Указания к работе

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ НИЖЕГОРОДСКОЙ ОБЛАСТИ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СЕМЕНОВСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНО- ХУДОЖЕСТВЕННЫЙ ТЕХНИКУМ
Методические указания
по выполнению
лабораторно - практических работ
Учебная дисциплина
Основы электротехники
основной профессиональной образовательной программы
по профессиям НПО
150709.02 Сварщик (электросварочные и газосварочные работы)
2014
1
ОДОБРЕНО
УТВЕРЖДЕНО
на заседании предметной цикловой
комиссии естественнонаучного
направления
Протокол № ___ от __________
Председатель
Зав. отделением НПО по УПР
Пучкова Т,Е.
Жаркова Л.И.
Автор: преподаватель Семёновского индустриально- художественного
техникума Угланова Л.П.
Рецензент:
преподаватель
физики
Семёновского
индустриально-
художественного техникума В.А. Яшина
2
Оглавление
Методические указания по выполнению лабораторно – практических работ
Пояснительная записка______________________________________4
Тематика лабораторно-практических работ_____________________6
1. Лабораторная работа №1_____________________________________7
2. Лабораторная работа №2___________________________________ _9
3. Лабораторная работа №3____________________________________11
4. Лабораторная работа №4____________________________________13
5. Лабораторная работа №5____________________________________16
6. Лабораторная работа №6____________________________________18
3
1.Пояснительная записка
В
Типовом
положении
об
образовательном
учреждении
начального
профессионального образования и Типовом положении об образовательном учреждении
среднего
профессионального
образования,
утверждённых
соответственно
Постановлениями Правительства РФ от 18 июля 2008 года № 543 и от 14 июля 2008 года
№ 521 к основным видам учебных занятий наряду с другими отнесены лабораторные и
практические занятия.
Данные виды организации учебных занятий направлены на экспериментальное
подтверждение теоретических положений и формирование учебных, профессиональных
практических умений обучающихся и составляют важную часть их профессиональной
подготовки.
Лабораторные и практические занятия способствуют интеграции мыслительной и
практической деятельности обучающихся, развитию коммуникативных способностей,
профессиональной самостоятельности и мобильности.
В процессе лабораторного или практического занятия обучающиеся выполняют одну
или несколько лабораторных работ (заданий), одну или несколько практических работ
(заданий) под руководством преподавателя в соответствии с изучаемым содержанием
учебного материала. В рабочей программе по физике предусмотрено выполнение
лабораторных работ. Целями
проведения лабораторных и практических занятий
являются:
−
обобщение, систематизацию, углубление, закрепление полученных теоретических
знаний по конкретным темам дисциплин математического и
естественнонаучного,
общепрофессионального и специального циклов;
−
формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию
единства интеллектуальной и практической деятельности;
−
развитие интеллектуальных умений у будущих специалистов: аналитических,
проектировочных, конструктивных и др.;
−
выработку при решении поставленных задач таких профессионально значимых
качеств, как самостоятельность, ответственность, точность, творческая инициатива.
Основными этапами лабораторного занятия являются инструктаж, проводимый
преподавателем, самостоятельная работа обучающихся, обсуждение итогов выполнения
лабораторной работы, анализ и оценка выполненной работы, уровня овладения
запланированными умениями.
4
Выполнению лабораторных и практических занятий предшествует проверка знаний
обучающихся, их теоретической готовности к выполнению заданий.
К каждому лабораторному и практическому занятию (заданиям) преподавателями
должны быть разработаны и утверждены методические указания по их проведению.
Формы организации деятельности обучающихся на лабораторных и практических
занятиях могут быть: фронтальная, групповая и индивидуальная.
При фронтальной форме все обучающиеся выполняют одновременно одно и то же
задание.
При групповой форме организации деятельности
одно и то же задание
выполняется группами от двух до пяти человек.
При индивидуальной форме каждый обучающийся выполняет индивидуальное
задание.
Структура и содержание лабораторных и практических занятий включает в себя
следующие элементы:
– тема занятия,
 цель занятия,
 краткие теоретические основания выполняемого задания,
 оборудование и аппаратура,
 материалы и их характеристики,
 порядок выполнения задания,
 таблицы,
 выводы (без формулировки),
 контрольные вопросы,
– учебная и специальная литература.
Учебным планом по основам электротехники предусмотрено 12 часов на лабораторные
работы.
5
Тематика лабораторно – практических работ
№
Наименование
Количество часов
1
Лабораторная работа №1
«Последовательное соединение резисторов»
1
2
Лабораторная работа №2
«Параллельное соединение резисторов»
1
3
Лабораторная работа №3
«Измерение работы и мощности в цепи постоянного тока».
