левой руки.    Составить  кроссворд:  Ускорители заряженных частиц. Условное графическое обозначение , Hz,Ω A, V, W,  cosφ, F, H Содержание условного обозначения Наименование   измеряемой   величины   (ампер,   вольт,   ватт,   ом, герц, коэффициент мощности, фарада, генри) Магнитоэлектрический измерительный механизм Таблица 1  Электромагнитный измерительный механизм Магнитоэлектрический   измерительный   механизм   выпрямителем с 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,5; 2,5; 4,0 Класс точности прибора Рабочее положение шкалы прибора: горизонтальное; вертикальное; под углом, например 60° Прибор предназначен для работы в цепи постоянного тока; переменного тока; постоянного и переменного; А Б в трехфазной цепи переменного тока А (или отсутствие буквы) – прибор для сухих отапливаемых помещений с температурой +10°С …+35°С и влажности до 80% при 30°С; Б   –   прибор   для   закрытых   не   отапливаемых   помещений   с температурой ­ 30°С …+40°С и влажности до 90% при 30°С; В1; В2; В3 B – приборы для полевых и морских условий: В1 – при температуре ­40°С … +50°С и В2 – при температуре ­50°С … +60°С и влажности до 95% при 35°С; В3 – при температуре ­40°С … +50°С и влажности до 98% при 40°С Измерительная   цепь   прибора   изолирована   от   корпуса   и испытана напряжением, например, 2 кВ 30 – 200 Hz Рабочий частотный диапазон прибора Самостоятельная работа по теме «Индукция магнитного поля» № 1. На проводник длиной 0,3 м при токе 0,5 А действует со стороны магнитного поля  максимальная сила 10 мН. Найти индукцию магнитного поля. № 2. Протон движется со скоростью 106м/с перпендикулярно к линиям индукции  однородного магнитного поля с индукцией 1 Тл. Вычислите силу, действующую на  протон и радиус окружности, по которой протон вращается. № 3. Электрон движется в однородном магнитном поле с магнитной индукцией 2 •10­2  Тл со скоростью 5 Мм/с перпендикулярно, линиям индукции. Вычислить радиус  окружности, по которой движется электрон № 4. При перемещении на расстояние 20 см проводника длиной 2 м, по которому течет  ток 10 А магнитное поле совершает работу. Индукция однородного магнитного поля –  0,015 Тл. Перемещение происходит в направлении действия сил. Проводник размещен  под углом 30˚к направлению линий магнитной индукции. Найти работу магнитного  поля.