Сборник кейс-заданий по учебной дисциплине «Физика» Раздел «Электродинамика»

Министерство образования и науки Пермского края

ГБПОУ «Кизеловский политехнический техникум»

Сборник

кейс-заданий

по учебной дисциплине «Физика»

Раздел «Электродинамика»

2022

СОДЕРЖАНИЕ

Пояснительная записка

         Требования работодателей к современному специалисту, а также федеральный государственный образовательный стандарт СПО ориентированы, прежде всего, на умения самостоятельной деятельности и творческий подход к специальности и  профессии. В современный период востребован высокий уровень знаний, социальная мобильность, профессионализм специалистов, готовность к самообразованию и самосовершенствованию.

         Значительных успехов невозможно достичь без интереса студентов к предмету. Изучение физики не должно тонуть в формулах, оно необходимо для развития основ полноценного мировоззрения и интеллекта студентов. Основные приемы и методы обучения, применяемые на уроках физики, направлены в первую очередь на развитие и поддержание интереса студентов к дисциплине, реальная оценка своих возможностей, снижение психологического напряжения на занятиях, повышение качества знаний. Достичь это помогают кейс технологии: учебные конкретные ситуации, специально разрабатываемые на основе фактического материала с целью последующего разбора на учебных занятиях. Название произошло от латинского термина "казус" - запутанный или необычный случай.

         Кейс технологии – это не повторение за преподавателем, не пересказ параграфа или статьи, не ответ на вопрос преподавателя, это анализ конкретной ситуации, который заставляет поднять весь багаж полученных знаний и применить их на практике.

Кейс-задания позволяют повысить эффективность учебного процесса через вовлечение студента, который из пассивного объекта обучения становится активным субъектом учебного процесса.

Цель изучения дисциплины «Физика» заключается в усвоении студентами теоретических знаний и приобретении умений использовать полученные знания в своей профессиональной деятельности.

В результате выполнения самостоятельной работы с использованием кейс-заданий, студенты должны расширить свои знания по основным разделам дисциплины путем поиска, овладеть навыками сбора, обработки, анализа и систематизации информации.

         Разбор кейсов способствует активному усвоению знаний и накоплению определённого багажа практической информации, которая может оказаться в жизни более полезной, нежели теоретические знания. Также в процессе разбора кейсов развиваются аналитические, творческие и коммуникативные навыки, Студенты развивают презентационные умения; формируют интерактивные умения, позволяющие эффективно взаимодействовать и принимать коллективные решения; учатся учиться, самостоятельно находить необходимую информацию для решения ситуационных проблем.

Кейс по теме «Электрический ток»

Электричество сегодня – это совершенная технология, надёжное и качественное электроснабжение, забота о потребителе и его обслуживание.

Долгий и трудный путь проходит электричество прежде, чем попасть в твой дом. Выработанное из топлива на электростанции, оно путешествует  через трансформаторные и коммутационные подстанции, через тысячи километров линий, укреплённых на десятках тысяч опор.

Электричество требует не только определённых знаний, но и строгого соблюдения определённых правил от пользователя. Оно представляет опасность, как для тех, кто не умеет им пользоваться, так и для недисциплинированных «умельцев».

Кейс 1

         С цивилизацией к нам в дом пришло электричество. Оно даёт нам тепло, свет и силу, но с приходом этих благ приходят и опасности связанные с электричеством. Поэтому необходимо и в этой сфере проявлять бдительность для выживания в быту. Для начала нужно определиться с тем, что же такое электричество, в нашем случае электрический ток. Электричество – это энергия несущая силу и, следовательно,  потенциальную опасность.

Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц (электронов)

Человек – это живая электростанция, непрерывно вырабатывающая энергию в организме в виде статического электричества. Тело человека является хорошим проводником электрического тока. Мы с вами знаем, что сила тока определяется не только напряжением, но и сопротивлением. Сопротивление человека сильно зависит от индивидуальных особенностей кожного покрова. Электрическое сопротивление человека лежит в пределах 3 – 100000 Ом. «Лишнее» электричество может привести к серьёзным сбоям в работе органов и оно обязательно должно выводиться из организма способом заземления. На протяжении тысячелетий наши предки ходили по земле босиком, заземляясь естественным путем. «Сбросить» её не трудно: достаточно в течение 3 - 5 минут подержаться за любые металлические предметы: водопроводные краны, батареи и т. п., причём лучше всего делать это регулярно, несколько раз в день.

         Тело человека и животных очень хорошо проводит электрический ток, поскольку содержит ионные растворы. Характер и глубина воздействия электрического тока на организм человека зависит от силы и рода тока и времени его действия, пути прохождения через тело человека, физического и психологического состояния последнего. Наибольшую опасность представляет прохождение тока через мозг и те нервные центры, которые контролируют дыхание и сердце человека. Смерть человека может наступить при силе тока 0,1А (100 мА). Особенно опасны участки, расположенные на висках, спине, тыльных сторонах рук, голенях, затылке и шее. Их сопротивление существенно меньше, чем у остальных частей тела. Самыми уязвимыми у человека являются, так называемые, акупунктурные точки на шее и мочках ушей: при ударе током в эти точки смертельным может оказаться даже напряжение 10–15 В.