2
4
Лабораторная работа №4
«Изучение устройства и работы трансформатора».
2
5
Лабораторная работа №5
«Изучение работы электрического двигателя».
3
6
Лабораторная работа №6
«Изучение работы генератора постоянного тока»
3
Итого:
12
6
Лабораторная работа № 1
Изучение последовательного соединения проводников
Цель работы: изучить последовательное соединение проводников.
Оборудование: источник питания, два проволочных резистора, реостат, ключ замыкания
тока, соединительные провода, амперметр, вольтметр.
Вопросы для повторения
1. Какое соединение называется последовательным?
2. Запишите законы последовательного соединения проводников
3. Единицы измерения
a) силы тока
b) напряжения
c) сопротивления
ХОД РАБОТЫ
1. Начертите схему цепи, состоящей из последовательно соединённых: источника
тока, ключа, реостата, амперметра, двух проволочных резисторов.
2. Соберите цепь по схеме.
3. Определите цену деления приборов
Амперметр ____________________________
Вольтметр ____________________________
4. С помощью реостата регулируйте силу тока в цепи, так, чтобы показание амперметра
соответствовало целому числу делений.
5. Измерьте силу тока в цепи
I = ________________________
6. Присоедините два свободных провода к клеммам вольтметра.
7. Измерьте напряжение на резисторах:
22
U1 = __________________ U2 = __________________
8. Сумма напряжений U1 + U2 = _____________________
7
9. Измерьте напряжение на участке, состоящем из двух резисторов, R1 и R2
U1-2 = ________________________________
10. Сравните полученные значения (U1 + U2) и U1-2 _____________________________
11. Зная, что сила тока в различных последовательно соединенных участках цепи
одинакова
I1=I2=I, определим сопротивление каждого резистора и сопротивление участка цепи из
двух
резисторов
Формулы для вычисления: Вычисления:
R1= R1=
R2= R2=
R1-2= R1-2=
R1+ R2=
12. Сравните полученные результаты: (R1+ R2) и R1-2 __________________________
13. По полученным результатам сделайте вывод
ВЫВОД
____________________________________________________________________
Контрольные вопросы
1. Как изменятся показания амперметра и вольтметра при
перемещении ползунка реостата вверх? вниз?
2. Ученик по ошибке включил вольтметр вместо амперметра при измерении величины
тока в
лампе. Что при этом произойдет с накалом нити лампы? Почему?
3. Ученик по ошибке включил амперметр вместо вольтметра при измерении напряжения
на
горящей лампе. Объясните, что произошло с величиной силы тока в цепи.
1. Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.: Издательский
центр «Академия»,2010.-288 с.
2. П. 1.3.1. -1.3.2., стр.20 -25.
8
Лабораторная работа № 2
Изучение параллельного соединения проводников
Цель работы: экспериментально проверить законы параллельного соединения
проводников
Оборудование: источник питания, два проволочных резистора, реостат, ключ замыкания
тока, соединительные провода, амперметр, вольтметр.
Вопросы для повторения:
1. Сформулируйте закон Ома для участка
цепи.___________________________________________________________________
2. Запишите формулу закона Ома для участка
цепи____________________________________________________________________
3. На основании закона Ома запишите формулу для определения сопротивления
проводника____________________________________________________________
3. Какое соединение называется
параллельным?__________________________________________________________
4. Сформулируйте законы параллельного соединения проводников:
а) для напряжения
_______________________________________________________________________
б) для силы
тока__________________________________________________________________
в) для сопротивления
_______________________________________________________________________
ХОД РАБОТЫ
1. Соберите электрическую цепь по рисунку и с помощью
реостата установите стрелку амперметра на определенное
деление шкалы. Запишите значение силы тока I.
2.Измерьте напряжение U между точками А и Б. Запишите результаты
измерения.
3.Соберите электрическую цепь по рисунку и измерьте амперметром силу электрического
тока I1 на участке цепи, содержащем R1 . Запишите результаты
измерения.
9
.
4.Соберите электрическую цепь по рисунку и измерьте амперметром силу
электрического тока I2 на участке цепи, содержащем R2 . Запишите результаты
измерения.
5. На основании результатов 3 и 4 заданий рассчитайте общую силу тока I = I1+ I2.
______________________________________________________________________
6. По закону Ома вычислите сопротивление
7. Вычислите общее сопротивление участка цепи.
