Творческая студенческая лаборатория.
элективный курс по физике по теме

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СВЕРДЛОВСКОЙ ОБЛАСТИ

ГБОУ СПО СО «ПЕРВОУРАЛЬСКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

РАБОЧАЯ ПРОГРАММа ФАКУЛЬТАТИВА

Творческая студенческая лаборатория

ПЕРВОУРАЛЬСК

2010 г.

Рабочая программа факультатива разработана на основе федерального компонента государственного  стандарта общего образования (Приказ Минобразования России от 5.03.04  №  1089) , регионального компонента  среднего (полного) общего образования (Постановление Правительства  от 17.01.06 № 15-ПП), примерной программы примерной программы учебной дисциплины ФИЗИКА для профессий начального профессионального образования (автор Пентин А. Ю. , ФГУ «ФИРО» Минобрнауки, 2008).

Разработчик:

Кузнецова А.В., преподаватель II категории

Ф.И.О., ученая степень, звание, должность

Согласовано

Цикловой комиссией

протокол № _______

от «___»________2010г.

Утверждено

Методическим советом

протокол № _________

от «___»_________2010г.

1. паспорт РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ факультатива

Творческая студенческая лаборатория

1.1. Область применения рабочей программы

Рабочая программа факультатива является дополнением (углублением) рабочей программы учебной дисциплины «Физика» для специальностей НПО.

1.2. Место факультатива в структуре основной профессиональной образовательной программы:

Факультатив «Творческая студенческая лаборатория» является углубляющим дополнением дисциплины «Физика», предназначенным  для освоения проектной технологии студентами  НПО.

1.3. Цели и задачи факультатива – требования к результатам освоения учебной дисциплины:

Изучение факультатива направлено на достижение следующих целей:

• освоение знаний  о лабораторном эксперименте как методе научного познания;
• овладение умениями  планировать проектную деятельность, выявлять на основе экспериментальных данных эмпирические зависимости; описывать и обобщать результаты эксперимента, анализировать полученные данные; делать вывод; презентовать результаты проектной деятельности.

В результате освоения факультатива обучающийся должен:

знать/понимать:

• смысл понятий: проект; лабораторный эксперимент,  учебная проблема, гипотеза;
• практическое применение: электроизмерительных приборов, трансформаторов, диодов, транзисторов, тиристоров, выпрямителей, усилителей, цифровых интегральных микросхем;

уметь:

• планировать проектную деятельность;
• выдвигать гипотезы;
• выполнять лабораторный эксперимент;
• делать выводы на основе экспериментальных данных;
• презентовать результаты проектной деятельности

Работа над проектом предполагает выполнение студентами лабораторных работ с учётом выбранной темы.

1.3. Рекомендуемое количество часов на освоение рабочей программы факультатива:

     максимальной учебной нагрузки обучающегося  48 часов, в том числе:

обязательной аудиторной учебной нагрузки обучающегося 40 часов;

самостоятельной работы обучающегося  8 часов.

2. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ФАКУЛЬТАТИВА

2.1. Объем факультатива и виды учебной работы

2.2. Тематический план и содержание факультатива                            Творческая студенческая лаборатория

3. условия реализации факультатива

3.1. Требования к минимальному материально-техническому обеспечению

Реализация факультатива требует наличия лаборатории по физике;

Технические средства обучения: компьютер, аудиторная доска.

Оборудование лаборатории и рабочих мест лаборатории: 

ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Щит для электроснабжения  

Лотки для хранения оборудования

Источники постоянного и переменного тока (4В, 2А)

Батарейный источник питания

Тематические наборы

Наборы по электричеству

Отдельные приборы и дополнительное оборудование

Катушка – моток

Ключи замыкания тока

Комплекты проводов соединительных

Набор прямых и дугообразных магнитов

Микроамперметры

Мультиметры цифровые

 Наборы резисторов проволочные

 Реохорды

 Набор полупроводников

 Реостаты ползунковые

Батарея конденсаторов

 Набор по радиотехнике

 Источник питания для практикума

Набор электроизмерительных приборов постоянного тока

ТЕМАТИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКТЫ, НАБОРЫ И ОТДЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

 Комплект для практикума по электродинамике

Трансформатор разборный

Электронные конструкторы

Приборы и принадлежности общего назначения:

Комплект электроснабжения кабинета физики  

Источник постоянного и переменного напряжения

Осциллограф

Комплект соединительных проводов

Комплект инструментов и расходных материалов

Измерительные приборы 

Мультиметр цифровой универсальный

Амперметр стрелочный  

Вольтметр стрелочный  

Тематические наборы

Набор для исследования тока в полупроводниках и их технического применения

Источник высокого напряжения

Набор выключателей и переключателей

Трансформатор универсальный

Катушка дроссельная

Батарея конденсаторов

ОБОРУДОВАНИЕ ЛАБОРАТОРНЫХ СТЕНДОВ

Состав комплекта минимодулей:

Диод выпрямительный IN4007

Диод Шоттки IN5819

Стабилитрон КС147А

Двуханодный стабтлитрон КС162А

Светодиод L5013+КС133А

Резистор С2-33 1Ом

Резистор С2-33 10Ом

Резистор С2-33 22Ом

Резистор С2-33 47Ом

Резистор С2-33 68Ом

Резистор С2-33 82Ом

Резистор С2-33 100Ом

Резистор С2-33 120Ом

Резистор С2-33 150Ом

Резистор С2-33 330Ом

Резистор С2-33 680Ом

Резистор С2-33 1кОм

Резистор С2-33 1,5кОм

Резистор С2-33 10кОм

Резистор С2-33 200кОм

Резистор переключаемый 10…470 Ом

Потенциометр ППБ-2А-150 Ом

Потенциометр ППБ-2А-2,2 кОм

Потенциометр ППБ-2А-10 кОм

Конденсатор NP-22 мкФx35В

Конденсатор NP-220 мкФx25В

Конденсатор 0,1 мкФ

Конденсатор 1 мкФ

Конденсатор 10 мкФ

Конденсатор переключаемый 0…70 мкФ

МикросхемаК140УД608

ТранзисторВС639

ТиристорС106М1
Диодный мост RS407

Логическая микросхема К155ЛА3

Дроссель 70 мГн

Катушка 20 мГн

Трансформатор 12,6 В /6,3 В

Нелинейный элемент АЛ106А+КС162А

Тумблер МТ1-1

Лампа накаливания СМН 9В, 0,05А

3.2. Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

[1] Человек и информация. Информационно-библиографическое обеспечение учебной деятельности: Учеб. пособие для основной и сред. шк./ М.В. Ивашина, А.Г. Гейн, О.В. Брюхова и др. – Екатеринбург: Центр «Учебная книга», 2007

[2] Касьянов В.А. Физика 10 кл. Учебник для общеобразовательных учреждений- М: Дрофа, 2003

[3]  Касьянов В.А. Физика 11 кл. Учебник для общеобразовательных учреждений- М: Дрофа, 2004 

Комплекты пособий по лабораторному эксперименту:

[4]  Шахмаев Н.М.и др. Физический эксперимент в средней школе.- М .:Просвещение,  1991

[5] Прошин В.М. Лабораторно - практические работы по электротехнике: учеб. пособие для нач. проф. образования.- М: Издательский центр «Академия», 2007 

Справочные пособия:    

[6] Енохович А.С. Справочник по физике- М.: Просвещение, 1990

[7] Трофимова Т.И. Физика в таблицах и формулах: учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования. – М.: Издательский центр «Академия», 2008

Литература для преподавателя:

[8] Новые педагогические и информационные технологии в системе образования: Учеб. пособие для студ. пед. вузов и системы повыш. квалиф. пед. кадров/ Е.С. Полат, М.Ю. Бухаркина, М.В. Моисеева, А.П. Петров. – М.: Издательский центр «Академия», 2001

[9] Инновации в системе начального профессионального образования: Информационные технологии и современные средства обучения: Х Областная научно-практическая конференция: Тезисы докладов и сообщений/ Отв. за вып. Л.В. Котовская ГУ ОиН Челяб. ИРПО. – Челябинск, 2004

[10] Бородянко В.Н., Гельман М.В. Электрические цепи и основы электроники: Методические указания к проведению лабораторных работ на минимодульном стенде «Электрические цепи и основы электроники». – Челябинск: ЮУрГУ, 2007

4. Контроль и оценка результатов освоения факультатива

Контроль и оценка осуществляется преподавателем на различных этапах проектной деятельности: постановка задачи, планирование деятельности, сбор экспериментальных данных (выполнение лабораторного эксперимента), анализ результатов, презентация проекта:

Разработчик:         

ГБОУ СПО СО «ПМК»            преподаватель                      А.В. Кузнецова            
             

   (место работы)                        (занимаемая должность)                (инициалы, фамилия)

Эксперты:

____________________            ___________________          _________________________

    (место работы)                         (занимаемая должность)              (инициалы, фамилия)

____________________            ___________________          _________________________

   (место работы)                           (занимаемая должность)             (инициалы, фамилия)

Приложение.