         Сопротивление человеческого тела не имеет постоянного значения. Оно зависит от состояния человека, его кожи, наличия на ее поверхности пота, содержания алкоголя в крови. Сухая, огрубевшая кожа имеет высокое сопротивление, а тонкая, нежная и влажная – низкое. Снижается сопротивление и при различных повреждениях кожи (порезы, царапины, ссадины). При сухой и неповрежденной коже сопротивление тела человека от пальцев одной руки до пальцев другой составляет 100000 Ом и выше. Если же руки потные, то сопротивление между ними оказывается равным 1500 Ом и ниже. Каждому из этих случаев соответствует свое смертельное напряжение.

Электрический ток, проходя через проводник,  нагревает его, что и влечёт последующие изменения изоляции, которые выливаются в технические неисправности и аварии.

Перегрузки электрической сети помогают «сжигать» изоляцию. Она усыхает, трескается и осыпается оголяя провода, а они уже являются прямыми «убийцами» стремящиеся сделать короткое замыкание со всем с чем прикоснуться.

Разные полюса не должны соприкасаться, электрическому току нужно обязательно пройти через какое либо устройство, чтобы сила тока соответствовала норме (т.е. ток должен отдать кому то свою силу). Когда ток идёт по проводам (имеющим определённое сопротивление) то уже отдаёт рассчитанную силу, которая и вызывает его определённое нагревание. Точно также происходит при проходе через приспособления (лампы, плиты, телевизор и т.д.) которые мы используем в быту.

Если вдруг происходит «короткое замыкание», то сила тока (измеряется в А – амперах) резко увеличивается в несколько тысяч раз с выделение большого количества тепла (что зачастую и является причиной пожаров и прочих несчастных случаев. Поэтому  всегда необходимо рассчитывать, распределять и следить за нагрузкой электропроводки. Причиной «короткого замыкания» может быть не только из-за перегрузки в сети, но и от неправильного соединения токоведущих концов, износа изоляции, перекручивания, влажность.

Опасность электрического тока заключается в основном, как электрический разряд который способен остановить работу сердца и дыхания. На это достаточно напряжения 36 вольт. Необходимо также знать, что убивает сила электрического тока, а не его напряжение. Многим известны искры, возникающие вследствие использования синтетической одежды, при соприкосновении с разными предметами и т.д. которые создают неприятные у нас ощущения. Этот ток называется статическим, его разряды могут достигать до 7000 В, а при работе с радио приборами всего лишь при напряжении 20 В какой то разряд может чувствительно «кольнуть», потому что сила тока там больше.

При сильном электрическом ударе ток, проходящий через организм, вызывает резкое сокращение скелетных, дыхательных мышц и мышц сердца. Этот внезапный спазм и влечёт за собой все остальные изменения в организме. Именно по этой причине человек, схвативший оголённый электрический провод не в состоянии его отпустить и чем выше сила тока, тем сильнее спазм. Длительность контакта с электрическим током, конечно же, имеет значение тоже и порой может быть решающим для выживания. Поэтому нужно об этом помнить и принимать быстрые и правильные действия по оказании неотложной помощи.

Интересен факт, что влияние на мозг электрического тока безболезненно, но, тем не менее, очень разрушительно. Какая бы не была изоляция электрический ток всегда проходит в той или иной степени. Поэтому имея перчатки и изоляционный коврик не думайте, что вы полностью застрахованы. В случае скачков напряжения сила тока может подскочить в десятки раз (сила тока измеряется в А – амперах)

При воздействии тока высокого напряжения, происходят термические явления, а именно для организма это ожоги. В бытовых условиях наличие перчаток и резиновой обуви (сухой) значительно обезопасит вас при работе с электричеством. Главное не стать участком замкнутой цепи потока электрического тока.

Опасной зоной является поверхность в радиусе 1 метра (мокрой около 3-х) при упавшем проводе. Если это провод (ЛЭП), то, как правило, человека уже не спасти, потому что ток очень большой силы. На крыше вагона электропоезда напряжение около 27000В также создает опасную зону, это стоит знать любителям «прокатиться на крыше».

         Все промышленные электрические приборы изготавливаются в соответствии определённых стандартов в целях безопасности. Поэтому используя их нужно строго следовать инструкциям к ним приложенным. Самодельные электрические приборы могут быть потенциально опасными, поэтому к ним нужно относиться особенно бдительно. Все электрические приборы должны иметь выключатели и иметь заземление.

