Научно-исследовательская работа по физике на тему "Паспорта физических приборов"

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА                                                  АДМИНИСТРАЦИИ БАХЧИСАРАЙСКОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ КРЫМ

МАЛАЯ АКАДЕМИЯ НАУК «ИСКАТЕЛЬ»                                                                                                                       БАХЧИСАРАЙСКИЙ РАЙОННЫЙ ФИЛИАЛ

Направление: человек и природа (физика)

Работу выполнил: Алиев Билял, ученик 7 класса муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Научненская средняя общеобразовательная школа» Бахчисарайского района Республики Крым Научный руководитель: Крыжко Валерия Борисовна, учитель химии и физики муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Научненская средняя общеобразовательная школа» Бахчисарайского района Республики Крым

ПАСПОРТ физических приборов

п. Научный - 2019

СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ РАЗДЕЛ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ. 1.1.          Измерение физических величин. 1.1.1.   Измерение длины. 1.1.2.   Измерение времени. 1.1.3.   Измерение скорости. 1.1.4.   Измерение массы. 1.1.5.   Погрешность измерения. 1.1.6.   Цена деления. 1.1.7.   Предел измерения. РАЗДЕЛ 2. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН 2.1. Вольтметр. 2.1.1. Устройство. 2.1.2. Принцип действия 2.1.3. Предел измерения. 2.1.4. Цена деления. 2.1.5. Погрешность измерений. 2.1.6. Назначение прибора. 2.1.7. Схема включения в цепь. 2.2. Амперметр. 2.2.1. Устройство. 2.2.2. Принцип действия 2.2.3. Предел измерения. 2.2.4. Цена деления. 2.2.5. Погрешность измерений. 2.2.6. Назначение прибора. 2.2.7. Схема включения в цепь. ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

СТР. 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 8 9

ВВЕДЕНИЕ

Тема моей работы: «Паспорт физических приборов».

Цель: создать паспорт на амперметр и вольтметр.

Задачи:

узнать, как составляется паспорт на физический прибор;

разобраться, что такое физический прибор;

рассмотреть виды измерительных приборов;

познакомиться с понятием «погрешность измерения»;

изучить амперметр и вольтметр как основные приборы для измерения электрических величин;

полученную информацию оформить в виде паспорта прибора.

Объект моего исследования – физические приборы: амперметр и вольтметр.

Предмет изучения – устройство, принцип работы и погрешности измерений вольтметра и амперметра.

При создании паспорта амперметра и вольтметра я многое узнал о способах измерений, о приборах и их характеристиках, познакомился с электрическими явлениями и описанием этих явлений при помощи физических величин. Я почувствовал себя немного специалистом в области метрологии. Метролог – это такая профессия, где человек (специалист) испытывает различную технику, настраивает её и описывает их характеристики.

Для меня это было полезно узнать, так как мне еще не раз придётся в старшем возрасте сталкиваться с данными понятиями.

РАЗДЕЛ 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ.

Физическими приборами называют изготовленные человеком устройства для измерения физических величин. Характеристики тел и природных процессов, измеряемые количественно, называют физическими величинами. Физическими приборами являются измерительная линейка для сравнения размеров тел, весы для сравнения способности тел притягиваться к Земле, измерительный цилиндр для определения объёма тел любой формы, секундомер для измерения времени, термометр для измерения температуры тел, магнитная стрелка для обнаружения магнитного поля, стеклянная линза для увеличения или уменьшения изображения предметов.

1.2.          Измерение физических величин.

1.2.1.   Измерение длины.

Длина, или расстояние, - это физическая величина.

В повседневной жизни расстояние можно измерять шагами. Это не точно для научных исследований. Единицу длины назвали метр.

Для измерения расстояний используют измерительные ленты, измерительные линейки с сантиметровыми или миллиметровыми делениями. Небольшие предметы измеряют штангенциркулем или микрометром.

1.2.2.   Измерение времени.

Сегодня время измеряют часами. Единицы измерения времени – секунда, минута, час, сутки, месяц, годы.

1 минута = 60 секунд.

1 час = 60 минут.

1.2.3.   Измерение скорости.

Любому водителю транспортного средства нужно знать свою скорость в каждый момент времени движения для соблюдения мер безопасности при движении, для прибытия в назначенное место в нужное время. Эта задача решается с помощью спидометра. На приборной доске автомобиля также имеется устройство, показывающее пройденный путь.

1.2.4.   Измерение массы.

Самый простой прибор для измерения массы тел – весы. На одну чашку весов кладут тело неизвестной массы, на другую – гири известной массы до уравновешивания весов. Единица измерения массы – 1килограмм.