Лабораторная работа  № 1.

«Электроизмерительные приборы и измерения».

Цель работы: Изучение электроизмерительных приборов, используемых в лабораторных работах.

Получение представлений о характеристиках стрелочных измерительных приборов. Получение навыков работы с цифровыми измерительными приборами.

Оборудование: Лабораторный стенд, четыре резистора, соединительные провода.

Ход работы.

1) Изучение паспортных характеристик стрелочных электроизмерительных приборов.

Для этого внимательно рассмотрите лицевые панели стрелочных амперметров и заполните таблицу 1:  

2) Построить график зависимости относительной погрешности измерения от измеряемой величины для миллиамперметра переменного тока:                                                                                                                                                                  

δ,%                                                                                                                                                                      

8

6

4

2

0            20          40          60          80           100   I,мА

3) Ознакомиться с лицевой панелью мультиметра. Подготовьте мультиметр для измерения постоянного напряжения. Включить источник постоянного напряжения. Измерить значения выходных напряжений на клеммах «+5В», «+12В» и «-12В» относительно общей клеммы. Результаты измерений занесите в таблицу 2:

4) Подготовьте мультиметр для измерения переменного напряжения. Включить источник переменного напряжения. Измерить значения выходных напряжений на клеммах «А», «В», «С», «А-В», «В-С», «С- А». Результаты измерений занесите в таблицу 2:

5) Подготовьте мультиметр для измерения сопротивлений резисторов. Измерить значения сопротивлений резисторов. Результаты измерений занесите в таблицу 3:

4) Сделайте вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что такое предел измерения?
2. Как определяется цена деления прибора?
3. Что такое абсолютная и относительная погрешности измерения?
4. Что характеризует класс точности прибора?
5. В какой части шкалы измерения точнее и почему?

Лабораторная работа № 2

«Простейшие цепи постоянного тока».

Цель: Получение навыков сборки простых электрических цепей, включения в цепь измерительных приборов. Научиться измерять токи и напряжения, убедиться в соблюдении закона Ома в электрической цепи.

Оборудование: лабораторный стенд, резисторы 22, 68, 82 и 100 Ом, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь с последовательным соединением резисторов. В качестве амперметров использовать стрелочные приборы с пределом 100 мА. В качестве вольтметра -  мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. Измерить ток в цепи,    напряжение на входе и напряжение на резисторах. Результаты измерений занести в таблицу 1.

+5 В                                                                                                            

                                                                                                                              .

2) Собрать цепь с параллельным соединением резисторов. В качестве амперметра использовать мультиметр в режиме измерения постоянного тока. Измерить напряжение и токи на всех участках цепи.                                                                                            

+5 В                                                                                                                                                                                                                                

Результаты измерений занести в таблицу 1:

3) Проверить выполнение баланса мощностей: U* I = I12* R1 + I2 2 * R2

4) Рассчитать относительные погрешности измерения токов  I1 и I2 стрелочными амперметрами. Результаты расчёта занести  в таблицу 2:

5) Сделать вывод о выполнении закона Ома в цепях постоянного тока.

Контрольные вопросы:

1. Как по показаниям амперметра и вольтметра можно определить величину сопротивления участка цепи постоянного тока и потребляемую им мощность?

2. Как определить величину эквивалентного сопротивления при последовательном соединении резисторов?

3. Как определить величину эквивалентного сопротивления при параллельном соединении резисторов?

4. В чём заключается баланс мощностей   в цепи постоянного тока?      

Лабораторная работа № 3.

«Разветвлённая цепь постоянного тока».

Цель: Получение навыков сборки электрических цепей, измерений токов и напряжений на отдельных участках, научится применять закон Ома в графическом виде.