Кейс-задание:

o   Выявить проблемы, их причины, предложить пути решения безопасном использовании тока в быту и в профессиональной деятельности; подготовить памятку по технике безопасности при работе с электрическим током в быту и в профессиональной деятельности.

o   Дать ответы на следующие вопросы:

1.     Какое минимальное напряжение вызывает поражение человека электрическим током с тяжелым исходом?

2.     Почему в очень сырых помещениях возможно поражение человека электрическим током даже при прикосновении к стеклянному баллону электрической лампочки?

3.     Отчего зависит биологическое действие тока и какой величины ток может вызвать смертельный исход?

4.     С какой целью провода покрывают слоем резины, пластмассы, лака и т.п. или обматывают бумажной пряжей пропитанной парафином?

Кейс 2

За видимой безобидностью и простотой электрической энергии может скрываться существенная угроза жизни и здоровью человека. При использовании различных механизмов преобразования электроэнергии не следует ни на минуту забывать о соблюдении мер предосторожности и безопасных приёмах работы в электрических цепях и с включёнными в эти цепи бытовыми приборами.

Если человек прикоснется к элементу электроустановки, который находится под напряжением, то через его тело пройдет электрический ток. Опасное напряжение может появиться совершенно неожиданно. Например, находясь дома и выполняя обычную домашнюю работу (чистим в раковине овощи, моем посуду и т.д.), мы можем быть поражены током при прикосновении к водопроводному крану, если где-нибудь в здании, даже в другой его части или на другом этаже, произошло замыкание электропроводки.

         При оказании первой помощи пострадавшему от электрического тока дорога каждая секунда. Чем больше времени человек, пораженный электрическим током, находится под его воздействием, тем меньше у него шансов на спасение. Человека, попавшего под напряжение, надо немедленно освободить от тока. Необходимо оттащить пострадавшего от провода или отбросить сухой палкой оборвавшийся конец провода от пострадавшего. При освобождении пострадавшего от электрического тока тому, кто оказывает помощь нужно принять меры предосторожности: надеть резиновые перчатки, если их нет, то обернуть свои руки сухой материей, надеть резиновые сапоги или положить себе под ноги сухие доски или свернутую сухую одежду. Оттягивать пострадавшего от провода рекомендуется за концы одежды одной рукой. К открытым частям тела прикасаться запрещается. После освобождения пострадавшего от действия электрического тока нужно сразу же оказать ему необходимую медицинскую помощь.

Кейс-задания:

1.Может ли современная жизнь и техника развиваться вне связи с таким физическим явлением, как электричество?

2. Во время ремонта телевизора произошел сильный разряд электрического тока. Мастер потерял сознание и упал, продолжая крепко сжимать пучок проводов с деталями.

Выбери правильные ответы и расположи их в порядке очерёдности выполнения.

1.     Вызвать «Скорую помощь».

2.     Позвать кого-нибудь на помощь.

3.     Как можно скорее нанести прекордиальной удар и приступить к непрямому массажу сердца.

4.     Перебить провода топором одним ударом.

5.     Перерезать каждый провод по отдельности на разных уровнях.

6.     Подложить пострадавшему под голову подушку.

7.     Убедиться в наличии пульса на сонной артерии, ударить пострадавшего по грудине, приступить к непрямому массажу сердца.

8.     Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии и после прекордиального удара начать сердечно-легочную реанимацию.

9.     Убедиться в отсутствии пульса на сонной артерии и повернуть пострадавшего на бок.

Кейс 3

Молния - красивое, таинственное, но небезопасное явление природы. По мнению специалистов в каждую секунду в Землю ударяет 100 молнии, заряд, накопленный из 200 гроз.

Ток в разряде молнии достигает от 10 до 100 тысяч ампер, напряжение – несколько миллионов вольт (иногда достигает 50 млн. вольт). Температура канала при главном разряде может превышать 20000–30000°C.

 Молния - это мощный электрический разряд. Он возникает при сильной электризации туч или земли. Поэтому разряды молнии могут происходить или внутри облака, или между соседними наэлектризованными облаками, или между наэлектризованным облаком и землей. Разряду молнии предшествует возникновение разности электрических потенциалов между соседними облаками или между облаком и землей. Молния - это пробой конденсатора, у которого диэлектриком является воздух, а обкладками - облака и земля. Емкость такого конденсатора невелика - примерно 0,15 мкФ, но запас энергии огромен, так как напряжение достигает миллиарда вольт.

Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии. Вспышку молнии мы видим практически как мгновенную вспышку и в тот же момент, когда происходит разряд; ведь свет распространяется со скоростью 3·108 м/с.

Что же касается звука, то он распространяется значительно медленнее. В воздухе скорость звука равна 330 м/с. Поэтому слышим гром уже после того, как сверкнула молния. Чем дальше от нас молния, тем, очевидно, длиннее пауза между вспышкой света и громом и, кроме того, слабее гром. Измеряя длительность этих пауз, можно приблизительно оценить, как далеко от нас в данный момент гроза, насколько быстро она приближается к нам, или напротив, удаляется от нас. Гром от очень далёких молний вообще не доходит – звуковая энергия рассеивается и поглощается по пути. Такие молнии называют зарницами. Заметим также, что отражением звука от облаков объясняется происходящее иногда усиление громкости звука в конце громовых раскатов.

