Материалы к проекту "Учимся измерять".

Реостат

Реоста́т (потенциометр, переменное сопротивление, переменный резистор) —электрический аппарат, изобретённый Иоганном Кристианом Поггендорфом, служащий для регулировки и получения требуемой величины сопротивления. Как правило, состоит из проводящего элемента с устройством регулирования электрического сопротивления.

Изменением сопротивления цепи, в которую включен реостат, возможно достичь изменения величины тока или напряжения. При необходимости изменения тока или напряжения в небольших пределах реостат включают в цепь параллельно или последовательно. Для получения значений тока и напряжения от нуля до максимального значения применяется потенциометрическое включение реостата, являющего в данном случае регулируемым делителем напряжения.

Использование реостата возможно как в качестве электроизмерительного прибора, так и прибора в составе электрической или электронной схемы.

Основные типы реостатов

1.    Проволочный реостат. Состоит из проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением, натянутой на раму. Проволока проходит через несколько контактов. Соединяя с нужным контактом, можно получить нужное сопротивление.

2.    Ползунковый реостат. Состоит из проволоки из материала с высоким удельным сопротивлением, виток к витку натянутой на стержень из изолирующего материала. Проволока покрыта слоем окалины, который специально получается при производстве. При перемещении ползунка с присоединённым к нему контактом слой окалины соскабливается, и электрический ток протекает из проволоки на ползунок. Чем больше витков от одного контакта до другого, тем больше сопротивление. Такие реостаты применяются в учебном процессе. Разновидностью ползункового реостата является агрометр в котором роль ползунка выполняет колёсико из проводящего материала, двигающееся по поверхности диэлектрического барабана с намотанной на него проволокой.

3.    Жидкостный реостат, представляющий собой бак с электролитом, в который погружаются металлические пластины. Обеспечивается плавное регулирование. Величина сопротивления реостата пропорциональна расстоянию между пластинами, и обратно пропорциональна площади части поверхности пластин, погруженной в электролит.

4.    Ламповый реостат. Состоит из набора параллельно включённых ламп накаливания. Изменением количества включённых ламп изменялось сопротивление реостата. Недостатком лампового реостата является зависимость его сопротивления от степени разогрева нитей ламп.

 Рисунки:

 Ещё одно определение реостата:

Реостат – это прибор, служащий для регулирования (ограничения) тока или напряжения в электрической цепи.
Основной частью реостата является проводящий элемент, обладающий переменным сопротивлением. В свою очередь, электрическое сопротивление проводящего элемента, в зависимости от конструкции реостата, может изменяться плавно или ступенчато.
Функции реостата просты – управляемое ограничение тока или напряжения. Однако его использование, может отличаться, в зависимости от диапазона регулирования тока. В том случае, если требуется лишь небольшое изменение напряжения или количества тока, реостат последовательно включают в электрическую цепь. Это применяется, к примеру, для ограничения количества пускового тока в различных электронных машинах.
В том же случае, когда регулирование тока или напряжения необходимо проводить в более широких пределах, реостат работает как регулируемый делитель напряжения, позволяющий разделять напряжение тока, постоянного или переменного, на части. В этом случае используют потенциометрическое включение реостата в электрическую цепь.
Реостаты разделяются на несколько типов, в зависимости от их назначения, способу отвода тепла, и материала, из которого изготовлен проводящий элемент.
По назначению, выделяют реостаты возбуждения, пусковые, пускорегулировочные и нагрузочные реостаты. Реостаты с воздушным или масляным охлаждением построены по различному принципу отвода тепла, охлаждаясь соответственно потоками воздуха (в том числе и естественным способом), или при помощи маслонаполненного радиатора.
Однако наиболее важным отличием всех типов реостатов друг от друга является материал, из которого изготовлен проводящий элемент. Наиболее распространены реостаты с металлическим элементом. Но наряду с такими реостатами, есть приборы, оснащенные жидкостными или угольными проводящими элементами.
Наиболее простыми по устройству, являются металлические реостаты ползункового типа. В этом случае, сопротивление проводящего элемента изменяется при помощи специального ползунка, передвигаемого непосредственно по виткам проволоки, из которой изготовлен проводящий элемент. Как правило, это проволока с высоким удельным сопротивлением. Таким свойством обладают такие металлические сплавы, как нихром, константан, фехраль, а также обычная сталь. Сам реостат, в этом случае, вернее его сердечник, представляет из себя цилиндр, изготовленный из термоизоляционного материала, на который витками намотана проволока проводящего элемента. Цилиндр выполняют, как правило, из фарфора или стеатита.
Реостат с жидкостным проводящим элементом, представляет из себя сосуд, заполненный электролитом, в который опущены электроды. Изменяя расстояние между электродами, а также глубину из погружения в электролит, происходит регулирование тока или его напряжения.
Угольный реостат состоит из своеобразных столбиков, набранных из угольных шайб небольшой толщины, по типу столбиков из монет. Сопротивление проводящего элемента подобного реостата, меняется, в зависимости от величины приложенного к столбикам внешнего давления.

Видео: 

Кинематика 10 класс Задание№4

Задача №1

1. Mr. Джонс только что приобрёл новый автомобиль и отправился на нём домой. За какое время автомобиль, двигаясь из состояния покоя с ускорением 2 м\с2, пройдёт 40 м?

Дано:  V0 = 0, ax = 2 м\с2, S = 40м, t - ?
Рисунок:
Решение:

1. S = V0t + axt2/2
2. При V0 = 0 – S = at2/2
3. t = 

        t =  = 40с

Ответ: t = 40c

Задача № 2

2. При аварийном торможении автомобиль, движущийся на Mr. Джонса, со скоростью 54км\ч, остановился через 3 с. Найти тормозной путь автомобиля, до столкновения с Mr. Джонсом.

