XII. Вътрешнопредметни връзки:
1. предшестващи:
-знанията за измервателните единици на електрическите величини ток, напрежение и съпротивление;
-знания за електрически проводник и изолатор;
-познанията за градивните елементи в електротехниката;
-изградените умения за прецизност и точност при изпълнение на поставените задачи.
2. перспективни
-придобитите знания и умения ще са необходими при изучаването на следващия раздел „Измерване на основни величини ”.
XIII. Междупредметни връзки: Математика, Физика и астрономия, Градивни елементи и Електротехника.
XIV. Очаквани резултати:
Учениците да:
1. знаят основните изисквания за безопасна работа с различните елементи и уреди;
2. знаят видовете измервателни системи и приложението им в измервателните уреди;
3. знаят характеристиките на използваните измервателни уреди и да могат да ги ползват.
XV. Място на провеждане: специализиран кабинет
Ход на урока:
Предварителна подготовка: проверяват се готовността на класа за работа, отсъстващите ученици, наличието на необходимите уреди, учебни макети, проводници с бананчета, компютри с интернет, оформя се е-дневник. С уводен инструктаж учителят запознава учениците с вида и условията на предстоящата им работа за часа.
Актуализация
Проверка на опорни знания.
Фронтална беседа с основни въпроси какво е и в какви единици се измерва:
1 електрически ток,
2 напрежение и
3 съпротивление
4 основни и производни ( кратни и дробни) мерни единици;
След формулиране на определения, при необходимост с помощта на учителя, се преминава към усвояване на новите знания.
Усвояване на нови знания
Общи сведения за измервателните системи и уреди
Ще се съсредоточим и конкретизираме върху измервания на електрическите величини напрежение, ток и съпротивление и уредите, с които се правят.
Електрическото напрежение се отбелязва с буква U и се измерва във волт [V] чрез волтметър. Електрическият ток се отбелязва с буква I и се измерва в ампер [А] чрез амперметър. Електрическото съпротивление се отбелязва с буква R и се измерва в ом [Ω] чрез омметър.
У нас е въведена Международна система измервателни единици СИ (SI). В тази система има 7 основни (независими) единици, които се установяват независимо от големината на другите единици. Останалите единици се наричат производни – с помощта на определени математически зависимости могат да бъдат изразени чрез основните единици.
За всички единици чрез умножение или деление на числото 10 на определена степен се получават по-големи (кратни) или по-малки (дробни) измервателни единици:
Множител
|
представка
|
означение
|
109
|
гига
|
G
|
106
|
мега
|
М
|
103
|
кило
|
k
|
10-3
|
мили
|
m
|
10-6
|
микро
|
µ
|
10-9
|
нано
|
n
|
10-12
|
пико
|
p
|
Според показващото устройство или начина на отчитане на уредите за непосредствена оценка също могат да се оформят две групи:
-аналогови или стрелкови – измерваната величина се отчита чрез отклонението на стрелка върху скала. За сметка на енергията на магнитно или електрическо поле, което ни е познато от физически закони и явления, подвижната част със стрелка се премества спрямо неподвижна част до установяване в състояние, съответсващо на измерваната величина;
-цифрови - измерваната величина се отчита чрез цифров дисплей в резултат на електрически зависимости и обработки, без да се използват движещи се механични части.
Според броя и на вида на измерваната величина отново могат да се дефинират две групи:
-уред за измерване на една електрическа величина – например волтметър;
-комбинирани уреди (или още мултицет) – за измерване на повече от една електрическа величина, най-често напрежение, ток и съпротивление. В съвременните цифрови мултицети има вградени допълнителни възможности като измерване на температура, проверка на диоди и др.
Аналогови измервателни системи и уреди
Магнитоелектрическа система
|
Магнитоелектрическата система се състои (обикновено) от неподвижен магнит и подвижна бобина, разположена между полюсите на магнита. Протичащият през бобината ток взаимодейства с магнитното поле и създава въртящ момент, който отклонява закрепената на една ос с бобината стрелка.
|
Основно приложение намира в конструирането на амперметри и волтметри за постоянен ток. За да може да измерва променливи ток и напрежение трябва да се добави изправителна група, която поражда допълнителна грешка и влошава точността на уреда.
Графично означение на магнитоелектрическата система:
2.2Електромагнитна система
|
Електромагнитната система се състои от бобина, в чиято вътрешност токът създава магнитно поле, а то привлича котва от пермалой и създава въртящ момент за стрелката. Системата е проста като конструкция. Скалата е неравномерна, като в началото е сгъстена.
|
Основно приложение намира в конструирането на амперметри и волтметри както за постоянен ток, така и за променлив.
Графично означение на електромагнитна система:
|
Уред с електромагнитна система
|
2.3Електродинамична система
|
Електродинамичната система използва взаимодействието на магнитните потоци на две бобини, през които протича ток.
|
Основно приложение намира в конструирането на ватметри – двете вериги на тока правят от системата умножител.
Графично означение на електродинамична система:
|
Уред с електродинамична система
|
2.4Индукционна система система
|
Графично означение на индукционна система.
|
Индукционната система се характеризира с взаимодействието на променливи магнитни потоци и вихрови токове, създадени от тях в електропроводим елемент. Предназначени са само за поменлив ток. Основно приложение намира в конструирането на електромери в близкото минало.
Цифрови измервателни системи и уреди
Съвременните масово разпространени измервателни уреди са цифрови. Това означава:
-показанията са съвкупност от цифри на дисплей, като цифрите са от десетичната бройна система, което улеснява отчитането;
-в уредите се извършва преобразуване на непрекъснати (аналогови) величини в прекъснати (дискретни), които след това се представят с двоични числа.