Дуб страдает от молнии чаще, чем другие деревья, так как его кора очень неровная. Если молния ударит в дуб в начале грозы, то может оказаться, что намокнуть успеет только верхняя часть дерева, тогда как дерево с гладкой корой быстро становится мокрым сверху донизу. Поэтому при ударе молнии дуб может «взорваться», а дерево с гладкой корой − остаться целым. Лесной пожар возникает в тех случаях, когда в канале молнии происходит несколько разрядов, но в промежутках между основными разрядами в канале продолжает течь ток. Если дерево влажное, ток разряда молнии проходит через воду, и дерево остаётся невредимым. В сухом дереве ток может пройти в ствол и по древесному соку уйти в землю. При этом сок может нагреваться, испаряться и, расширяясь, «взрывать» дерево.

Электрический ток проходит преимущественно по участку цепи с меньшим сопротивлением. Если тело человека окажется лучшим проводником, то электрический ток пройдет через него, а не через дерево. Во время грозы пары, выделяющиеся при дыхании людей, увеличивают электропроводность воздуха.

Деревья с корнями, проникающими в глубокие водоносные слои почвы, лучше соединены с землей и поэтому на них под влиянием наэлектризованных облаков накапливаются притекающие из земли значительные заряды электричества, имеющие знак, противоположный знаку заряда облаков.

Гроза – атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды – молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.

Удары молний исключительно опасны. Молния может разрушить здание, опору электропередач, заводскую трубу, вызвать пожар. Особенно опасна молния для живых существ. Ее удар смертелен для всего живого, но в людей и животных молния ударяет сравнительно редко и только в тех случаях, когда сам человек из-за незнания создает для этого благоприятные условия.

Молния всегда движется к земле самым коротким путем. Поэтому молния чаще ударяет в высокие предметы, а из двух предметов одинаковой высоты - в тот, который является лучшим проводником.

Очень опасно во время грозы стоять в полный рост! Но просто ложиться тоже нельзя! Мокрая земля является отличным проводником, и поэтому молния может ударить в почву. Если укрытия нет, выйдите на открытое пространство и, согнувшись, прижмитесь к земле. Снимите с себя все металлическое. Ни в коем случае не пользуйтесь в грозу зонтиком!

Кейс задания:

1. Выявить причины возникновения молнии. Подготовить памятку «Как себя вести во время грозы».

2.Дать ответы на следующие вопросы:

1. Почему молния, проходящая через дерево, может отклониться и пройти через человека, стоящего возле дерева?

2. Почему опасно во время грозы стоять в толпе?

3. Во время грозы следует заземлять антенны радиоприёмников, телевизоров. Как, и с какой целью, это делается?

4. Молния чаще ударяет в деревья с глубоко проникающими в почву корнями.  Почему?

Кейс по теме «Применение постоянного тока»

12-вольтная проводка насквозь пронизывает весь автомобиль. От ее неисправности может, не загорится лампочка, а может сгореть и вся машина. Кейс-задание:

Почему возникает утечка тока в автомобиле, и какие это вызывает последствия? 

Источник электроэнергии в машине – электрогенератор. Он вырабатывает 12В. Ток от него по проводам через систему выключателей, реле и предохранителей поступает к электроприборам, причем к каждому прибору подходит отдельный плюсовой провод, а минус у всех общий – кузов авто.

Простейший фрагмент автомобильной электрической цепи: генератор, предохранитель, выключатель и штатные фары. Чтобы лучше видеть дорогу многие ставят противотуманные фары. Только нужно следить за тем, чтобы не повредить изоляцию. Некоторые думают: напряжение небольшое, что с того? Но последствия могут быть печальными. Можно поймать «козу» — короткое замыкание, когда плюс соединяется с минусом. То же самое будет, если замкнуть клеммы аккумулятора. Львиная доля автомобильных проводов с сечение жилы 1 / 1,5 / 2,5 мм кв. Миллиметровый провод может загореться при 100А, полутора миллиметровый при 110 А, а провод с площадью жилы 2,5 мм кв. вспыхивает при 120 А. Но в машине провода в жгутах, они быстрее нагреваются. В таких условиях даже самый толстый провод выдержит силу тока в 4 раза меньше.

         Ток к фаре проходит через восьмиамперный предохранитель. Лампа потребляет чуть больше 4 А, поэтому все работает. Но если в цепь включить мощный агрегат, например лебедку, то предохранитель моментально сгорит. Вместо предохранителя иногда вставляют скребку или фольгу. И сильно рискуют! Фольга моментально загорится от 30 А, большая скребка от 40 А. Пожар гарантирован!