8. Сравните полученные результаты. На основании проведенных опытов запишите,
выполняются ли законы электрического тока для параллельного соединения проводников
____________________________________________________________________
ВЫВОД
_____________________________________________________________________
3. Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.: Издательский
центр «Академия»,2010.-288 с.
10
4. П. 1.3.1. -1.3.2., стр.20 -25.
Лабораторная работа № 3
Измерение работы и мощности электрического тока
Цель: научиться определять мощность и работу тока в лампе, используя амперметр,
вольтметр и часы.
Оборудование: источник тока, низковольтная лампа на подставке, вольтметр, амперметр,
ключ, соединительные провода, секундомер(или часы с секундной стрелкой)
Вопросы для повторения:
1. Как вычислить работу электрического тока? ______________________________
2. Единицы работы в СИ ________________________________________________
3. Что называют
мощностью?___________________________________________________________
4. Как обозначают электрическую мощность? _________________________________
5. Как вычислить мощность? ________________________________________________
6. Единицы мощности в СИ ______________________________________________
7. Существует ли прибор для измерения мощности?
__________________________________________________________________________
ХОД РАБОТЫ
1. Соберите электрическую цепь, изображенную на рисунке, и начертите ее схему
2. Измерьте вольтметром напряжение на лампе.
3. Начертите в тетради схему собранной цепи и запишите показания приборов.
U = ______________ I = _______________
4. Вычислите мощность тока в лампе. P =
__________________________________________
5. Замерьте время включения и выключения лампы. По времени её горения и мощности
определите работу тока в лампе. A = ____________________________________________
6. Проверьте, совпадает ли полученное значение мощности с мощностью, обозначенной
на лампе. Если значения не совпадают, объясните причину этого.
ВЫВОД
11
Контрольные вопросы:
1. Два проводника одинакового сопротивления соединены сначала последовательно, а
потом параллельно и в обоих случаях включены под напряжение 4 В. В каком случае
работа тока за 1с будет больше и во сколько раз?
_________________________________________________________________________
2. В цепь напряжением 120 В включена электрическая лампа, сила тока в которой 0,5 А.
Найдите мощность тока в лампе.
_________________________________________________________________________
1. Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.: Издательский
центр «Академия»,2010.-288 с.
2. П. 1.4.4., стр.30
12
Лабораторная работа № 4
Изучение устройства и работы трансформатора
Цель работы: изучение устройства трансформатора и измерение его коэффициента
трансформации.
Оборудование: трансформатор лабораторный, амперметр, вольтметр, реостат
ползунковый, ключ замыкания тока, комплект провод.
Теория. Трансформатор образует переменный ток одного напряжения в переменный ток
другого напряжения при неизменной частоте. Он состоит из замкнутого сердечника,
изготовленного из специальной листовой трансформаторной стали, на которой
располагаются две катушки их называют обмотками с разным числом витков из медной
проволоки. Одна из обмоток, называемая первичной, подключается к источнику
переменного напряжения. Устройства, потребляющие электроэнергию, подключаются к
вторичной обмотке, их может быть несколько.
Если первичную обмотку подключить к источнику переменного напряжения, а вторичную
оставить разомкнутой это режим работы называют холостым ходом трансформатора, то в
первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный
магнитный поток. Этот поток наводит в каждом витке обмотки равную ЭДС, поэтому
ЭДС индукции во всей обмотке прямо пропорциональна числу витков в этой обмотке.
При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажимах U2 будет равно
наводимой в ней ЭДС E2. В первичной обмотке ЭДС E1 по числовому значению мало
отличается от подводимого к этой обмотке напряжения U1, практически их можно
считать равными, поэтому где K- коэффициент трансформации. Если вторичных обмоток
несколько, то коэффициент трансформации для каждой из них рассчитывается
аналогично.
Если во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то во вторичной обмотке
возникает ток. Этот ток создает магнитный поток, который, согласно правилу Ленца,
должен уменьшить изменение магнитного потока в сердечнике, что, в свою очередь,
приведет к уменьшению ЭДС индукции в первичной обмотке. Но эта ЭДС равна
напряжению, приложенному к первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке
должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного потока. При этом
увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети.
При выполнении работы следует изучить устройство трансформатора, включить его в сеть
переменного тока. В режиме холостого хода измерить напряжение на обмотках и
вычислить коэффициент трансформации, а при работе трансформатора «под нагрузкой»
установить связь между токами и напряжениями в обмотках.
Для выполнения работы применяется лабораторный разборный трансформатор,
рассчитанный на включение в сеть переменного напряжения. Трансформатор состоит из
двух катушек и сердечника. Сердечник состоит из двух половин, которые вставляют в
катушки и с помощью скобы закрепляют на основании.
