СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЕН.03 ФИЗИКА

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение Самарской области  «Поволжский государственный колледж» СБОРНИК МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ  ДЛЯ СТУДЕНТОВ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ  ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ И ПРАТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ЕН.03 ФИЗИКА «математический и общий естественнонаучный цикл» основной профессиональной образовательной программы по специальности 150415 Сварочное производство  ДЛЯ СТУДЕНТОВ ОЧНОЙ И ЗАОЧНОЙ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Самара, 2016 г. ОДОБРЕНО Предметной (цикловой)  методической комиссией Председатель: _____________ Т.В. Кротова «____» _____________ 2016г. СОГЛАСОВАНО Заместитель директора по  учебной работе ____________ Е.М. Садыкова «____» _____________ 2016г. Составлено в соответствии  с требованиями ФГОС СПО по  специальности 150415 Сварочное  производство  Рекомендовано к изданию решением  методического совета №_______  «____» ________________ 2016г. Председатель совета Заместитель директора по учебно­ методической работе ________________ О.Ю. Нисман «____» _______________ 2016г. Составитель: Анциферова М.Б., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК». Рецензенты: Кротова Т.В., преподаватель ГБОУ СПО «ПГК», Мезенева О.В., методист ГБОУ СПО «ПГК». Методические   указания   по   выполнению   лабораторных   работ   и практических   занятий  являются   частью   основной   профессиональной образовательной программы ГБПОУ «Поволжский государственный колледж» по   специальности  СПО   150415   Сварочное  производство  и   разработаны   на основе   примерной   программы   учебной   дисциплины   «Физика»   для специальностей   среднего   профессионального   образования,   одобренной   и утвержденной   Департаментом   государственной   политики   и   нормативно­ правового   регулирования   в   сфере   образования   Минобрнауки   России   от   16 апреля 2008 года. Методические   указания   по   выполнению   лабораторных   работ   и практических занятий адресованы студентам очной и заочной форм обучения. Методические   указания   включают   в   себя   учебную   цель,   перечень образовательных результатов, заявленных во ФГОС СПО третьего поколения, задачи, обеспеченность занятия, краткие теоретические и учебно­методические материалы   по   теме,   вопросы   для   закрепления   теоретического   материала, задания для лабораторной работы или практического занятия, инструкцию по их 2 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» выполнению,   методику   анализа   полученных   результатов,   порядок   и   образец отчета о проделанной работе. МП.0730.2016  ГБОУ СПО «Поволжский  государственный колледж» СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ Лабораторная работа № 1 «Сборка электрической цепи и измерение силы  тока и напряжения» Лабораторная работа № 2 «Исследование зависимости силы тока в  проводнике от напряжения на его концах при постоянном сопротивлении» Лабораторная работа № 3 «Исследование зависимости силы тока от  сопротивления  при постоянном напряжении» Лабораторная работа № 4 «Определение ЭДС и внутреннего  сопротивления полной цепи» Лабораторная работа № 5 «Исследование последовательного соединения  проводников» Лабораторная работа № 6 «Исследование параллельного соединения  проводников» Лабораторная работа № 7 «Определение удельного сопротивления  проводника» Лабораторная работа № 8 «Измерение работы и мощности электрического  тока» Практическое занятие №1 «Исследование и расчет простейших  электрических цепей методом законов Кирхгофа» Практическое занятие №2 «Расчет электрических цепей постоянного тока  методом эквивалентных преобразований» Лабораторная работа № 9 «Исследование магнитного поля прямого  проводника и катушки с током» Лабораторная работа № 10 «Исследование намагничивания железа» 3  Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Практическое занятие № 3 «Исследование и расчет симметричных  неоднородных разветвленных магнитных цепей» Список   источников   и   литературы,   используемых   при   подготовке методических