Кейс по теме «Применение электрических приборов»

Кейс-задание:

1.Описать назначение, область применения и условия эксплуатации соответствующего электроинструмента

2.На основе полученных знаний сформулируйте рекомендации для покупки электроинструментов, учитывая их технические характеристики.

3.Анализируя полученные рекомендации, составьте памятку для покупателей данных электроприборов «Покупателю электроприборов».

Кейс  Дрель

         Профессиональная дрель имеет ряд существенных дополнительных преимуществ: большую мощность, защиту от перегрузок и перегрева, двойную изоляция проводников, многочасовая допустимая нагрузка и многое другое.

Бытовая дрель довольно быстро за какие-то 10-15 минут работы нагревается. Чтобы избежать ее поломки вследствие перегрева, следует прекратить работу и дать «остыть» инструменту в течение такого же времени. К преимуществам бытовой дрели следует отнести невысокую стоимость, малый вес и небольшие размеры.

         В зависимости от подключения источника питания дрели подразделяются на сетевые и аккумуляторные. Сетевой инструмент требует непосредственного подключения к розетке, а аккумуляторный способен выполнять необходимую работу, используя автономный источник питания. В комплекте с аккумуляторными дрелями поставляется зарядное устройство, а в профессиональных моделях дополнительный источник автономного питания.

         Преимущество аккумуляторных дрелей заключается в возможности их использования в тех местах, где отсутствует постоянное электроснабжение. С ними удобнее перемещаться в процессе работы, а если говорить о монтаже потолочных конструкций, то в этом отношении аккумуляторному инструменту равных нет. К недостаткам беспроводных дрелей можно отнести меньшую мощность и необходимость постоянной зарядки аккумулятора.

Основные технические характеристики дрели:

o   Номинальная мощность;

o   Количество оборотов;

o   Максимальный диаметр сверла или насадки;

o   Регулировка скорости вращения;

o   Тип патрона.

         Мощность 500-750Вт. Если предстоит частая работа в стесненных условиях или труднодоступных местах, тогда следует обратить внимание на аккумуляторные дрели, у которых меньшая мощность 300-400Вт и меньшие габаритные размеры. Количество оборотов или скорость вращения двигателя является немаловажной характеристикой – чем она больше, тем лучше. При высокой скорости вращения и невысокой мощности у дрели появляется большая производительность. Кроме того, скоростное вращение крыльчатки позволяет быстрее охлаждать движущиеся части дрели.

         Максимальный диаметр сверла или устанавливаемой насадки также оказывает немаловажное значение на работоспособность инструмента. Следует понимать, что выходить за пределы рекомендуемого производителем диаметра используемого инструмента не стоит – это чревато перегревом двигателя и, как следствие, поломкой инструмента.

         Существует два типа патронов: зубчатый и быстрозажимной. Оба типа достойны внимания и выбирать между ними нужно, исходя из производимых работ. Глубокое сверление твердых металлов потребует более надежного крепления сверла – в этом отношении лучше предпочесть зубчатый патрон, т.к. он удерживает инструмент лучше. Регулировка скорости вращения – это тоже очень важная функция. Она выполняется специальным регулятором, расположенным на кнопке пуска. Данная функция позволяет адаптировать работу дрели под характеристики обрабатываемого материала.

         Материал корпуса редуктора. В настоящее время применяется два вида: пластмасса и металл. Здесь комментарии излишни, металлический корпус редуктора прослужит значительно дольше.

Кейс    Перфоратор

Перфоратор – это электроинструмент с вращающимся рабочим инструментом, специально предназначенный для сверления бетона, камня, кирпича. Первый электроперфоратор в мире выпущен фирмой BOSCH в 1932 году. В отличие от металла или пластмассы, которые сверлятся инструментом с режущей кромкой, бетон эффективней всего разрушается ударом. Поэтому рабочая часть сверла перфоратора по форме напоминает зубило. К нему прикладывается ударное воздействие производящее разрушение материала. Если зубило начать вращать, то получится круглое отверстие. Спиральные канавки сверла выводят продукты долбления из отверстия и улучшают производительность сверления. Таким образом, перфоратор должен создавать ударное воздействие, и эффективно передавать его на рабочую кромку инструмента.

         Перфоратор имеет встроенный электропневматический или электромеханический ударный механизм. Энергия удара не зависит от силы нажатия на инструмент. При отключенном механизме перфоратор может использоваться как дрель, а при отключении вращения – как отбойный молоток.

Кейс   Электролобзик

         Лобзик  представляет собой пилу с возвратно-поступательным движением пильного полотна (рабочего органа). Он имеет лыжу для направления рабочего органа при перемещении по обрабатываемой поверхности и совершает возвратно-поступательные движения с частотой до 3000 колебаний в минуту.

          Электролобзик идеально подходит для прямых, криволинейных и врезных пропилов, для вырезания окружностей различного диаметра (с радиусом не менее 15мм) а также для прямоугольных вырезов и распилов. Он позволяет обрабатывать любой материал – дерево, камень, пластик, стальной лист, керамическую плитку.