13
ХОД РАБОТЫ
ЗАДАНИЕ 1.
Изучение устройства трансформатора
1. Рассмотрите устройство трансформатора. Определите первичную обмотку и
вторичную.
2.Начертите электрическую схему трансформатора.
3. Разберите трансформатор. Для этого поверните его основанием вверх и открутите две
гайки крепления скобки. Выньте сердечник и рассмотрите его устройство.
4. Соберите трансформатор. Для этого вставьте сердечник со скобкой в катушку,
установите трансформатор на основание и закрепите его гайками.
ЗАДАНИЕ 2.
Измерение коэффициента трансформации
1. Подсоедините трансформатор к сети переменного напряжения и замкните цепь.
2.Измерьте напряжение на первичной обмотке U1. Записать результат измерений.
3. Измерьте напряжение на вторичных обмотках. U1 и U 2. Записать результат измерений.
4. Вычислите коэффициенты трансформации K1 и K2.
Дополнительные задания
14
Исследование зависимости между токами напряжениями в обмотках трансформатора.
1. Во вторичную цепь включите через ключ реостат.
2. Измерьте амперметром силу тока I3 во вторичной обмотке, предварительно убедившись
в том, что реостат полностью введен. Отключите трансформатор от сети.
3. Включите амперметр в первичную цепь и измерьте силу тока в первичной обмотке I1.
4. Измерьте напряжение на первичной и вторичной обмотках U1 и U3. Запишите
результаты измерений.
5. Вычислите отношения и сравните их.
6. Опыт повторите 2-3 раза. Каждый раз передвигайте движок реостата так, чтобы сила
тока увеличивалась на 30-50 мА.
7. На основе результатов всех опытов сделайте вывод.
ВЫВОД
Контрольные вопросы.
1.Какой трансформатор называют повышающим и какой понижающим?
2. Изменяет ли трансформатор частоту преобразуемого переменного тока?
3. Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных пластин?
4. Почему мощность, потребляемая от вторичной обмотки, меньше мощности,
подводимой к первичной обмотке?
УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА
1.Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.:
Издательский центр «Академия»,2010.-288 с.
15
2. П. 7.3.1.-7.3.5, стр.191 - 196
Лабораторная работа № 5
Изучение работы электрического двигателя
Цель работы: ознакомиться с основными деталями электрического двигателя
постоянного тока и изучить принцип его действия.
Оборудование: модель электрического двигателя, источник питания, ключ,
соединительные провода, реостат, проводники, амперметр.
Вопросы для повторения:
1) Кто и когда изобрел электрический двигатель?
2) Как электрический двигатель обозначают на схемах?
3) Из каких основных частей состоит электрический двигатель ?
4) Что является ротором двигателя?
5) Что является статором двигателя?
6) Каков К П Д электрического двигателя?
7) Где применяют электрические двигатели?
ХОД РАБОТЫ
Примечание:
Подвижная часть электродвигателя называется якорем. Электромагнит, создающий
магнитное поле, в котором вращается якорь, называют индуктором.
16
2. Соберите электрическую цепь, состоящую из источника тока, реостата, ключа,
амперметра и двигателя.
Нарисуйте электрическую схему собранной цепи.
3. Замкните ключ и, передвигая ползунок реостата, проследите, что происходит при
этом с двигателем?
4. Измените полярность включения двигателя. Что произошло с двигателем?
5. Сделайте вывод.
ВЫВОД
Контрольные вопросы
1. Изменится ли направление вращения якоря, если изменится направление тока:
а) в обмотке якоря электродвигателя;
б) в обмотке электромагнитов;
в) одновременно в обмотках якоря и электромагнита?
________________________________________________________________________
2. В троллейбусах установлены электродвигатели постоянного тока. Притягиваются или
отталкиваются провода троллейбусной линии?
_____________________________________________________________________________
3. Почему в метро применяют только электрические двигатели, а не тепловые?
__________________________________________________________________________
4. Почему в обмотке электродвигателя используется не один виток, а несколько?
__________________________________________________________________________
1. Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.:
Издательский центр «Академия»,2010.-288 с.
2. П. 7.7.1.-7.8.3, стр.208 - 215
17
Лабораторная работа № 6
Изучение работы генератора постоянного тока
Цель работы:
Изучить принцип действия, конструкцию и свойства генераторов постоянного тока.
Оборудование: источник питания, ключ, соединительные провода, модель генератора.
