Разработка урока по технологии в 8 классе "Электроизмерительные приборы"

План-конспект открытого урока

Предмет: Технология, 8класс

Учитель: Ткачев Николай Александрович

Дата проведения: 25.04.2018г.

Тема урока «Электроизмерительные приборы»

Цель урока: ознакомить учащихся с типами электроизмерительных приборов, их устройством и принципом работы.

Задачи урока:

• учебно-образовательная: научить определять тип электроизмерительного прибора, определять предел измерения, цену деления прибора, соблюдать технику безопасности при измерениях;

• воспитательная: сформировать бережное отношение к расходу электроэнергии, привить навыки безопасной эксплуатации домашних электроприборов;

• развивающая: научить определять тип неизвестного электроизмерительного прибора, измеряемую величину, предел измерения, цену деления прибора.

Тип урока: комбинированный, презентация PowerPoint + работа по учебнику.

Оснащение урока: проекционное оборудование, демонстрационные приборы, учебник.

Этапы урока:

1. Организационные моменты.

2. Проверка знаний для подготовки к новой теме. Использование межпредметных связей с уроками физики.

3. Постановка цели занятия совместно с учащимися.

Проведение презентации с параллельным устным опросом и демонстрацией наглядных пособий.

Материал, используемый при объяснении нового материала. Контроль параметров элементов электрической цепи производится с помощью электроизмерительных приборов. Сила тока, протекающего через нагрузку, измеряется амперметром, а напряжение на нагрузке – вольтметром. Амперметр включается в разрыв электрической цепи последовательно с нагрузкой, вольтметр – параллельно нагрузке.

Электроизмерительные приборы бывают двух типов: стрелочные и цифровые. Техника измерений с помощью цифровых приборов достаточно проста: прибор включается в электрическую цепь, и на его экране высвечивается измеряемая величина. Не сложно пользоваться и стрелочными приборами с одним пределом шкалы: измеряемая величина определяется по делениям шкалы, на которые указывает стрелка.

Предел измерения измерительного прибора – это наибольшее значение измеряемой величины. На рисунке 58 приведены шкалы амперметра и вольтметра: амперметром можно измерить силу тока до 3 А, а вольтметром – напряжение до 6 В. При этом стрелка амперметра указывает силу тока 2,5 А, а стрелка вольтметра – напряжение 5 В.

Работа со стрелочными приборами немного осложняется, если приборы имеют несколько пределов измерений. Для измерения предела приборы имеют дополнительные клеммы или переключатель пределов измерения.

Допустим, что амперметр кроме предела 3 А имеет второй предел измерения – 6 А, а вольтметр – 30 В. При новых пределах измерения и тех же отклонениях стрелок приборов силу тока и напряжение определяют по количеству делений шкалы, на которое указывает стрелка прибора, умноженному на цену деления.

Цена деления прибора – это измеряемая величина, соответствующая одному делению шкалы.

Цена деления прибора определяется по пределу измеряемой величины, делённому на число делений прибора.

В случае указанных пределов (см. рис. 58) цена деления амперметра равна: 6 А/60 дел. = 0,1 А/дел.; цена деления вольтметра: 30 В/30 дел. = 1 В/дел.

Тогда амперметр показывает:

Сила тока (I) = Количество делений амперметра х Цена деления амперметра

50 дел. х 0,1 А = 5 А.

Показания вольтметра:

Напряжение (U) = Количество делений вольтметра х Цена деления вольтметра

25 дел. х 1 В/дел. = 25 В.

В цепях постоянного тока при включении измерительных приборов учитывают полярность источника тока и приборов. Для облегчения подключения измерительных приборов в электрическую цепь постоянного тока около их клемм указывается полярность (см. рис. 58).

При этом положительный электрод источника «+» всегда подключают к клемме «+» измерительного прибора, соответственно отрицательный электрод источника «-» - к клемме «-» измерительного прибора (рис. 59).

Сведения о типе электроизмерительного механизма прибора, о возможности его работы в цепях постоянного или переменного тока и некоторые другие можно узнать по условным знакам, нанесённым на шкале прибора:

 – прибор предназначен только для работы в электрических цепях постоянного тока;

~ - прибор предназначен для работы в электрических цепях переменного тока;

~ - прибор предназначен для работы в электрический цепях постоянного и переменного тока.

С амперметрами, вольтметрами и другими электроизмерительными приборами мы знакомимся на уроках физики и технологии. Однако в каждом доме имеется электроизмерительный прибор, которым пользуются в быту. Прибор этот называется электросчётчиком. С его помощью измеряется количество потребляемой энергии, единицей измерения которой является киловатт-час (кВт·ч). Энергия, потребляемая из сети, регистрируется счётным механизмом счётчика.