1.2.5.   Погрешности измерений.

При каждом измерении любой физической величины возможны небольшие ошибки. Абсолютно точных приборов не бывает! Ошибки могут допускаться и самим наблюдателем: не так посмотрел на шкалу прибора, условия при выполнении опыта были таковы, что показания прибора колебались. Ведь многие приборы на столько чувствительны, что от малейшего движения показания на шкале меняются.

Ошибки, не изменяющиеся при выполнении повторных измерений, называются систематическими погрешностями измерений. Ошибки, изменяющиеся от одного измерения к другому, называются случайными погрешностями измерений.

Для уменьшения погрешностей измерений в физике обычно повторяют измерения несколько раз в одинаковых условиях и находят среднее арифметическое значение.

1.2.6.   Цена деления.

Многие измерительные приборы имеют шкалу. Шкала может быть в виде прямой полосы линий, как на линейке или термометре, либо вид полосы линий, расположенных по окружности, как на часах. Обычно цифры наносятся на шкале не против всех делений. Тогда нужно знать цену деления. Цена деления – разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Нужно найти разность между соседними числами на шкале и поделить на число делений между двумя линиями.

Например, если на линейке между линиями, соответствующими цифрам 27 и 28, имеется 10 делений, то

(28см-27см):10=0,1 см=1 мм.

1.2.7.   Предел измерения.

Предел измерения – это последнее значение на шкале прибора [1].

1.2.8.   Чувствительность прибора.

Чувствительность – это условия, при которых прибор даёт наиболее точные значения физической величины. Например, некоторые средства измерения не могут работать при низких или высоких температурах, при пониженной или повышенной влажности воздуха, при повышенных шумах.

В последнее время стали учитывать такие особенности при изготовлении измерительной техники. Но в нашей школе многие приборы старого образца. Поэтому при измерении мы учитываем все особенности и стараемся работать аккуратно. Поэтому и возникла необходимость создания паспорта приборов.

РАЗДЕЛ 2. ИЗМЕРЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

2.1. Вольтметр.

Данный прибор представляет собой пластиковый корпус размером с ладонь взрослого человека. Корпус в верхней части прозрачный. Это для того чтобы видно было шкалу прибора. Также на верхней панели находятся два контакта, к которым крепятся провода для подключения вольтметра в цепь. Шкала прибора со стрелкой. На шкале написана буква V. Это для того чтобы отличить его от другого аналогичного прибора. Почти также выглядит амперметр. Отличие только в шкале.

Рис. 1 Школьный вольтметр

2.1.1. Устройство.

В зазор помещена подвижная рамка из алюминиевой проволоки, на которую намотана катушка из тонкого провода. Рамка зафиксирована на полуосях и может вращаться вместе с катушкой. К рамке спиральными пружинами прикреплена стрелка прибора. Через пружины к катушке подводится ток.

2.1.2. Принцип действия.

Магнит закреплен неподвижно. Между полюсами магнита расположен неподвижный стальной сердечник так, что в воздушном кольцеобразном зазоре между сердечником и полюсными наконечниками магнита формируется постоянное магнитное поле [3].

2.1.3. Цена деления шкалы прибора.

(3-2):5=1:5=0,2 В.

2.1.4. Предел измерения.

Предел измерения – это конечное значение шкалы прибора. Для нашего школьного вольтметра она составляет 6 В.

2.1.5. Погрешность измерения.

Погрешность измерения рассчитывается как половина цены деления прибора. Значение из п. 2.1.3 делим на 2. Погрешность составляет ±0,1 В.

2.1.6. Назначение.

Вольтметр измеряет постоянное напряжение. Напряжение – это отношение работы электрического поля по перемещению заряда. Ведь электрический ток – это движение заряженных частиц, из которых состоит провод. Но чтобы заставить их двигаться надо совершить усилие. На перемещение одного заряда тратится определенная энергия. Это и есть напряжение. Единица измерения – вольт. Это так же как расстояние измеряется в сантиметрах, метрах и километрах. И так же как время измеряется в секундах, минутах, часах. Вот и напряжение имеет свою единицу измерения – вольт.

2.1.7. Схема включения в электрическую цепь.