          Если пилка делает пропил, равный ей по толщине, скорее всего она сломается из-за напряжения, вызванного слишком большим трением. Поэтому полотно сконструировано так, чтобы пропил был чуть больше для обеспечения минимального зазора. Для этого прибегают к различным приемам:

• Боковой или пильный развод. Зубья по очереди загибаются вправо и влево традиционным образом, как у ручных пил. Однако этот способ можно применить для пилок с относительно крупными зубьями, и его используют в ситуациях для быстрой резки, когда получается пропил с грубыми краями.
• Полотна с поднутрением. В этом типе полотен зубья не имеют развода в прямом смысле слова. Для более тонкого пропила и обеспечения зазора полотно позади зубьев стачивают, делают тоньше в сечении, поднутряют. Полотна с поднутрением пилят очень чистые пропилы. Пилка с поднутрением, у которой есть небольшой развод, будет работать немного быстрее.
• Волнообразный развод. Чтобы пилки с очень маленькими зубьями могли выполнять более широкие пропилы, режущую кромку полотна делают волнообразной. Волнистые пилки сконструированы для работы по металлу, но также полезны в случаях, когда необходимо получить чистый узкий пропил в фанере и столярных плитах.

Принцип работы электролобзика.

          Механизм лобзика построен так, что рабочий инструмент (пилочка) производит поступательные движения по специальным направляющим. Причем рабочий ход пилочки (непосредственно само пиление) происходит именно при движении вверх. Важной особенностью такого процесса работы есть еще и то, что при распиливании заготовок с чувствительной поверхностью, резы получаются практически безупречного качества (без сколов и заусениц). В большинстве из ныне выпускаемых моделей электролобзиков в качестве направляющих для пилочки используется специальный опорный ролик.

          Следующей важной особенностью той или иной модели лобзика является наличие режима маятникового хода пилы. Это означает, что в процессе работы лезвие осуществляет движение не только вверх-вниз, но и, благодаря движению направляющего механизма, происходит движение по кривой, как бы подпиливание материала впереди себя. Применять маятниковый ход рекомендуется только при прямых резах. Благодаря применению маятникового хода, значительно увеличивается качество прямых линий реза.

         У всех моделей электролобзиков величина амплитуды маятникового хода регулируется специальным переключателем. Это необходимо для того, чтобы учитывать возможности инструмента при работе с различными материалами. Производители также утверждают, что применение маятникового хода при работе, продлевает срок службы пильных полотен. Но современные конструкции включают в себя электронное управление скоростью и двигатели с высокоточной балансировкой, которые имеют очень малую вибрацию. Так что с острым полотном этот тип пилы удобен в использовании,  легок в управлении.

Устройство электролобзика

Кейс    Электрорубанок

         Электрорубанок–это инструмент, предназначенный для выравнивания деревянных поверхностей. Как правило, электрорубанки не используют для очень точной работы. Однако они очень подходят для быстрой подгонки по размеру заготовок со значительной массой отхода или большим припуском перед окончательной обработкой.

         Основа электрорубанка – это электродвигатель мощностью от 400 до 1000 Вт. Электродвигатель посредством ременной передачи вращает рабочий вал с закрепленными в нем двумя – тремя ножами. Ножи, вращаясь, строгают поверхность. Рассмотрим основные характеристики электрорубанков. Глубина строгания регулируется подъемом или опусканием передней части подошвы. Электрорубанки малой мощности снимают за один проход не более 1мм, средней мощности – до 2.5 мм, профессиональные – до 3.5 мм.

         Глубина фальцевания. Электрорубанки можно использовать для снятия фальцев. Для этого на корпусе инструмента расположен регулятор глубины фальцевания. Электрорубанки малой мощности могут снимать до 8 мм, средней – до 16мм, мощные – до 24 мм. Для регулирования ширины строгания при выполнении фальцев у инструмента имеется боковая линейка.

         Ширина строгания. В электрорубанках используют режущие ножи шириной 50-102 мм. Ширина ножа зависит от мощности электродвигателя. Наиболее распространены электрорубанки с ножами шириной 82 мм. Удаление стружки и пыли. Электрорубанки при работе выбрасывают так много стружки и пыли, что практически на всех моделях предусмотрено устройство для их удаления.

         Во время работы инструмента рекомендуется установить на специальный патрубок мешок для сбора отходов. Электрорубанками строгают вдоль волокон. Если у древесины беспорядочная текстура, необходимо отрегулировать инструмент на очень тонкое строгание. Для получения более гладкой поверхности лучше сделать 2-3 прохода с меньшей глубиной строгания, чем снять ту же глубину за один раз. Электрорубанок можно использовать в качестве фуговального станка. Для этого его устанавливают в перевернутом положении на специальном приспособлении. Использование такого приспособления позволяет держать заготовку обеими руками. Установленная боковая линейка позволяет делать ровные прямоугольные кромки и заплечики, но, в отличие от настоящих фуговальных станков, электрорубанки недостаточно длинны для получения точных заготовок.