указаний ВВЕДЕНИЕ Уважаемый студент! Методические   указания   по   дисциплине   «ФИЗИКА»   по выполнению лабораторных работ и практических занятий созданы Вам в помощь для работы на занятиях, подготовки к ним, правильного составления отчетов. Приступая к выполнению лабораторной (практической) работы, Вы   должны   внимательно   прочитать   цель   и   задачи   занятия, ознакомиться   с   требованиями   к   уровню   Вашей   подготовки   в соответствии   примерной   программой   дисциплины   «ФИЗИКА»   (для общеобразовательной   подготовки),   краткими   теоретическими   и учебно­методическими материалами по теме практического занятия /лабораторной   работы,   ответить   на   вопросы   для   закрепления теоретического материала.  Все задания к лабораторной работе /практическому занятию Вы должны   выполнять   в   соответствии   с   инструкцией,   анализировать полученные в ходе занятия результаты по приведенной методике. Отчет о лабораторной работе /практическом занятии Вы должны выполнить по приведенному алгоритму, опираясь на образец. Наличие   положительной   оценки   по   лабораторным   работам /практическим   занятиям   необходимо   для   получения   зачета   по дисциплине и допуска к экзамену, поэтому, в случае отсутствия на уроке по любой причине или получения неудовлетворительной оценки за   лабораторную   работу   /практическое   занятие,   Вы   должны   найти время для ее выполнения или пересдачи. 4 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Внимание!  Если   в   процессе   подготовки   к   практическим занятиям/   лабораторным   работам   или   при   решении   задач   у   Вас возникают вопросы, разрешить которые самостоятельно не удается, необходимо обратиться к преподавателю для получения разъяснений или указаний в дни проведения дополнительных занятий.  Время   проведения   дополнительных   занятий   можно   узнать   у преподавателя или посмотреть на двери его кабинета. Желаем Вам успехов!!! РАЗДЕЛ 2 «ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ» Тема 2.1 «Постоянный ток» Лабораторная работа № 1 «Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения» Учебная цель: научиться собирать простейшую электрическую  цепь и измерять силу тока и напряжение. Учебные задачи:  1. Соблюдать   правила   по   технике   безопасности   при   выполнении лабораторных работ. 2. Научиться   навыкам   сборки   электрических   цепей   постоянного тока. 3. Уметь измерять с помощью амперметра и вольтметра силу тока и напряжение   в   простейших   электрических   цепях   постоянного тока. Образовательные результаты,  заявленные во ФГОС третьего поколения: 5 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Студент должен  уметь:   рассчитывать и измерять основные параметры простых  электрических и магнитных цепей.  Задачи лабораторной работы: 1. Повторить   теоретический   материал   по   теме   лабораторной работы. 2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала. 3. Собрать   электрическую   цепь   по   схеме,   измерить   силу   тока   и напряжение в цепи постоянного тока. 4. Оформить отчет. Обеспеченность занятия (средства обучения): 1. Технические средства обучения:  комплект мультимедийного оборудования.  низковольтная лампа на подставке;  ключ; 2. Лабораторное оборудование и инструменты:  источник питания;    амперметр;   вольтметр;   соединительные провода. 3. Рабочая тетрадь в клетку. 4. Калькулятор. 5. Ручка. 6. Карандаш простой. 7. Чертежные принадлежности: линейка. 6 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Краткие теоретические и учебно­методические материалы по теме лабораторной работы В   проводниках   может   при   определенных   условиях   возникнуть непрерывное   упорядоченное   движение   свободных   носителей электрического   заряда.  Такое движение   называется  электрическим током.  За   направление   электрического   тока   принято   направление движения  положительных  свободных   зарядов.   Для   существования электрического   тока   в   проводнике   необходимо   создать   в   нем электрическое поле.  Количественной мерой электрического тока служит сила тока I – скалярная физическая величина, равная отношению заряда Δq, переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени Δt, к этому интервалу времени: I = , где: I – сила тока, А (Ампер); ∆q – величина заряда, Кл; ∆t – время протекания заряда, с.  