Оборудование: лабораторный стенд, резисторы 22, 47 и 82 Ом, потенциометр 150 Ом.

Ход работы.

1) Собрать цепь со смешанным соединением резисторов. В качестве А1 использовать мультиметр в режиме измерения постоянного тока, в  качестве V использовать мультиметр в режиме измерения постоянного напряжения. 

2) Плавно изменяя величину входного напряжения с помощью потенциометра,   измерить значения напряжения и токов на всех участках цепи при трёх значениях входного напряжения.

+5В                                                                                                        

Результаты измерений занести  в таблицу 1:

3) По результатам измерений построить ВАХ резисторов R1, R2, R3 и всей цепи.  

   I, мА                                                                                                            

80

60                                                                                                    

40

20

    0                 1                2                3                4               U, В  

4) Вычислить сопротивления резисторов R1, R2, R3 и всей цепи. Заполните таблицу 2.

5) Сделать вывод о возможности применения закона Ома в графической форме.

Контрольные вопросы:

1. Как с помощью амперметра и вольтметра определить сопротивление участка цепи?
2. Как  определить эквивалентное сопротивление исследуемой цепи?

Лабораторная работа № 4.

«Сложная цепь постоянного тока».

Цель: Экспериментальная проверка результатов аналитического расчёта электрической цепи с двумя источниками питания.

Оборудование: лабораторный стенд, два тумблера, резисторы 10, 47 и 120 Ом.

Ход работы.

1) Собрать цепь. В качестве амперметров использовать два стрелочных амперметра и мультиметр в режим измерения постоянного тока, для измерения напряжения использовать мультиметр в режим измерения постоянного напряжения, в качестве источников питания Е1 и Е2 использовать источники постоянного

напряжения +5В и +12В соответственно. 

2) При разомкнутых ключах измерить ЭДС источников  питания. Замкнуть ключи и измерить токи I1, I2 и I3. Полагая, φа = 0, измерить мультиметром в режиме измерения постоянного напряжения потенциалы точек b,с и d. Результаты занести в таблицу1.

                                       с

        10                                                                                          47                  120    

             b                                              d

                                   а

Таблица  1.

3) По результатам измерений вычислить напряжения U1 и  U2  на зажимах источника при замкнутых ключах, внутреннее сопротивления r1и r2  источников, сопротивления ветвей R1, R2 и R3 (с учётом сопротивлений измерительных приборов). U1= φ b - φ а; U2= φ d -  φа; r1=( Е1- U1,)/ I1; r2=( Е2- U2,)/ I2; U3 =  φс- φа; R1=(( Е1- U3)/ I1)- r1; R2=(( Е2- U3)/ I2)- r2; R3=U3/ I3. Результаты занести в таблицу 2.

4) Используя метод узлового напряжения Uса, рассчитать величину узлового напряжения и токи I1, I2 и I3. Результаты занести в таблицу 2:

Uса=(Е1/( R1+ r1)+ Е2/( R2+ r2))/(1/( R1+ r1)+1/( R2+ r2)+1/ R3); I1=( Е1- Uса)/ ( R1+ r1); I2=( Е2- Uса)/ ( R2+ r2); I3= Uса/ R3.

5) Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Какие методы анализа цепей постоянного тока могут быть  использованы для расчёта исследуемой цепи?

2. Запишите для исследуемой цепи уравнения по законам Кирхгофа.

3. В каких случаях целесообразно применять метод узлового напряжения?

4. В чём состоит основное достоинство метода узлового напряжения?

Лабораторная работа № 5.

«Экспериментальное определение параметров цепи переменного тока».

Цель: Приобретение навыков определения параметров элементов в цепях переменного тока, применения закона Ома в цепи переменного тока.

Оборудование: Лабораторный стенд, два дросселя, резисторы 22 и  47 Ом, конденсатор переключаемый, соединительные провода.

Ход работы.

1) Установить  на наборном поле два последовательно включённых дросселя. Установить на мультиметре режим измерения сопротивления и измерить активное сопротивление дросселей R. Результаты занести в таблицу 1.

2) Собрать цепь для определения индуктивности. В качестве V использовать мультиметр в режиме измерения переменного напряжения, в качестве А – стрелочный амперметр. 