Указания к работе
Используя рекомендованную литературу, ознакомьтесь с принципом действия,
конструкцией и назначением основных частей генератора. Обратите внимание на
конструкцию таких элементов, как якорь, коллектор, обмотка возбуждения. Четко уясните
процессы, происходящие в генераторе и роль коллектора. Уясните процесс
самовозбуждения. Выясните, какие характеристики определяют эксплуатационные
возможности генератора и почему они имеют такой вид.
В режиме генератора машина постоянного тока превращает механическую
энергию первичного двигателя в электрическую и является, таким образом, источником
постоянного тока. В этом режиме якорь машины вращается каким-либо первичным
механическим двигателем. При этом обмотка якоря пересекается магнитным потоком
индуктора и в каждом ее стержне, согласно закону электромагнитной индукции, создается
переменная э. д. с.
Генератор постоянного тока (рис. 1) состоит из двух частей: неподвижной и
вращающейся. Неподвижная часть (статор) является остовом машины и одновременно
служит для создания магнитного потока. Во вращающейся части, называемой якорем
(ротором), индуцируется электродвижущая сила - ЭДС.
Неподвижная часть состоит из станины (1), главных полюсов (2) с обмоткой
возбуждения (3) и дополнительных полюсов (4), уменьшаемых искрение под щетками.
Якорь имеет сердечник (5), набираемый из тонких стальных листов, обмотку якоря
(6), заложенную в пазы сердечника и коллектор (7). На поверхность коллектора наложены
угольно-графитовые щетки (8), обеспечивающие скользящий контакт с обмоткой
вращающегося якоря. Коллектор имеет форму цилиндра и выполняется из изолированных
медных пластин - ламелей - к которым подсоединены секции якорной обмотки. Вращаясь
вместе с обмоткой, коллектор выполняет роль механического выпрямителя.
Обмотка возбуждения (3) создает главный магнитный поток Ф полюсов. В генераторах с
независимым возбуждением она питается от постороннего источника постоянного тока
(выпрямителя, аккумулятора и т.п.). С генератором с параллельным возбуждением
обмотка главных полюсов подключена к главным щеткам, т.е. параллельно цепи якоря. В
связи с этим для возникновения магнитного потока и ЭДС необходим хотя бы слабый
остаточный магнитный поток. Благодаря наличию остаточного магнетизма возникает
процесс самовозбуждения генератора.
18
8
1
6
5
2
3
7
4
4
Рис. 1. Конструкция генератора
постоянного тока
1. Станина.
2. Главные
полюса.
3. Обмотка
возбуждения.
4. Дополнительн
ые полюса.
5. Сердечник.
6. Обмотка
якоря.
7. Коллектор.
8. Угольнографитовые
щетки.
Контрольные вопросы
1.В чем состоит назначение генератора постоянного тока и на чем основан принцип
его работы?
2.Для каких целей предназначены обмотка возбуждения, якорь, коллектор, щетки?
19
3.В чем различие между генераторами с параллельным и независимым возбуждением?
4.Чем объясняется, что характеристика холостого хода имеет две ветви?
5.В чем состоит процесс самовозбуждения генератора?
6.Почему с увеличением нагрузки генератора напряжение на зажимах якоря снижается?
7.Почему с ростом нагрузки напряжение генератора с независимым возбуждением
снижается менее интенсивно, чем генератора с параллельным возбуждением?
8.Для какого из генераторов режим короткого замыкания наиболее опасен? Почему?
9.Каким образом можно регулировать напряжение генератора?
10.Где применяются генераторы постоянного тока?
3. Прошин М.В. Электротехника: учебник для нач. проф. образования-М.:
Издательский центр «Академия»,2010.-288 с.
4. П. 7.11.1 стр.221-224
Рецензия
на методические рекомендации для студентов по организации лабораторно-практических
работ по дисциплине «Основы электротехники» преподавателя дисциплин
профессионального цикла ГБОУ СПО « Семеновский индустриально- художественный
техникум» Угланову Л.П.
Методические рекомендации для студентов по организации лабораторно-практических
работ по дисциплине "Основы электротехники",составлены в соответствии с учебной
программой и позволяют расширить и закрепить теоретические знания по дисциплине. В
методических рекомендациях сформулированы задачи лабораторно-практических работ,
порядок выполнения, требования к результатам работы и критерии оценки.
Представленные
на
рецензию
методические
рекомендации
соответствуют
дополнительным требованиям к минимуму содержания и уровню подготовки
выпускников начального
профессионального образования и позволяют студентам
правильно организовать работу.
Рецензент:
преподаватель физики ГБОУ СПО « Семеновский индустриальнохудожественный техникум В.А. Яшина
20