Прибор   для   измерения   силы   тока   называется   амперметром,   в цепь включается только последовательно. В Международной системе единиц СИ сила тока измеряется в амперах (А).  Напряжение  U  ­  физическая   величина,  равная   отношению работы А сторонних сил по перемещению заряда q к этому заряду. U= А/q, где U­ напряжение, В; А ­ работа сторонних сил, Дж Прибор для измерения напряжения называется вольтметром, в цепь включается параллельно. 7 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Если сила тока и его направление не изменяются со временем, то такой ток называется постоянным.  Вопросы для закрепления теоретического материала:  1. Как называют прибор для измерения силы тока?  2. Как включают этот прибор в цепь?  3. Определите цену деления прибора.  4. Как называют прибор для измерения напряжения?  5. Как включают этот прибор в цепь?  6. Определите цену деления прибора.  7. Как измерить напряжение на полюсах источника тока?  8. В цепь включены два амперметра. Первый амперметр показывает силу тока 0,5А.Что показывает второй амперметр?  9. Какой должна быть сила тока, проходящего через вольтметр, по сравнению с силой тока в цепи?  10. Начертите схему цепи, состоящей из приборов в лабораторной работе, для случая, когда вольтметром измеряют напряжение на полюсах источника тока. Задания для лабораторной работы: 1. Собрать   цепь,   показанную   на   рисунке   1,   и   схематически зарисовать в тетрадь. 2. Измерить показания амперметра и вольтметра, предварительно определив цену деления приборов.  Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы: 1. Откройте   тетрадь   в   клетку,   переверните   первый   лист   и расположите тетрадь в развернутом вертикальном положении. 8 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 2. Сверху отступите поля  и  четыре клетки  вниз. Запишите  тему лабораторной работы, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование. 3. Соберите   цепь   из   источника   питания,   амперметра,   лампы   и ключа, соединив все приборы последовательно. 4. К   зажимам   лампы   подключите   вольтметр   для   измерения напряжения.  5. Начертите схему цепи.  6. Замкните цепь и запишите показания амперметра и вольтметра. Рис.1 7. Укажите направление тока в цепи. 8. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради. 9. Сдайте отчет преподавателю.    Методика анализа результатов, полученных в ходе лабораторной работы: 1. Зарисовывая   цепь,   помните   о   правильном   подключении амперметра   (последовательно)   и   вольтметра   (параллельно)   в цепи. 2. Показания вольтметра и амперметра запишите в тетрадь. 3. Направление электрического тока указывайте в соответствии с полярностью вольтметра и амперметра. 4. Показания приборов округляйте до десятых долей. Образец отчета по лабораторной работе № 1 Лабораторная работа № 1  «Сборка электрической цепи и измерение силы тока и напряжения» 9 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Учебная цель:  научиться собирать простейшую электрическую цепь и измерять силу тока и напряжение. Лабораторное оборудование:                          Место для схемы  источник питания;   низковольтная лампа на подставке;  ключ;   амперметр;   вольтметр;   соединительные провода. Сила тока в цепи:  I= …..    А. Напряжение в цепи: U=……. В.   Вывод:………………………………………………………………….  Чему вы научились?  Лабораторная работа № 2 «Исследование зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах при постоянном сопротивлении» Учебная цель: установить зависимость силы тока в проводнике  от напряжения на его концах.  Учебные задачи:  1. Соблюдать   правила   по   технике   безопасности   при   выполнении лабораторных работ. 10 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 2. Научиться   навыкам   сборки   электрических   цепей   постоянного тока. 3. Выяснить,   как   зависит   сила   тока   от   напряжения   в   цепи постоянного тока. Образовательные результаты,  заявленные во ФГОС третьего поколения: Студент должен  уметь:   рассчитывать и измерять основные параметры простых  электрических и магнитных цепей. Задачи лабораторной работы: 1. Повторить теоретический материал по теме лабораторной работы. 