Съвременните цифрови уреди осигуряват голяма точност, надеждни са, имат вградена защита, има и модели с автоматично превключване на обхватите.
3.1 Цифров уред (физичеси съществуващ)
Въпреки различните конструкции и външно оформление, всички имат следните елементи: цифров дисплей обикновено най-горе, превключвател – обикновено позициониран в средата на уреда и три или четири букси най-долу обикновено.
Дисплей
Повечето съвременни уреди визуализират резултат от измерванията чрез три цифри и десетична точка. Възможно е да има и знак – пред цифрите. Също така повечето съвременни уреди извеждат на дисплея и допълнителна информация например знак на батерия като информация за необходимост от замяна на батерията. В описанието на уреда, подготвено от производителя и придружаващо уреда, може да се намери пълна информация.
Превключвател
Обикновено заема централно място, оформено е като ръкохватка с репер и е възможно да се движи в пълен кръг. Около този превключвател са разположени надписите на различните сектори и обхвати:
-за постоянно напрежение, означен с V и DC или и обхвати 2mV, 200mV, 2V, 200V например;
-за променливо напрежение, означен с V и AC или ~ и обхвати 200V и 600V например;
-за постоянeн ток, означен с А и DC или и обхвати 2mА, 200mА, 10А например;
-за променлив ток, означен с А и AC или ~ - този сектор може и да го няма в най-евтините уреди;
-за съпротивление, означен с Ω и обхвати 200, 2к, 200к и 2М например.
Означенията DC и AC идват от английски и означават DC (Direkt Current) - постоянен ток и AC (Alternating Current) – променлив ток.
Възможно е да има и допълнителни възможности като проверка на диоди, измерване на температура и др. Пълна информация за възможностите на конкретния уред, включително и грешката на уреда, може да се намери в описанието му.
Букси
Най-долу хоризонтално обикновено, но е възможно и вертикално в дясно долу, са разположени букси с надписи. Предназначението им е към тях чрез свързващи проводници или сонди да се включи уреда за измерване на конкретната величина.
-букса COM – обикновено разположена в средата и обща за всички измервания, обикновено включваме в нея черния проводник;
-букса V Ω mA - обикновено разположена в дясно от букса COM, в нея включваме червения проводник и е предназначена за измерване на напрежение, съпротивление и ток в mA. При това за обхват 200mA има вграден предпазител със стояема нишка като допълнителна предпазна мярка срещу повреждане на уреда.
-букса 10A - обикновено разположена в ляво от букса COM, в нея включваме червения проводник и е предназначена единствено и само за измерване на ток до 10A. В по-новите уреди и тук има допълнителен предпазител със стопяема нишка.
3.2 виртуален в Тинкеркад
|
В Тинкеркад можем само да указваме вида на измерваната величина. Летящото меню за избор се получава след клик с ляв бутон на мишката върху уреда. За да стартираме процеса на измерване трябва да натиснем бутон „Start Simulation“.
|
Регулируем токоизправител
Като източник на напрежение ще ползваме различни батерийки и регулируем токоизправител, който в схемите ще отбелязваме като ТЕС – токоизправител електронен стабилизиран.
4.1 физичеси съществуващ токоизправител
|
На лицевия панел виждаме контролни измервателни уреди, потенциометри за грубо и фино регулиране на ток и напрежение със съответната светлинна индикация, изходни букси и бутон за включване и изключване.
|
4.2 виртуален в Тинкеркад
|
На лицевия панел виждаме контролни измервателни уреди, потенциометри за регулиране на ток и напрежение със съответната светлинна индикация, изходни букси и бутон за включване и изключване. Допълнителното летящо меню се получава след клик на мишката върху токоизправителя. Напрежение на изходните клеми се получава след като натиснем бутон „Start Simulation“.
|
Експериментална платка (бредборд)
5.1 физически съществуваща
|
Платка с отворчета, в които поставяме крачетата на елементите. Принципно има две хоризонтални шини (в случая в червено и синьо) електрически свързани и предвидени за захранване на платката. Във вертикална посока групичките са от 5 отворчета, също електрически свързани. Предлагат се платки с различна геометрия, различно групирани и свързани отворчета, различен брой отворчета и с възможност за модулно включване.
|
5.2 виртуална в Тинкеркад
|
Изключително точно съответстваща на реално съществуващата платка с отворчета, в които поставяме крачетата на елементите. Принципно има две вертикални шини (в случая в червено и черно) електрически свързани и предвидени за захранване на платката. В хоризонтална посока групичките са от 5 отворчета, също електрически свързани. В библиотеката на Тинкеркад се предлагат платки с различна геометрия, различно групирани и свързани отворчета.
|
6 Задача за домашна работа: Всеки ученик да се запознае внимателно с възможностите на своя уред: какви величини може да измерва, какви обхвати има, как се включват проводниците в буксите на уреда. При липса на собствен уред да се запише модел и марка на някой от наличните уреди в работилницата и да се намери информация за него в интернет. Да се подготви да представи уреда си пред останалите ученици.
Учителят запознава учениците с критериите за оценка:
а) пълнота в представянето на своя уред;
б) точност, изчерпателност и прецизност при говоренето и използването на технически термини;
Учителят извършва оценка в началото на следващото занятие след като учениците представят своите уреди. Заедно с учениците учителят прави анализ на представените уреди, разликите между тях, посочва допуснатите грешки и поставя оценки.
Сподели с приятели: |