Для измерения напряжения на участке электрической цепи клеммы вольтметра соединяются проводами с концами участка цепи. Такое соединение называется параллельным. На шкале вольтметра ставится значок V (рис. 2). В данной цепи имеется источник тока с «+» и «-», два резистора и провода, которые соединяют их друг за другом как вагоны паровозика. К одному из резисторов подключен вольтметр с помощью проводов. Когда мы подключили резисторы и вольтметр к источнику питания, то резисторы нагрелись. Это было тепловым проявлением тока. А стрелка вольтметра начинала двигаться. Еще мы меняли местами провода и контакты источника тока. Стрелка двигалась в обратном направлении. Мы переключали вольтметр к другому резистору. Значение напряжения было другим, чем у первого резистора. Мы подключали вольтметр к источнику питания. Напряжение совпало с суммой напряжений на двух резисторах.

Рис. 2 Схема подключения вольтметра в электрическую цепь

2.2. Амперметр.

Данный прибор представляет собой пластиковый корпус размером с ладонь взрослого человека. Корпус в верхней части прозрачный. Это для того чтобы видно было шкалу прибора. Также на верхней панели находятся два контакта, к которым крепятся провода для подключения амперметра в цепь. Шкала прибора со стрелкой. На шкале написана буква А. Это для того чтобы отличить его от другого аналогичного прибора. Почти также выглядит вольтметр. Отличие только в шкале.

Рис. 3 Школьный амперметр

2.2.1. Устройство.

Между полюсами магнита помещена катушка. Она укреплена на оси. К ней прикреплена стрелка.

2.2.2. Принцип действия.

Принцип работы основан на действии магнитного поля на проводник с током. Чем больше сила тока, тем больше отклонение стрелки прибора.

2.2.3. Цена деления шкалы прибора.

(2-1):20=1:20=0,05 А.

2.2.4. Предел измерения.

Предел измерения данного амперметра 2 А.

2.2.5. Погрешность измерения.

0,05:2=0,025 А.

Погрешность измерений составляет ±0,025 А.

2.2.6. Назначение.

Амперметр предназначен для измерения силы тока. Сила тока – это физическая величина. Она показывает количество электричества в единицу времени. Сколько заряженных частиц проходит по проводу в 1 с, такова и будет сила тока. Заряженные частицы не видны без специального прибора (микроскопа), но они там есть. Все вещи состоят из частиц. Некоторые частицы обладают зарядом. Такие вещи с такими частицами способны обеспечить электрический ток. Например, металлические провода. Но чтобы они не «кусались» током, когда мы подключаем с их помощью приборы, их заворачивают или в пластик, или в ткань.

Единица измерения силы тока – ампер или миллиампер.

2.2.7. Схема включения в электрическую цепь.

Амперметр включается последовательно со всеми элементами цепи. При подключении амперметра к электрической цепи его клемма со знаком «+» подключается к положительному полюсу источника тока, а клемма со знаком «-» - к отрицательному полюсу. На схеме этот прибор обозначается буквой А (рис. 4) [2]. В этой цепи имеется источник тока (батарейка или розетка), ключ (он выполняет функцию кнопки – включает или выключает цепь: пускает или не пускает заряженные частица по проводам, эдакий контролер в поезде), кружочек с крестиком – это лампочка, кружочек с буквой А – это и есть амперметр, резистор в виде прямоугольника. Линиями обозначены соединительные провода. Когда ключ опускается, лампочка загорается и стрелка прибора начинает движение от левого значения к правому. Это световое действие электрического тока.

Рис. 4 Схема подключения амперметра в цепь

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При составлении паспорта вольтметра и амперметра я узнал, как составляется паспорт на физический прибор; разобрался, что такое физический прибор; рассмотрел виды измерительных приборов; познакомился с понятием «погрешность измерения»; изучил амперметр и вольтметр как основные приборы для измерения электрических величин; узнал многое о таких электрических величинах как сила тока и напряжение; узнал откуда берется ток и что это такое.

Я познакомился с правилами безопасного обращения с электрическими приборами.

Паспорт физического прибора – это подсказка для правильного использования, чтобы он долго оставался в рабочем состоянии [4].

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1.     Учебник О.Ф.Кабардин. Физика. 7 класс. М.: «Просвещение», 2014.

2.     Учебник О.Ф.Кабардин. Физика. 8 класс. М.: «Просвещение», 2014.

3.     http://electricalschool.info

4.     https://ignatueva.blogspot.ru/2016/02/blog-post.html

	ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ШКОЛЬНОГО ВОЛЬТМЕТРА

Обозначение на схеме	V
Назначение	Измерение напряжения
Схема включения в цепь	Параллельно
Предел измерения шкалы	6 В
Цена деления	1/5 В
Погрешность измерений	±1/10 В
Устройство	Между полюсами магнита помещена катушка. Она укреплена на оси. К ней прикреплена стрелка.
Принцип работы	Принцип работы основан на действии магнитного поля на проводник с током. Чем больше сила тока, тем больше отклонение стрелки прибора.

