Пристрій для демонстрації закону ома

1. Пристрій для демонстрації закону Ома, що включає джерело живлення, змінне навантаження, комутатор навантаження і пристрій візуалізації величини протікаючого струму, який відрізняється тим, що як змінне навантаження використані комутовані лампи розжарювання, що виконують також і функцію візуалізації величини протікаючого струму, а джерело живлення виконано з можливістю східчастого перемикання величини живильної 3 24228 4 гою комутатора джерела живлення, крім того, у проводностью, а величину R=1/L прийнято іменуякості навантаження використано чотири лампи вати електричним опіром провідника. Таким чином, відкрита формула була для нього чисто ексрозжарювання, які вибрані однаковій потужності або різними по потужності, у якості комутатора периментальним результатом. Сьогодні ми маємо навантаження використано два однополюсні педостатньо струнку і, одночасно, складну теорію ремикачі, а у якості комутатора джерела живлення електропровідності і розуміємо, що закон Ома в використаний двополюсний перемикач. його первозданному вигляді – всього лише гр убе наближення. Проте це не заважає нам з успіхом Новим в корисній моделі, що заявляється, є спрощення конструкції демонстраційного привикористовува ти його для розрахунку найскладністрою, в якому у якості навантаження і індикатора ших електричних ланцюгів, що використовуються в величини протікаючого струму використані лампи промисловості і побуті. Одиниця електричного розжарювання. опору системи СІ називається Ом на честь цього видатного ученого. Суттєвими ознаками пристрою, що заявляється, співпадаючими з прототипом, є наступні Демонстраційні досліди по фізиці в курсі загаознаки: льноосвітньої школи вельми численні і різноманіт- джерело живлення; ні. На одну і ту ж тему можна вказати декілька мо- змінне навантаження; жливих варіантів, по різному вирішальних поставлену задачу і по різному акцентуючи х увагу - комутатор навантаження; - пристрій візуалізації величини протікаючого на тому або іншому аспекті явища. струму. Основоположним законом для вивчення елекСуттєвими відмітними від прототипу ознаками тричних явищ є закон Ома, який описує взаємопристрою, що заявляється, є наступні ознаки: зв’язок трьох змінних: стр уму (І), напруги (U) і опору (R). При його вивченні виникають труднощі - як змінне навантаження використані комутовані лампи розжарювання, що виконують також і через те, що учнів чітко не розуміють, які з цих функцію візуалізації величини протікаючого струзмінних є незалежними, а які немає. Для того, щоб му; це чітко засвоїти і зрозуміти, розроблений заявля- джерело живлення виконано з можливістю ємий пристрій для демонстрації взаємозалежності між струмом, напругою і опором при вивченні засхідчастого перемикання величини живлячої напруги за допомогою комутатора джерела живленкону Ома. ня. Відомий демонстраційний пристрій [А.В. ПеПриватними суттєвими відмітними від проторишкин, Н.А. Родина. Фізика, підручник для 6-7 типу ознаками пристрою, що заявляється, є настукласів, ізд. «Освіта», М., 1987p., з.216-217], що включає джерело струму, виконане у вигляді акупні ознаки: - у якості навантаження використани чотири мулятора, амперметр, спіраль з никелінової дроту, лампи розжарювання: ключ і вольтметра, включеного в паралель кінцям - лампи розжарювання вибрані однаковій поспіралі. тужності; Недоліком відомого пристрою є неможливість простого визначення взаємозалежності змінних - лампи розжарювання вибрані різними по потужності; при демонстрації закону Ома. - у якості комутатора навантаження викорисНайближчим по технічної сущности і те хнічнотані два однополюсних перемикача; му результату, що досягається, і вибраним як про- у якості комутатора джерела живлення викототип є демонстраційний пристрій [Під ред. А.А. Покровского «Демонстраційний експеримент по ристаний двополюсний перемикач. Між суттєвими ознаками технічного рішення, фізиці» ч.1, ізд. «Освіта», М., 1978p., з.216-217], що заявляється, і технічним результатом, що дощо включає джерело струму, виконане у вигляді сягається з їх допомогою, існує наступний причинакумулятора, амперметр, включений послідовно в но-наслідковий зв’язок. електричний ланцюг, два магазини опорів, реостат важеля, ключ і вольтметр, включений паралель Дійсно, досягнення вказаного вище технічного результату - підвищення якості учбового процесу кінцям спіралі. неможливо за відсутності будь-якого з суттєвих Недоліками прототипу є неможливість простоознак корисної моделі, вказаних в першому пункті го визначення взаємозалежності змінних при деформули корисної моделі, що заявляється. монстрації закону Ома. Задачею дійсної корисної моделі є розробка Так, наприклад, якщо замість ламп розжарювання як навантаження використовувати спіралі, пристрою для демонстрації закону Ома з досягреостати або мости опору, то тоді, по прототипу, ненням технічного результату - підвищення якості потрібен вимірювальний прилад, щоб оцінити, як учбового процесу. змінився струм при збільшенні або зменшенні Поставлена задача досягається тим, що в «Пристрої для демонстрації закону Ома», який опору навантаження. А в корисній моделі, що заявляється, достатньо подивитися на нитці ламп включає джерело живлення, змінне навантаження, розжарювання, щоб по їх яскравості побічно судикомутатор навантаження і пристрій візуалізації ти