3) Включить источник переменного напряжения, снять показания с амперметра I  и вольтметра U. Рассчитать полное сопротивление дросселей Z, используя закон Ома, индуктивное сопротивление и индуктивность дросселей.                                                                                                                                                                                            

А    

                                                     L1                  

                                                    L2                       

4) Результаты занести в таблицу 1:

XL=       ( Z2 – R2)   ; L = XL/( 2.π.50)

5) Собрать цепь для определения ёмкости. Снять показания приборов, устанавливая переключатель

А                                                                           конденсатора в положение 4, 6 и 8. Рассчитать емкостное

                                                                          сопротивление, используя закон Ома, и ёмкость.                                      

                                                                 С

6) Результаты занести в таблицу 2:          С = 1/(2.π. 50. Хс)

7) Сделать вывод.

Контрольные вопросы:

1. Что такое «активное сопротивление»?

2. Что такое «реактивное индуктивное сопротивление» и как оно определяется?

3. Что такое «реактивное емкостное сопротивление» и как оно определяется?

4. Какая связь между полным, активным и реактивным сопротивлениями цепи переменного тока?

5. Как формулируется закон Ома для цепи переменного тока?

6. Может ли через конденсатор протекать постоянный ток?

Лабораторная работа № 6.

«Цепь переменного тока с последовательным соединением элементов».

Цель: Изучение свойств цепей при последовательном соединении активных и реактивных элементов, знакомство с явлением резонанса напряжений, построение векторных диаграмм.

Оборудование: лабораторный стенд, два дросселя, конденсатор переключаемый, резистор 47 Ом, соединительные провода.

Ход работы.

1. Собрать цепь с последовательным соединением элементов. Подключить собранную цепь к источнику переменного напряжения А-0. Для измерения напряжений использовать мультиметр в режиме измерения переменного напряжения. Переключатель конденсатора установить на 4.
2.  Подсоединить  параллельно конденсатору дополнительный проводник, исключив тем самым конденсатор из цепи. Измерить ток и напряжения на отдельных участках. Результаты занести в таблицу 1.

                                               R

А                                                                            

                                                                                               L1

                                                                                               L2

                                                         С

3) Убрать дополнительный проводник от конденсатора и подсоединить параллельно индуктивному потребителю L2   (исключив тем самым его из цепи). Измерить ток и напряжения на отдельных участках. Результаты занести в таблицу 1.

 4) Убрать дополнительный проводник. Измерить ток и напряжения на отдельных участках. Результаты занести в таблицу 1.

5) Рассчитать для собранных цепей активные, реактивные и полные мощности, коэффициенты мощности, разность фаз между током и напряжением. Результаты занести в таблицу 1:

S = I * U; Р = I * UR; QКR = I * UК; QCR = I * UC; QКRC = I * (UК  -  UC); соs φ = Р/ S

6) Изменяя ёмкость конденсатора, добиться наибольшего значения тока, т.е. обеспечить состояние цепи близкое к резонансу напряжений. Результаты занести в таблицу 2:

7) При резонансе напряжений рассчитать величины, указанные в таблице 3:

РR= I*UR; РК = I2 *RК; QК =I* ( UК -I *РК); QC = I * UC ;cos φк  = РК /(РК2 +QК2 )1/2; Z =U/I ;R =UR /I; ZК =UК /I; XК =(ZК2 -RК2)1/2 ;XС =UC/I

8) Построить в масштабе векторные диаграммы для исследованных цепей. 9)Сделать вывод о применении 2-го закона Кирхгофа в цепях переменного тока.

Лабораторная работа № 7.

                                    «Трёхфазная цепь при соединении потребителей по схеме «звезда»».

Цель: Ознакомиться с трёхфазными системами, измерением фазных и линейных токов и напряжений. Проверить основные соотношения между токами и напряжениями симметричного и несимметричного  трехфазного потребителя. Выяснить роль нулевого провода.

Оборудование: лабораторный стенд, резисторы 68, 120 и три по 82 Ом, два тумблера.

                                                                                Ход работы.

1) Установить на мультиметре режим измерения переменного напряжения. Измерить линейные и фазные напряжения трёхфазного источника питания на холостом ходу. Вычислить средние значения линейных Uл и фазных Uф напряжений и отношение Uл/ Uф. Результаты занести в таблицу 1:

2) Собрать симметричную трёхфазную цепь. Измерить токи, фазные и линейные напряжения для указанных случаев. Собрать несимметричную трёхфазную цепь. Измерить токи, фазные и линейные напряжения для указанных случаев. Результаты занести в таблицу 2.