2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала. 3. Собрать электрическую цепь, начертить схему цепи, измерить ток и напряжение   на   концах   проволочного   сопротивления,   построить график. 4. Оформить отчет. Обеспеченность занятия (средства обучения): 1. Технические средства обучения:  комплект мультимедийного оборудования. 2. Лабораторное оборудование и инструменты:  источник питания;   низковольтная лампа на подставке или проволочный  резистор;  ключ;   амперметр; 11 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж»    вольтметр;  соединительные провода. 3. Рабочая тетрадь в клетку. 4. Калькулятор. 5. Ручка. 6. Карандаш простой. 7. Чертежные принадлежности: линейка. Краткие теоретические и учебно­методические материалы по теме лабораторной работы Когда по какому­либо участку цепи протекает ток, то между силой тока   и   напряжением   для   этого   участка   существует   определенная функциональная   зависимость,   которую   называют  вольт–амперной характеристикой (см. рис.2). I 0 Рис. 2. U Для металлического проводника вольт­амперная характеристика показывает, что между I и U существует прямая пропорциональная зависимость. I = gU Коэффициент   пропорциональности   носит   название  g  – проводимость участка цепи. В 1826 году немецкий физик Георг Ом сформулировал закон. 12 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи без ЭДС прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:  I = U/R R   –   электрическое   сопротивление,   которое   характеризует противодействие   электрическому   току   в   проводнике.   Оно обусловлено   внутренним   строением   проводника   и   хаотическим движением его частиц. Вопросы для закрепления теоретического материала: 1. Для чего предназначен реостат?  2. Как на схемах электрических цепей изображают реостат?  3. Как зависит сила тока в проводнике от напряжения на концах  проводника? 4. Какой вид имеет график зависимости силы тока от напряжения?  5. При напряжении на концах участка цепи, равном 4 В, сила тока в  проводнике 0,8 А. Каким должно быть напряжение, чтобы в этом же проводнике сила тока была 0,4 А? 6. При напряжении на концах проводника 3 В сила тока в  проводнике 1 А. Какой будет сила тока в проводнике, если  напряжение на его концах увеличится до 6 В? Задания для лабораторной работы: 1. Собрать электрическую цепь, состоящую из источника питания, амперметра,   реостата,   проволочного   сопротивления   и   ключа, соединив   все   приборы   последовательно.   К   зажимам проволочного   сопротивления   подключите   вольтметр   для измерения напряжения. Начертить схему цепи. 2. При   помощи   реостата   довести   напряжение   на   зажимах проволочного  сопротивления   до  1  В,  затем   до  2  В и  до  3   В, измерить показания амперметра и вольтметра. 13 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 3. Изобразить   график   зависимости   силы   тока   в   проводнике   от напряжения на концах этого проводника. Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы: 1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по   лабораторной   работе   №   1   и   расположите   тетрадь   в развернутом вертикальном положении. 2. Сверху отступите от линии полей четыре клетки вниз. Запишите тему   лабораторной   работы   №   2,   учебную   цель,   перечислите лабораторное оборудование. 3. Начертите таблицу 1: Физическая величина Напряжение Сила тока Опыт 1 Опыт 2  Таблица 1 Опыт 3 4. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника питания, амперметра,   реостата,   проволочного   сопротивления   и   ключа, соединив   все   приборы   последовательно.   К   зажимам проволочного   сопротивления   подключите   вольтметр   для измерения напряжения. 5. Начертите схему цепи в тетрадь. 6. Замкните цепь и при помощи реостата доведите напряжение на зажимах проволочного сопротивления до 1 В , затем до 2 В и до 3 В. Каждый раз при этом измеряйте силу тока, напряжение и результаты записывайте в таблицу 1. 7. На   рисунке   изобразите   график   зависимости   силы   тока   в проводнике от напряжения на концах этого проводника.  