Для определения расхода электроэнергии за некоторый промежуток времени, обычно за месяц, необходимо знать начальное и конечное показания счётчика. Разность конечного и начального показаний счётчика определяет количество израсходованной электроэнергии. Её стоимость вычисляется как произведение расхода электроэнергии на тариф.

Тариф – это стоимость 1 кВт·ч электроэнергии, которая устанавливается по согласованию с государством.

Электрические параметры счётчика указываются на его щитке в застеклённом окошке корпуса: максимальное рабочее напряжение, сила тока, частота сети, в каких единицах измеряется электроэнергия, класс точности прибора и его передаточное число, которое означает, скольким оборотам диска соответствует 1 кВт·ч.

Например, на щитке электросчётчика приведены следующие параметры:

• максимальное напряжение 250 В;

• сила тока 10 А;

• частота сети 50 Гц;

• 1 кВт·ч = 2500 оборотов диска;

• класс точности 2,5%.

По этим данным можно вычислить расчетную мощность счётчика:

P = UI = 10 А х 250 В = 2500 Вт.

Параметрами счётчика допускается увеличение этой мощности на 20% (в 1,2 раза), тогда максимально допустимая мощность счётчика и нагрузки равна:

P_макс = 1,2 х 2500 = 3000 Вт.

С помощью электросчётчика можно определить мощность любого электроприбора, если она неизвестна. Для этого в квартире отключают все электроприборы, кроме того, у которого определяют мощность. Исследуемый электроприбор подключают к сети, берут секундомер и начинают наблюдать за движением диска электросчётчика. В момент, когда метка на диске счётчика совпадёт с риской или стрелкой на его щитке, включаем секундомер и отсчитываем время за 10-20 оборотов диска.

Допустим, что диск совершил 20 оборотов за 19 секунд (N = 20). По полученным данным определяем энергию, которую потребляет нагрузка в 1 секунду, т. е. её мощность. Для этого по передаточному числу счётчика вычисляем цену одного оборота диска, которая называется номинальной постоянной счётчика (К_н). Обычно постоянную счётчика выражают в Вт·с/об. Поэтому 1 кВт·ч переводим в Вт·с (1 кВт = 1000 Вт; 1 ч = 3600 с) и делим на 2500 об.:

К_н = 1000 · 3600 Вт·с/2500 об. = 1440 Вт·с/об.

Номинальную постоянную умножаем на число оборотов (20) и вычисляем количество электроэнергии, полученной нагрузкой:

A = K_н · N = 1440 Вт·с/об · 20 об. = 28800 Вт·с.

Израсходованную энергию А делим на время и получаем мощность:

P = A/t = 28800 Вт·с/19 с = 1516 Вт.

Зная, что напряжение в сети равно 220 В, по полученной мощности прибора P можем вычислить силу тока I:

I = P/U = 1516/220 = 6,9 А.

Каждый счётчик работает с некоторой погрешностью. В приведённом примере погрешность прибора не должна превышать 2,5%.

Реальную погрешность показаний электросчётчика можно оценить практически, включая в сеть поочерёдно нагрузки с известной мощностью. Для примера рассмотрим несколько приборов разной мощности (Р), кВт: кипятильник – 1; электрофен – 1,2; электрочайник – 1,25.

Как и в предыдущем случае, определяем с помощью секундомера время, равное 20 оборотам диска счётчика, для каждого электроприбора. Для повышения точности измерение времени для каждого прибора производят 3-5 раз и по полученным данным вычисляют средний результат.

По затраченной энергии и среднему времени вычисляем мощность каждого электроприбора и сравниваем её с его паспортной мощностью. При значительных расхождениях экспериментальных и паспортных данных можно сделать заключение о завышенных или заниженных показаниях счётчика и обратиться в электрокомпанию для его замены.

1. Обобщение изученного материала с ранее пройденным материалом.

5. Контроль результата усвоения нового материала.

Вопросы самоконтроля:

1. Что такое энергия и мощность, в каких единицах они измеряются?

2. Какие параметры электрической цепи измеряются с помощью амперметра и вольтметра?

3. Как включаются в электрическую цепь амперметр и вольтметр?

4. Можно ли амперметр включить параллельно источнику электрической энергии?

5. Можно ли вольтметр включить последовательно с нагрузкой?

6. Как с помощью электросчётчика измерить количество израсходованной за сутки электроэнергии и определить её стоимость?

7. Как с помощью счётчика измерить мощность электрического прибора и мощность, которую он потребляет?

1. Ответить на вопросы самоконтроля (с. 97).

1. Выдача учащимся домашнего задания.

1. Подведение итогов урока.