А                                                                                            А

В                                                                                             В

С                                                                                           С                                                                                

                                                                                             n                                                                                                                                                                                      

N                                                                                           N

Таблица 2:

3) Сделать вывод о роли нейтрального провода в трёхфазной цепи при соединении потребителей по схеме «звезда».

Лабораторная работа № 8.

«Трёхфазная цепь при соединении потребителей по схеме «треугольник»».

Цель: Исследовать особенности работы трёхфазной цепи при соединении симметричного и несимметричного потребителей треугольником, усвоить построение векторных диаграмм по результатам эксперимента.

Оборудование: лабораторный стенд, три резистора 120 Ом, два тумблера, соединительные провода.

Ход работы.

1) Установить на мультиметре режим измерения переменного напряжения и измерить линейные напряжения источника питания на холостом ходу. Вычислить среднее значение линейного напряжения Uл. Результаты занести в таблицу 1:

2) Собрать цепь. Измерить фазные токи IАВ, I ВС, IСА и линейный ток IА, а также напряжение на потребителях. Разомкнуть линейный провод фазы «В» и повторить измерения. Разомкнуть нагрузку в фазе потребителя «СА», повторить измерения. Разомкнуть линейный провод фазы «В» и нагрузку в фазе потребителя «СА», повторить измерения. Результаты занести в таблицу 2.

3) Для всех опытов построить в масштабе векторные диаграммы. По векторным диаграммам определить линейные токи IВ и IС. Результаты занести в таблицу 2.

А                                   а                        

                           120                              

В                                     b          120      

                           120                              

                                                                   IА =   IАВ -   IСА;      IВ  =   IВС -   IАВ;        IС =   IСА -   I ВС.

С                                  c

Таблица 2.

 4) Сделать вывод о влиянии обрывов линейного и фазного проводов на режимы работы потребителей.

Контрольные вопросы:

1. Каким образом три однофазных потребителя соединяют в треугольник?

2. В каком соотношении находятся фазные и линейные  напряжения трёхфазного потребителя, соединённые в треугольник?

3. Какое соотношение между фазными и линейными токами симметричного потребителя, соединённого в треугольник?

4. Как отразится отключение одной из фаз на режим работы трёхфазной цепи, соединённой в треугольник?

5. Как повлияет обрыв линейного провода на режим работы потребителей при их соединении по схеме треугольник?

Лабораторная работа № 9.

«Однофазный трансформатор».

Цель: Ознакомиться с назначением и основными характеристиками однофазного трансформатора, работой трансформатора при различных режимах.

Оборудование: лабораторный стенд, трансформатор, резистор 22 Ом, потенциометр 150, тумблер, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь:

                              А                    А                                                               А

                                                                                                                                    R22  

                                                              V                     V

                                                                                                                                    150

2) Измерить первичное и вторичное напряжение в режиме холостого хода. Рассчитать коэффициент трансформации: k = U1 /U2. Результаты занести в таблицу 1:

3) Отключить питание и измерить активное сопротивление первичной цепи с помощью мультиметра в режиме измерения сопротивления: R1. 

4) Исследовать трансформатор в рабочем режиме при активной нагрузке, изменяя с помощью потенциометра величину нагрузки.  Результаты занести в таблицу 2:

P1= I12* R1;  cos φ = P1/( I1* U1);  P2= I2* U2* cos φ;  η = (P2 /P1) * 100 %

5) Построить внешнюю характеристику U2 = f(I2):

U2,В

3,2

3,0

2,8

                                                                 I1,мА

       40        50        60        70        80

6) Сделать вывод о зависимости КПД трансформатора от мощности.          

Контрольные вопросы: 1. Для чего предназначен трансформатор? 2. Каков принцип действия трансформатора? 3. Как опытным путём определить коэффициент трансформации? 4. Почему при увеличении тока нагрузки увеличивается ток, потребляемый трансформатором от сети?

Лабораторная работа № 10.

«Исследование диодов».

Цель: Изучить характеристики и параметры диодов – выпрямительного, стабилитрона и светодиода.