8. На графике в условно выбранном масштабе по горизонтальной оси отложите напряжение в вольтах, а по вертикальной ­ силу тока в амперах. 14 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 9. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради. 10. Сдайте отчет преподавателю. Методика   анализа   результатов,   полученных   в   ходе лабораторной работы:  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов. 2. Для построения графика используйте масштаб: 1В=2 клетки и 1А=2 клетки. 3.  Показания приборов округляйте до десятых долей. Образец отчета по лабораторной работе № 2 Лабораторная работа № 2 «Исследование зависимости силы тока в проводнике от напряжения на его концах при постоянном сопротивлении». Учебная цель: установить зависимость силы тока в проводнике  от напряжения на его концах.  Лабораторное оборудование:  низковольтная лампа на подставке или проволочный резистор;  ключ;  источник питания;    амперметр;   вольтметр;   соединительные провода. Физическая величина Напряжение 1 15  Таблица 1 3 2 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Сила тока I,А 0 U, В 6 Вывод: после исследования цепи постоянного тока мы  определили, что сила тока и напряжение зависят друг от друга  …………………………………………………………………………………….. Лабораторная работа № 3 «Исследование зависимости силы тока от сопротивления  при постоянном напряжении» Учебная   цель:  установить   опытным   путем   зависимость   силы тока   в   электрической   цепи   от   сопротивления   при   постоянном напряжении. Учебные задачи:  1. Соблюдать   правила   по   технике   безопасности   при   выполнении лабораторных работ. 2. Научиться   навыкам   сборки   электрических   цепей   постоянного тока. 3. Выяснить,   как   зависит   сила   тока   от   сопротивления   в   цепи постоянного тока при постоянном напряжении. Образовательные результаты,  заявленные во ФГОС третьего поколения: 16 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Студент должен  уметь:   рассчитывать   и   измерять   основные   параметры   простых электрических и магнитных цепей.  Задачи лабораторной работы: 1. Повторить   теоретический   материал   по   теме   лабораторной работы. 2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала. 3. Собрать   электрическую   цепь,   начертить   схему   цепи,   измерить ток   при   постоянном   напряжении   цепи,   меняя   сопротивление резистора, построить график. 4. Оформить отчет. Обеспеченность занятия (средства обучения): 1. Технические средства обучения:  комплект мультимедийного оборудования. 2. Лабораторное оборудование и инструменты:  источник питания;   набор резисторов;   ключ;  амперметр;   вольтметр;   соединительные провода. 3. Рабочая тетрадь в клетку. 4. Калькулятор. 5. Ручка. 6. Карандаш простой. 7. Чертежные принадлежности: линейка.   17 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Краткие теоретические и учебно­методические материалы по теме лабораторной работы Когда по какому­либо участку цепи протекает ток, то между силой тока   и   напряжением   для   этого   участка   существует   определенная функциональная   зависимость,   которую   называют  вольт–амперной характеристикой (см. рис.3). I 0 Рис. 3 U Для металлического проводника вольт­амперная характеристика показывает, что между I и U существует прямая пропорциональность. I = gU Коэффициент   пропорциональности   носит   название  g  – проводимость участка цепи. В 1826 году немецкий физик Георг Ом сформулировал закон. Закон Ома для участка цепи: Сила тока на участке цепи без ЭДС прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна его сопротивлению:  I = U/R R   –   электрическое   сопротивление,   которое   характеризует   Оно противодействие   электрическому   току   в   проводнике. обусловлено   внутренним   строением   проводника   и   хаотическим движением его частиц. Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе: 18 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 1. От чего зависит сила тока в цепи? 2. Как включается в цепь: а) амперметр; б) вольтметр. Почему  именно так? 3. Каковы единицы измерения силы тока, напряжения,  сопротивления? 4. Как на опыте проверить, верное ли значение наибольшего  сопротивления указано на реостате? 