Кейс по теме «Магнитное поле»

Электромагнитные поля окружают нас буквально всюду: дома, в поезде метро, в салоне троллейбуса или трамвая. Тронулся за стеной лифт, загудел компрессор холодильника, щёлкнуло реле обогревателя – всё это означает, что возникло электромагнитное поле. А его магнитная составляющая, как стало известно, хорошо проникает через любые преграды, в том числе и внутрь нашего тела. Практически в каждой квартире имеются сегодня электробытовые приборы: телевизоры, холодильники, электроутюги, стиральные машины и т.п. Все они в работающем состоянии окружены соответствующим магнитным полем

При работе с бытовыми приборами главное значение имеет не столько величина магнитного поля прибора, сколько расстояние до него (пропорционально квадрату этого расстояния падает интенсивность магнитного поля), а также время работы с ним.

Средние уровни магнитного поля промышленной частоты бытовых электроприборов на расстоянии 0,3 м. Человеческий организм всегда реагирует на электромагнитное поле. Однако, чтобы эта реакция переросла в патологию и привела к заболеванию, необходимо совпадение ряда условий, в том числе достаточно высокий уровень поля и продолжительность облучения.

Статистические исследования, проведённые в Швеции, США, Канаде, Франции, Дании и Финляндии, показали, что увеличение индукции магнитного поля от 0,1 мкТл до 4 мкТл в несколько раз повышает риск развития лейкемии у детей, а там, где индукция составляет 0,3 мкТл и выше, онкологические заболевания встречаются в два раза чаще. Поэтому сегодня принято считать, что магнитное поле промышленной частоты может быть опасным для здоровья человека, если происходит продолжительное облучение (регулярно, не менее 8 ч/сут. в течение нескольких лет) с уровнем выше 0,2 мкТл.

Кейс-задания:

1.     Почему электробытовые приборы в работающем состоянии окружены магнитными полями?

2.     Как вы понимаете используемое в тексте словосочетание «магнитное поле промышленной частоты»?

3.     Какие из представленных на диаграмме бытовых приборов могут создавать опасные для человека магнитные поля? Почему в подписи к этой диаграмме указано расстояние 0,3 м?

4.     Почему для определения безопасного уровня магнитного поля использовались именно статистические исследования?

Кейс по теме «Электромагнитное излучение».

Кейс-задание:

«Хорошо» или «плохо» жить в мире электромагнитных излучении? Одним из основных источников влияния электромагнитного излучения в наших квартирах является электропроводка. Большинство наших квартир малогабаритные, с небольшими кухнями, с близкорасположенной электропроводкой, заставленные холодильниками, печами СВЧ, электроплитами, электрочайниками, вытяжками и стиральными машинами. В отличие от западных стран, где используется трехпроводная сеть, кожухи и панели электроприборов заземлены и не излучают, у нас используется двухпроводная сеть без заземления и соответственно с большим излучением. В США электропроводка прокладывается в экранирующем коробе или рукаве в углах стыка стен, где и устанавливается розетка. В России электропроводка монтируется без экрана на высоте 1 метра от пола, как раз на уровне головы и верхней части спины сидящего человека, облучая, таким образом, самые важные органы. Если изменить электропроводку в доме почти невозможно, то находиться вблизи электроприборов как можно реже в силах человека. Поэтому удивляет беспечность обитателей квартир, когда у них весь день включены музыкальные центры, родители засыпают под работающий телевизор, а дети играют около микроволновой печи.

Споры вокруг сотовых телефонов идут давно, количество их растет, из средств роскоши они перешли в категорию обыденных товаров. Угрожают ли мобильники здоровью человека? Результаты измерений некоторых моделей сотовых телефонов, проведенных Центром электромагнитной безопасности, показали, что на расстоянии 5 см от антенны уровень плотности потока мощности составлял до 7 Вт/см, что в несколько тысяч раз превышает допустимую норму Госсанэпиднадзора в 100 мкВт/см и в 100 раз плотность теплового потока Солнца в ясный день на широте Москвы.         

Руководитель лаборатории электромагнитных излучений НИИ медицины труда Юрий Пальцев: "По сравнению с другой бытовой техникой мобильный телефон наиболее вреден. Ведь он вместе с излучающей антенной, создающей довольно большой поток электромагнитных излучений в момент разговора, располагается в непосредственной близости от головы. Поток волн с частотой от 400 до 1200 МГц облучает головной мозг, причем уровень плотности энергии довольно велик - несколько сот микроватт на квадратный сантиметр. Самое сильное облучение человек получает от мобильного телефона, действующего на частоте 812 МГц. А это наиболее распространенный цифровой стандарт".