Оборудование: лабораторный стенд, выпрямительный диод, стабилитрон, светодиод, потенциометр 150 Ом, резистор 150, резистор 1кОм, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь. Для измерения тока использовать миллиамперметр на пределе 100 мА. Для снятия обратной ветви ВАХ переключить диод и изменить подключение вольтметра.

+12В                                                                           +12В  

               150                                                                              150

                                                                 V                                                               V  

2)  Изменяя напряжение с помощью потенциометра, снять показания с амперметра и вольтметра. Результаты занести в таблицу 1:

3)  Выпрямительный диод заменить на стабилитрон, снять показания с амперметра и вольтметра в прямом и обратном включении. Результаты занести в таблицу 2:

Прямое включение:

Обратное включение:

4) Стабилитрон заменить на светодиод, резистор 150 Ом – на резистор 1 кОм, снять показания с амперметра и вольтметра в прямом включении. Результаты занести в таблицу 3:

5) Построить ВАХ диодов. 6) Сделать вывод о различии ВАХ для выпрямительных диодов, стабилитронов и светодиодов.

:                                                                                                                   I, мА

                                                                                                                            60

                                                                                                                            40

                                                                                                                            20

        -5                   -4                      -3                    -2                    -1

                                                                                                                                                                                                 U,В                                                                                                                     0                           1                     2

                                                                                                                         -20                                                                                          

                                                                                                                          -40

Лабораторная работа № 11.

«Исследование биполярного транзистора».

Цель: Изучение характеристик и параметров биполярного транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером.

Оборудование: Лабораторный стенд, транзистор, потенциометр 10 кОм, потенциометр 150 Ом, резистор   10 кОм, резистор 150 Ом, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь для снятия статической характеристики прямой передачи по току IК = f (IБ) биполярного транзистора при RК = 0 и U К = 1В = const. Постоянное напряжение на коллекторе поддерживать с помощью потенциометра 150 Ом. Для измерения тока базы включить миллиамперметр на 1 мА, коллектора – на 100 мА. Ток базы регулировать с помощью потенциометра  10 кОм. Для измерения напряжения на коллекторе использовать мультиметр. Результаты измерений занести в таблицу 1.                                                                            +12В

                 +12В                                                                                   RК150                                                          

                                                                                            А

                                                                                                     V

                                          10к                                                                                          150

Таблица 1.

2) Снять характеристику прямой передачи по току IК = f (IБ) при сопротивлении нагрузки RК = 150 Ом. С помощью потенциометра 10 кОм установить IБ = 0. С помощью потенциометра 150 Ом установить U К = 9В. В дальнейшем ручку регулировки потенциометра 150 Ом не трогать. Результаты измерений занести в таблицу 2:

3) Построить характеристики прямой передачи по току:

I К, мА

  90                                          

  70

  50

  30

  10

                                                                            IБ, мА

     0               0,2             0,4             0,6      

4) Определить по характеристикам прямой передачи  статический коэффициент передачи тока

 β= Δ I К/ ΔIБ  и коэффициент усиления каскада Кi = ΔI К/ ΔIБ при заданной нагрузке вблизи точки насыщения.  

5) Сделать вывод.

Лабораторная работа № 12.

«Исследование тиристора».

Цель: Изучение характеристик и параметров тиристоров.

Оборудование: Лабораторный стенд, тиристор, потенциометр 2,2 кОм, резисторы 120 Ом и 10 кОм, соединительные провода.                                                                    

Ход работы.

1) Собрать цепь. Для измерения тока управления Iу использовать миллиамперметр на пределе 1 мА, а для измерения анодного тока Iа - миллиамперметр на пределе 100 мА. Для измерения напряжений включить мультиметры в режиме измерения постоянного напряжения.                                                                +12В

                                                                                                                                А                          

                                                                                                         120

                           +12В

                                          2,2к             А                10 к

                                                                                         V                                    V

2) С помощью потенциометра увеличивать ток управления, зафиксировать отпирающий ток управления Iуо и отпирающее напряжение управления Uуо. О включении тиристора судить по резкому уменьшению напряжения на  аноде Uа и увеличению анодного тока Iа.

Iуо =       ; Uуо =       ; Iа =       ; Uа =

3) Уменьшая до 0 ток управления, исследовать возможность выключения тиристора. Выключить тиристор, разорвав цепь анода.