5. Зарисуйте схему соединения цепи, состоящую из источника тока, сопротивления, реостата, вольтметра (подключенного к  источнику), амперметра. Укажите направление тока в цепи.  Задания для лабораторной работы: 1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис. 4.  2. Измерить силу тока в цепи, меняя сопротивление резистора при постоянном напряжении в цепи. 3. Изобразить   график   зависимости   силы   тока   в   проводнике   от сопротивления проводника. Рис. 4. 19 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:   1. В тетради для лабораторных работ переверните лист с отчетом по   лабораторной   работе   №   2   и   расположите   тетрадь   в развернутом вертикальном положении. 2. Сверху   отступите   поля,   и   после   полей   ­   четыре   клетки   вниз. Запишите тему лабораторной работы, учебную цель, перечислите лабораторное оборудование. 3. Зарисуйте таблицу 2: Физическая величина Сопротивление R, Ом Сила тока I, А Опыт 1 Опыт 2  Таблица 2 Опыт 3 4. Соберите электрическую цепь по схеме на рис. 4, включив в нее резистор сопротивлением 1 Ом.  5. Зарисуйте схему электрической цепи.  6. Измерьте силу тока в цепи, меняя сопротивление резистора при постоянном напряжении в цепи. 7. Повторите опыт дважды с резистором сопротивлением 2 Ом и 4 Ом, каждый раз устанавливая при помощи реостата напряжение 2 В. 8. Результаты измерений занесите в таблицу 2.  9. Поддерживайте постоянное значение напряжения: U = 2 В. 10. Изобразите   график   зависимости   силы   тока   в   проводнике   от сопротивления проводника. 11. На графике в условно­выбранном масштабе по горизонтальной оси отложите сопротивление в омах, а по вертикальной ­ силу тока в амперах. 12. Запишите вывод, отступив четыре клетки вверх от нижнего поля тетради. 13. Сдайте отчет преподавателю. 20 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Методика анализа результатов,  полученных в ходе лабораторной работы: 1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов. 2. Для построения графика используйте масштаб: 1 Ом = 2 клетки и 1 А = 2 клетки. 3. Показания приборов округляйте до десятых долей. 4. График и таблица рисуется карандашом. Образец отчета по лабораторной работе № 3 Лабораторная работа № 3  «Исследование зависимости силы тока от сопротивления  при постоянном напряжении» Учебная цель: установить опытным путем зависимость силы  тока в электрической цепи от сопротивления при постоянном напряжении. Лабораторное оборудование:  набор сопротивлений;  ключ;  источник питания;    амперметр;   вольтметр;   соединительные провода.  Таблица 2  21 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Физическая величина Сопротивление R,Ом Сила тока I, А 1 2 3 Вывод: после исследования цепи постоянного тока мы  определили, что сила тока и сопротивление зависят друг от друга  ……………………………………………………………………………………… … «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления полной цепи» Лабораторная работа № 4 Учебная   цель:  исследовать   и   рассчитать   ЭДС   и   внутреннее сопротивление полной цепи постоянного тока. Учебные задачи:  1. Соблюдать   правила   по   технике   безопасности   при   выполнении лабораторных работ. 2. Научиться   навыкам   сборки   электрических   цепей   постоянного тока. 3. Уметь рассчитывать основные величины в полной электрической цепи. 22 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Образовательные результаты,  заявленные во ФГОС третьего поколения: Студент должен  уметь:   рассчитывать и измерять основные параметры простых  электрических и магнитных цепей.  Задачи лабораторной работы: 1. Повторить   теоретический   материал   по   теме   лабораторной работы. 2. Ответить на вопросы для закрепления теоретического материала. 3. Собрать   электрическую   цепь,   начертить   схему   цепи,   измерить ток в цепи, меняя сопротивление резистора. 4. Оформить отчет. Обеспеченность занятия (средства обучения): 1. Технические средства обучения:  комплект мультимедийного оборудования. 2. Лабораторное оборудование и инструменты:  источник питания;   набор резисторов;  реостат ползунковый;   амперметр;   вольтметр;   соединительные провода.  ключ; 3. Рабочая тетрадь в клетку. 4. Калькулятор. 5. Ручка. 