про величину протікаючого струму, принаймні, величини протікаючого струму, у якості змінного можна точно сказати, збільшився або зменшився навантаження використані комутовані лампи розжарювання, що виконують також; і функцію візуапротікаючий по ланцюгу стр ум навантаження. Наявність живлення, що перемикається по велізації величини протікаючого струму, а джерело личині напруги джерела, дозволяє змінювати не живлення виконано з можливістю східчастого петільки опір навантаження, але і величину живлячої ремикання величини живлячої напруги за допомо 5 24228 6 напруги, що забезпечує повнішу демонстрацію Клеми X 1, X 2 призначені для підключення закону Ома і глибше розуміння тими, що вчаться вольтметра. взаємозалежностей змінних величин в цьому заДо клем X 3, X 4, знявши перемичку S, можна коні. підключити мілліамперметр. Якщо в пристрої, що заявляється, не буде коУ початковому положенні комутатори наванмутаторів навантаження, то неможливо забезпетаження 10 і 11 знаходяться в замкнутому полочити просту демонстрацію закону Ома, оскільки женні. Комутатор напруги живлення 4 знаходиться доведеться яким-небудь іншим способом включав положенні, яке відповідає подачі на схему напрути і вимикати лампи розжарювання в досліджуваги 6 В від батареї G2. ному ланцюзі. При подачі живлення на схему яскраво горітиА приватні ознаки - використовування ламп ме лампочка HL1. розжарювання однакової або різної потужності Збільшимо опір ланцюга, перемкнувши тумбдозволяє зробити проведення дослідів більш вилер SB2 в положення «розімкнено», при цьому довищними, при цьому використовування у якості загоряться дві лампи HL1 і HL2, але горіти вони комутаторів навантаження двох однополюсних будуть тьмяніше, тим самим, показуючи, що стр ум перемикачів, а у якості комутатора джерела живв ланцюзі зменшився. лення одного двополюсного перемикача типу "ТуРозімкнемо тумблер SB1 - тепер послідовно мблер" дозволяє реалізувати конкретний варіант сполучені всі 4 лампочки, струм став ще менше і виконання пристрою, що заявляється. всі лампочки горять ще тьмяніше. Проведений заявником аналіз рівня техніки, Звідси можна зробити висновок: що при збіщо включає пошук за патентними і науковольшенні опору стр ум зменшується, тобто стр ум технічними джерелами інформації, з виявленням обратно пропорційний опору. джерел, що містять інформацію про аналоги техніПеремкнемо тумблер SB3 в положення 2U, чного рішення, що заявляється, дозволяє встанотим самим, включивши послідовно дві батареї і вити, що заявником не виявлені аналоги, які хараподавши на схему живлення 12В, лампочки поктеризуються всією сукупністю ознак, ідентичною чнуть горіти яскравіше. всім суттєвим ознакам пристрою, вказаним у форОтже, при збільшенні напруги живлення струм мулі корисної моделі, що заявляється. зростає, тобто стр ум в ланцюзі прямо пропорційТому можна затверджувати, що корисна моний прикладеній напрузі. дель, що заявляється, відповідає умові охранозЯкщо до відповідних клем стенду приєднати датності по критерію «новизна». вольтметр і мілліамперметр, то ці зміни можна Крім того, корисна модель промислово застоспостерігати точніше. совна, оскільки пристрій, що заявляється, дозвоЗ роботи стенду видно, що при демонстрації ляє використовувати його при поведінці демонзакону Ома можна довільно змінювати напругу страційних дослідів по електриці в курсі середньої живлення, підключаючи послідовно ту або іншу школи, а також в позашкільних установах системи кількість батарей і не міняючи при цьому опір надитячої технічної творчості. вантаження. Можливість здійснення корисної моделі, що А підключаючи послідовно різну кількість заявляється, підтверджується описом його практиламп, при демонстрації закону Ома можна довільчної реалізації, що приводиться нижче. но змінювати опір навантаження, не міняючи наПринципова схема стенду приведена на Фіг.1. пруги в ланцюзі. Пристрій для демонстрації закону Ома, що заАле ніякими способами неможливо довільно являється, складається з джерела живлення 1, що змінити струм в ланцюзі, не змінюючи напругу і складається з двох - 2 (G1) і 3 (G2) - шестивольтіопір, а отже, незалежними змінними є напруга і вих блоків живлення. опір і від їх зміни залежить зміна струму. Напруга джерела живлення 1 за допомогою Отже, закон Ома формулюється так: «Струм, комутатора джерела живлення 4 (SB 3) і вимикача що проходить через ділянку ланцюга, прямо проживлення 5 (SB 4) подається на схему, яка є попорційний напрузі на кінцях цієї ділянки і обернено слідовним ланцюгом з чотирьох ламп розжарюпропорційний його опору». вання - 6 (HL1), 7 (HL2), 8 (HL3) і 9 (HL4). U Формула закону Ома має вигляд І= Комутатори навантаження 10 (SB 1) і 11 (SB 2) R дозволяють змінити опір навантаження, підключаВраховуючи вищевикладене, можна зробити ючи послідовно сполучені лампи HL1 - HL4 в різвисновок, що задача, поставлена в справжній коних комбінаціях - включена в електричний ланцюг рисній моделі - розробка пристрою для демонодна лампа 6 (HL1), дві лампи 6 (HL1) і 7 (HL2), страції закону Ома - виконана з досягненням техтри лампи 6 (HL1), 8 (HL3) і 9 (HL4) і всі чотири нічного результату - підвищення якості учбового лампи 6 (HL1) - 9 (HL4). процесу. Вимикач живлення 5 (SB 4) подає живлення на схему пристрою. 7 Комп’ютерна в ерстка І.Скворцов а 24228 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601