4) Снять входную характеристику тиристора Uу = f(Iу) при разорванной анодной цепи. Результаты занести в таблицу 1:

5) Построить входную характеристику. 6) Сделать вывод об условиях включения и выключения тиристоров.

  Uу, В

       0,60

       0,50

       0,40

       0,30        

       0,20  

       0,10

             0               0,10           0,20           0,30           0, 40     Iу, мА

Лабораторная работа № 13.

«Исследование однополупериодного выпрямителя».

Цель: Ознакомиться с применением выпрямительного диода в неуправляемом выпрямителе.

Оборудование: лабораторный стенд, осциллограф, выпрямительный диод, резисторы 10 и 120 Ом, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь. В качестве вольтметров использовать мультиметры: на входе выпрямителя в режиме измерения переменного напряжения, на выходе - в режиме измерения постоянного напряжения.

                                   А                                                   Y

                                                                                                                10

                                               V                                       V              

                                                                                                               120

                                               Y

2) Измерить и определить связь между переменным напряжением питания и постоянным напряжением на нагрузке. Результаты занести в таблицу 1:

3) Подключить вход Y осциллографа к входу выпрямителя. Снять осциллограмму входного напряжения.

4)  Подключить вход Y осциллографа к катоду диода. Снять осциллограмму напряжения на выходе диода.

5) Построить осциллограммы входного и выходного напряжений выпрямителя:

6) Сделать вывод о достоинствах и недостатках данного выпрямителя.

Контрольные вопросы:

1. Как работает неуправляемый выпрямитель?
2. Какие достоинства имеет данная схема выпрямления?
3. Какие недостатки имеет данная схема выпрямления?
4. Как и для чего строят временные диаграммы напряжений в схеме выпрямителя?

Лабораторная работа № 14.

«Исследование стабилизатора напряжения».

Цель: Исследование параметров и характеристик параметрического стабилизатора постоянного напряжения.

Оборудование: лабораторный стенд, стабилитрон, потенциометр 150 Ом, резистор 150 Ом, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь. Для измерения анодного тока использовать миллиамперметр на пределе 100 мА. Для измерения напряжения на входе и на выходе стабилизатора использовать мультиметры.

                                +12В                                    

                                                                                          150  RБ

                                                   150

2) Изменяя потенциометром напряжение питания на входе стабилизатора Ud, замерять соответствующее ему выходное напряжение  Uст. Одновременно замерять ток, потребляемый стабилизатором. Результаты занести в таблицу 1:

3) Построить зависимость выходного напряжения от напряжения питания Uст = f (Ud):

     Uст, В

       5,0

       4,0

            4,0                   5,0                   6,0                  7,0                    8,0                   9, 0            Ud, В                        

4) Определить напряжение стабилизации стабилизатора: Uст =

5) Определить коэффициент стабилизации стабилизатора:  Кст = ΔUd/ΔUст   на участке стабилизации.

6) Сделать вывод о зависимости качества стабилизации напряжения от входного напряжения.

Контрольные вопросы:

1. Где рабочий участок на ВАХ стабилитрона?
2. Как работает параметрический стабилизатор напряжения?
3. Для чего служит балластный резистор RБ?

Лабораторная работа № 15.

«Исследование цифровой интегральной микросхемы».

Цель: Изучение характеристик и функций простейших логических элементов.

Оборудование: лабораторный стенд, микросхема «И-НЕ», потенциометр 10 кОм,  2 резистора 10 кОм, 2 тумблера, соединительные провода.

Ход работы.

1) Собрать цепь. В качестве вольтметра использовать мультиметр.

                                               +5В

                                                         10к   10к

                                                                                      &

                                                                                                                          V  

2) На входы элемента подаётся +5В (единица). При включении тумблеров на входы подаются нули. Выходной  сигнал контролируется вольтметром. Задавая различные комбинации входных сигналов, результаты занести в таблицу 1:

3)  Собрать цепь. Изменяя напряжение на входе, снять  напряжение на выходе. Результаты занести в таблицу 2.                                +5В                          

                                                                        10к  

                                                            10к                      &  

                                                                       V                                                   V

Таблица 2.

4) Построить передаточную характеристику Uвых = f(Uвх). 5) Сделать вывод о возможных операциях  элемента.

Uвых,В

       3,00

       2,00

       1,00

              0        1,00      2,00     3,00     4,00    5,00  Uвх,В