6. Карандаш простой. 7. Чертежные принадлежности: линейка. 23 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Краткие теоретические и учебно­методические материалы по теме лабораторной работы Для получения электрического тока в проводнике необходимо создать   и   поддерживать   на   его   концах   разность   потенциалов (напряжение).   Для   этого   используют   источник   тока.   Разность потенциалов   на   полюсах   источника   тока   образуется   вследствие разделения   зарядов.   Работу   по   разделению   зарядов   выполняют сторонние (неэлектрического происхождения) силы. При разомкнутой цепи энергия, затраченная в процессе работы сторонних   сил,   превращается   в   энергию   источника   тока.   При замыкании электрической цепи запасенная в источнике тока энергия расходуется   на   работу   по   перемещению   зарядов   во   внешней   и внутренней   частях   цепи   с   сопротивлениями   соответственно   R (сопротивление   всей   цепи   –   внешнее)   и   r   (сопротивление   самого источника – внутреннее). Величина,   численно   равная   работе,   которую   совершают сторонние   силы   при   перемещении   единичного   заряда   внутри источника   тока,   называется  электродвижущей   силой  (ЭДС) источника тока  :ε В системе СИ ЭДС выражается в вольтах (В). Электродвижущую силу и внутреннее сопротивление источника тока можно определить экспериментальным путем. Вопросы для закрепления теоретического материала к лабораторной работе: 1. Какова физическая суть электрического сопротивления? 2. Какова роль источника тока в электрической цепи? 24 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 3. Каков физический смысл ЭДС?  4. Запишите   формулы   ЭДС   и   напряжения   постоянного   тока. Объясните, в чем различие этих величин? 5. От чего зависит напряжение на зажимах источника тока? Задания для лабораторной работы: Вариант 1 (Примечание: лабораторная работа рассчитана на 4 часа,  поэтому предлагается два варианта заданий) 1. Собрать электрическую цепь по схеме на рис. 5.  2. Измерить   силу   тока   в   цепи,   меняя А сопротивление резистора в цепи. 3. Решить   систему   уравнений   и   найти внутреннего значения   ЭДС   и   сопротивления полной цепи.      Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы:  1. Определите цену деления шкалы амперметра. Рис.5 25 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 2. В   тетради   для   лабораторных   работ   запишите   название лабораторной   работы,   цель   работы,   оборудование,   зарисуйте схему цепи. 3. Составьте электрическую цепь по схеме, изображенной на рис. 5, установив в цепи резистор с известным сопротивлением. 4.  Замкните ключ и снимите показания амперметра. 5.   Разомкните   ключ.   Замените   резистор   на   другой   резистор. Замкните цепь и вновь снимите показания амперметра. 6. Опыт (п. 4) повторите с третьим резистором. 7. Результаты измерений подставьте в уравнение: Для решения составим системы уравнений: После решения систем уравнений получаем: 8. Определите среднее значения найденных величин rср. и εср. 9. Определите относительную погрешность методом среднего  арифметического. 10. Результаты измерений, вычислений занесите в таблицу 3.  Таблица 3 26 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж»   е и н е л в и т о р п о С м О   , R   , а р о т с и з е р А   , I   , а к о т   а л и С   е е н н е р т у н В м О   , r   , е и н е л в и т о р п о с В   , ε   , С Д Э   е и н е ч а н з   е е н д е р С   о г е н н е р т у н в м О   , r   ,   е и н е ч а н з   е е н д е р С В   , . р с ε   , С Д Э   , я и н е л в и т о р п о с   ь т с о н ш е р г о п   о г е н н е р т у н в   я а н ь л е т и с о н т О р с r / r  =  а т ы п о №   1. 2. 3.   ,   С Д Э ь т с о н ш е р г о п   я а н ь л е т и с о н т О / р с ε ε  =  Вариант 2 я и н е л в и т о р п о с Инструкция и порядок выполнения лабораторной работы: 1. Определите цену деления шкалы измерительных приборов. 2. Составьте   электрическую   цепь   по   схеме,   изображенной   на рисунке 6. 3. После проверки цепи преподавателем замкните ключ и, пользуясь реостатом, установите силу тока, соответствующую нескольким деления шкалы амперметра. 4. Опыт   повторите   2­3   раза,   изменяя   сопротивление   цепи   при помощи реостата. 