	ТЕХНИЧЕСКИЙ ПАСПОРТ ШКОЛЬНОГО АМПЕРМЕТРА

Обозначение на схеме	А
Назначение	Измерение напряжения
Схема включения в цепь	Параллельно
Предел измерения шкалы	2 А
Цена деления	1/20 А
Погрешность измерений	±1/40 А
Устройство	Между полюсами магнита помещена катушка. Она укреплена на оси. К ней прикреплена стрелка.
Принцип работы	Магнит закреплен неподвижно. Между полюсами магнита расположен неподвижный стальной сердечник так, что в воздушном кольцеобразном зазоре между сердечником и полюсными наконечниками магнита формируется постоянное магнитное поле

Краткое описание документа:

Излучение света от лампочки, нагревание электрических приборов, разряды молний… С такими явлениями каждый сталкивался не один раз. Недавно я узнал, что такие явления называются электрическими. Меня заинтересовал вопрос, из-за чего они происходят и как их измерить. В процессе знакомства с электрическими явлениями, я разобрался с таким понятием как электрический ток, узнал о физических характеристиках, которые описывают данное явление, и о способах их измерения.

Особенно мне захотелось поработать с настоящими физическими электроприборами и описать их. Вообще, к каждому прибору или устройству должна прилагаться инструкция. Её необходимо изучать перед использованием прибора, чтобы знать, как правильно с ним обращаться и не сломать его. Поэтому тема моей работы: «Паспорт физических приборов». Слайд 1.

Ведь паспорт физического прибора – это в сущности инструкция по применению прибора.

Слайд 2. Цели моей работы: научиться работать с амперметром и вольтметром, описать их в виде паспорта.

Слайд 3. Паспорт любого прибора содержит следующие пункты:

Устройство.

Принцип действия

Предел измерения.

Цена деления.

Погрешность измерений.

Назначение прибора.

Схема включения в цепь.

Эти пункты легли в основу описания интересующих нас приборов.

Слайд 4.

Устройство. Рамка зафиксирована на полуосях и может вращаться вместе с катушкой. К рамке спиральными пружинами прикреплена стрелка прибора. Через пружины к катушке подводится ток.

Принцип действия. Магнит закреплен неподвижно. Между полюсами магнита расположен неподвижный стальной сердечник так, что в воздушном кольцеобразном зазоре между сердечником и полюсными наконечниками магнита формируется постоянное магнитное поле.

Слайд 5.

Предел измерения. Предел измерения - это конечное показание шкалы. У вольтметра - 6 В, у амперметра - 2 В. Бывают данные приборы и с иными пределами измерения. Показать на слайде пределы измерения.

Слайд 6.

Цена деления. Цена деления вольтметра 0,2 В, амперметра 0,05 А. То есть с каждым шагом от предыдущего штриха к следующему по шкале вольтметра прибавляем по 0,2 В, а по шкале амперметра по 0,05 А.

Слайд 7.

Погрешность измерений. Абсолютно точных приборов не бывает. Любое измерительное устройство дает погрешность. Погрешность измерений вольтметра ±0,1 В, амперметра ±0,025 А.

Слайд 8.

Назначение прибора. Приборы предназначены для измерения напряжения и силы тока. Ведь электрический ток – это движение заряженных частиц, из которых состоит провод. Но чтобы заставить их двигаться надо совершить усилие. На перемещение одного заряда тратится определенная энергия. Это и есть напряжение. Сила тока – это физическая величина. Она показывает количество электричества в единицу времени. Сколько заряженных частиц проходит по проводу в 1 с, такова и будет сила тока.

Слайд 9.

Схема включения в цепь. Вольтметр подключают параллельно, амперметр – последовательно.

Показать на слайде.

Слайд 10.

Наглядно приёмы работы с амперметром и вольтметром были отработаны на опыте. Нами измерялись сила тока и напряжение двух проводников. Сначала мы подключали их последовательно, а затем параллельно. В первом случае было доказано, что сила тока одинакова на всех участках цепи, а во втором случае – напряжение.

Итак, были обзорно рассмотрены следующие вопросы: физические приборы, измерение физических величин, погрешность, цена деления и предел измерения приборов, и подробнее изучены устройство, принцип действия, характеристики, назначение амперметра и вольтметра. Результаты работы представлены в виде презентации и мини-буклетов «Паспорт амперметра» и «Паспорт вольтметра».

Паспорт физического прибора – это подсказка для правильного его использования, чтобы он долго оставался в рабочем состоянии и служил нам верным помощником.

Спасибо за внимание.