Доцент МГУ Анатолий Королев: "Как показали наши собственные исследования, когда человек разговаривает по мобильному телефону, его мозг подвергается "локальному" перегреву. В тканях головного мозга есть отдельные микроскопические участки, способные поглотить довольно большую дозу электромагнитного излучения, под действием которого происходит тепловой перегрев, что может привести к раку мозга. Это подтвердили и эксперименты на животных: при увеличении доз высокочастотного излучения в их мозгу образовывались буквально сваренные участки".

К сожалению, люди, не живущие в городах и далекие от прелестей цивилизации, тоже не могут быть спокойны. Земная поверхность таит в себе немало источников электромагнитных излучений влияющих на здоровье живых организмов. Их называют геопатогенными зонами. Долгое пребывание человека в этих зонах оказывает такое же воздействие, как и нахождение около электромагнитных излучений. Структура этих зон сложная и полиморфная, установлено несколько причин их возникновения: пересечения подземных водных потоков, проходящих на разных уровнях, геологические разломы, залежи полезных и неполезных ископаемых.

Кейс по теме «Принцип работы СВЧ-печи»

Микроволновая печь — электроприбор, предназначенный для быстрого приготовления или подогрева пищи, размораживания продуктов в быту с использованием электромагнитных волн дециметрового диапазона (обычно с частотой 2450 МГц). В промышленности эти печи используются для сушки, разморозки, плавления пластмасс, разогрева клеев, обжига керамики и т. д. В отличие от классических печей (например, духовки или русской печи), разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не только с поверхности, но и по объёму продукта, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами на глубине примерно 2,5 см. Это сокращает время разогрева продукта.

Нагрев в печи основан на принципе так называемого «дипольного сдвига». Молекулярный дипольный сдвиг под действием электрического поля происходит в материалах, содержащих полярные молекулы. Энергия электромагнитных колебаний поля приводит к постоянному сдвигу молекул, выстраиванию их согласно силовым линиям поля, что и называется дипольным моментом. А так как поле переменное, то молекулы периодически меняют направление. Сдвигаясь, молекулы «раскачиваются», сталкиваются, ударяются друг о друга, передавая энергию соседним молекулам в этом материале. Так как температура прямо пропорциональна средней кинетической энергии движения атомов или молекул в материале, значит, такое перемешивание молекул по определению увеличивает температуру материала. Таким образом, дипольный сдвиг — это механизм преобразования энергии электромагнитного излучения в тепловую энергию материала.

Нагрев в микроволновой печи в результате дипольного сдвига под действием переменного электрического поля зависит от характеристик молекул и межмолекулярного взаимодействия в среде. Для лучшего нагрева частоту переменного электрического поля нужно установить таким образом, чтобы за полупериод молекулы успели полностью перестроиться. Так как вода содержится практически во всех продуктах, частоту СВЧ излучателя микроволновой печи подобрали для лучшего разогрева именно молекул воды в жидком состоянии, в то время как лёд, жир и сахар нагреваются гораздо хуже.

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.   Металлическая посуда и металлические приборы (ложки, вилки), находящиеся в печи в процессе нагревания, могут вывести её из строя. Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами и это может разрушить посуду в области металлического напыления. Нельзя нагревать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри них создаётся высокое давление и, вследствие этого, они могут взорваться. Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть, к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц. Чем более гладкой и однородной является внутренняя поверхность сосуда с водой, тем выше риск. Если у сосуда узкое горлышко, то велика вероятность, что в момент начала кипения перегретая вода выльется и обожжёт руки.

Кейс-задание:

1.            Знаком ли вам этот прибор? Какая информация была для вас новой, а какая была уже вам известна?

2.            Встретились ли вам незнакомые термины в кейсе? Как можно узнать их значение?

3.            В чём преимущества использования данного прибора в быту, а какие вы видите недостатки? Какие меры безопасности нужно соблюдать при работе с этим бытовым прибором?

4.            Поставьте для себя задачи, опираясь на данный кейс, к следующему занятию.

Источники информации:

o   Гулиа Н.В.  Инерция.  - М.; Наука 1982.

o   Завгородняя А. Метод конкретных ситуаций в обучении взрослых /А. Завгородняя, Д. Ямпольская // Новые знания, 2001, №2.

o   Панфилова, А. П. Полное руководство по кейс-технологиям, Питер, 2004.

o   Ситуационный  анализ,  или  анатомия  кейс-метода  /Под  ред.  Ю.  П. Сурмина.- Киев: Центр инноваций и развития, 2002.

o   Современные технологии обучения / Под ред. Г. В. Борисовой – СПб.,2012.

o    http://stranstvie.com/text/760

o   http://ru.wikipedia.org/wiki/

o   http://sirin-from-shrm.livejournal.com/55100.html

o   http://www.tripadvisor.ru/wiki/Высоковск

o   http://permavtosteklo.ru/bronirovanie-avtostekla

o   Скачано с www.znanio.ru