5. Результаты измерений подставьте в уравнение  V А Рис. 6 Для решения составим системы уравнений: 27 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» После решения систем уравнений получаем: 6. Вычислите средние значения найденных величин rср. и εср. 7. Определите относительную погрешность методом среднего  арифметического. 8. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу 4.  Таблица 4   ,   С Д Э ь т с о н ш е р г о п / р с ε ε  =    я а н ь л е т и с о н т О а т ы п о №   А   , I   , а к о т   а л и С   ,   а н   е и н е ж я р п а Н   и п е ц и т с а ч й е н ш е н в     е е н н е р т у н В м О   , r   , е и н е л в и т о р п о с В   , ε   , С Д Э   е и н е ч а н з   е е н д е р С   о г е н н е р т у н в м О   , r   , я и н е л в и т о р п о с   е и н е ч а н з   е е н д е р С В   , . р с ε   , С Д Э   , В U 1. 2. 3. 9. Запишите вывод. 10. Сдайте отчет преподавателю.   я а н ь л е т и с о н т   О , я и н е л в и т о р п о с   ь т с о н ш е р г о п   о г е н н е р т у н в р с r / r  =  Методика   анализа   результатов,   полученных   в   ходе лабораторной работы:  1. При сборке цепи помните о полярности подключения приборов. 2. Показания приборов округляйте до десятых долей. 3. Таблицу и схему рисуйте карандашом. 28 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» 4. При   работе   с   аккумуляторами   необходимо   учитывать,   что   их внутреннее   сопротивление   очень   мало.   Поэтому   лучше   брать несколько таких источников тока и составить из них батарею. 5. Работу удобно выполнять, используя в качестве источника тока батарейку карманного фонаря. Рис.9 Образец отчета по лабораторной работе № 4  «Определение ЭДС и внутреннего сопротивления полной цепи» Лабораторная работа № 4 Учебная цель: исследовать и рассчитать ЭДС и внутреннее  сопротивление полной цепи постоянного тока. Лабораторное оборудование:  набор сопротивлений;  реостат ползунковый;  ключ;  источник питания;     амперметр;   вольтметр;   соединительные провода Вариант 1  Таблица 3 29 Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж»   я а н ь л е т и с о н т О   ь т с о н ш е р г о п   о г е н н е р т у н в   ,   С Д Э ь т с о н ш е р г о п / р с ε ε  =    я а н ь л е т и с о н т О а т ы п о №   1. 2. 3.   е и н е л в и т о р п о С м О   , R   , а р о т с и з е р А   , I   , а к о т   а л и С м О   е е н н е р т у н В   , r   , е и н е л в и т о р п о с В   , ε   , С Д Э   е и н е ч а н з   е е н д е р С   о г е н н е р т у н в м О   , r   , , С Д Э   е и н е ч а н з   е е н д е р С В   , . р с ε я и н е л в и т о р п о с После решения систем уравнений получаем: Вариант 2   е и н е ч а н з   е е н д е р С В   , . р с ε   , С Д Э А   , I   , а к о т   а л и С V а т ы п о №   1. 2. 3. А   ,   а н   е и н е ж я р п а Н   и п е ц и т с а ч й е н ш е н в   м О   е е н н е р т у н В   , r   , е и н е л в и т о р п о с В   , ε   , С Д Э   е и н е ч а н з   е е н д е р С   о г е н н е р т у н в В   , U м О   , r   , я и н е л в и т о р п о с 30 р с r / r  =    , я и н е л в и т о р п о с А   я а н ь л е т и с о н   , т я О и н е л в и т о р п о с   ,  Таблица 4    С Д Э ь т с о н ш е р г о п / р с ε ε  =    я а н ь л е т и с о н т О   ь т с о н ш е р г о п   о г е н н е р т у н в р с r / r  =  Государственное бюджетное образовательное учреждение  среднего профессионального образования «Поволжский государственный колледж» Вывод: мы научились навыкам работы по расчету  ………………………………………………………………………………….. «Исследование последовательного соединения проводников» Лабораторная работа № 5 Учебная цель: исследование и расчет последовательного  соединения проводников. Учебные задачи:  1. Соблюдать   правила   по   технике   безопасности   при   выполнении лабораторных работ. 2. Научиться   навыкам   сборки   электрических   цепей   постоянного тока. 3. Уметь рассчитывать основные величины в электрической цепи. 4. Уметь   измерять   основные   параметры   постоянного   тока   при последовательном соединении резисторов. Образовательные результаты,  заявленные во ФГОС третьего поколения: Студент должен  уметь:   рассчитывать и измерять основные параметры простых  электрических и магнитных цепей. 31