Дано: V0 = 54 км\ч = 15 м\с; t = 3 c; V = 0; S = ?
Рисунок:
Решение:

1. S = V0t + at2/2

        a = V-V0/t; a = 0 – 15/3 = 5 м\с2

2. S = 15*3 + 5*32/2 = 45 + 22,5 = 67,5

Ответ: S = 67,5 м

Задача № 3

3. Mr. Джонс выходя из магазина увидел соседского сына, который приехал туда на велосипеде. Быстро обдумав ситуацию Mr. Джонс незамедлительно отобрал велосипед. Он начал своё движение из состояния покоя и в течении первых 4 с двигался с ускорением 1 м\с2; затем в течении 0.1 мин он двигался равномерно до дома. Найти среднюю скорость за всё время движения.

Дано: V0 = 0, t1 = 4c, a1 = 1м\с2, t2 = 0,1 мин = 6с, a2 = 0, Vср - ?
Рисунок: 1)
2)
Решение:

1. V ср = S/t   (S – весь пройденный путь, t – всё время движения)

S = S1 + S2            t = t1 + t2

2. S1 = V0t1 + a1t12/2 = a1t12/2 = 1*42/2 = 8 м

        V1 = V0 + a1t1 = a1t1 = 1*4 = 4 м\с

3. V2 = V1

        S2 = V2t2 = V1t2 = 4*6 = 24 м

4. S = 8 + 24 = 32м            t = 4 + 6 = 10c
5. V ср = 32/10 = 3,2 м\с

Ответ: V ср = 3,2 м\с

Кинематика 10 класс Задание№3.

Задача №1:
 

Рисунок:

Опаздывая на работу, Mr. Джонс вышел из дома в точке с координатой X0 = 8м и со скоростью 10 м\с. Определите положение Mr. Джонса через 1.5с. Найдите время прибытия Mr. Джонса на работу, если известно, что Mr. Джонс работает лесником.

Решение:

Дано: Х0 = 8 м, Vx = 10 м\с, t = 1,5 с.

1) Х = Х0 + Vxt                    3)При t = 1.5 c

X = 8 – 10t                                X = 8 – 10*1.5 = 8 – 15= -7 м

Vx = 10 м\с

2) Х = 8 – 10t

х-8 = 8 – 10t; 10t = 8+8; 10t = 16; t = 1.6 с   

Ответ: При t =1.5, X = - 7 м; t = 1.6 c.                        

Задача №2:

    Опаздывая в театр из дома (Х0 = 0) Mr. Джонс бежал со скоростью 5 м\с. Через 3 метра лежал камень. Определите через какое время Mr. Джонс споткнётся об этот камень. Начертите график зависимости х от t.

Рисунок:

Решение:

Дано: Х0 = 0 м, Vx = 5 м\с, Х = 3 м.

1) Х =Х0 +Vxt 

X = 5t 

2) Встреча: 5t = 3; t =3\5 = 0,6 с

Ответ: t = 0,6 с

Задача №3:

    Движение автомобиля описывается уравнением Х1 = - 270 + 12t, a движение Mr. Джонса по обочине того же шоссе – уравнением Х2 = - 1,5t. Сделать пояснительный рисунок (ось Х направилась вправо), на котором указать положение автомобиля и Mr. Джонса в момент начала наблюдения. С какими скоростями и в каком направлении они двигались? Когда и где они встретились?

Решение:

Дано: Х1 = - 270+ 12t, Х2 = - 1,5t

                        1)Х =Х0 +Vxt                                          3)    Х =Х0 +Vxt

Х1 = - 270+ 12t                                             Х2 = - 1,5t

Х01 = - 270 м; Vx1 = 12м\с                      Х02 = 0; Vx2 = - 1,5 м\с

2)Встреча: Х1 = Х2

-270 + 12t = -1,5t

Vx2 = - 1,5 м\с

Vx1 = 12м\с

               12t + 1,5t = 270

               13,5t = 270

                t = 20c

Ответ: t = 20c; Vx1 = 12 м\с; Vx2 = - 1,5 м\с

Кинематика 10 класс Задание№2.

"Определение проекций вектора на оси"

Цели работы:

• Определить координаты начала и конца каждого вектора,
• Определить проекции  векторов на оси,
• Определить длину векторов,
• Определить сумму и разность двух предложенных векторов.

Рисунок:

Дано:                                                   Решение:

A(3;2),                                                 1) AB: Sx = XB – XA            Sx = 7 – 3 = 4

B(7;8),                                                              Sy = YB – YA            Sy = 8 – 2 = 6

L(8;4),                                                               |AB| =

F(14;6)                                                              |AB| = = = = 7,2

                                                               2) LF: Sx = Xf – Xl            Sx = 14 – 8 = 6

                                                                          Sy = Yf – Yl            Sy = 6-4 = 2

                                                                          |LF| =

                                                                          |LF| = = = = 6,3

Сумма векторов:

Рисунок:

Нужно переместить векторы так, чтобы конец одного вектора лежал на начальной точке второго.

    AB + LF = AF            A(3;2), F(13;10)

    Sx = Xf – Xa                Sx = 13 – 3 = 10

    Sy = Yf – Ya                Sy = 10 – 2 = 8

    |AF| =

    |AF| = = = = 12,8

Следовательно суммой является число – 12,8.

Разность векторов:

Рисунок:

Нужно переместить векторы так, чтобы их начальные точки совпадали.

    AB – LF = BF            В(8,8), F(10;4)

    Sx = Xf – Xa                Sx = 10 – 8 = 2

    Sy = Yf – Ya                Sy = 4 – 8 = -4

    |BF| = 

    |BF| = = = = 4,5

Следовательно разностью является число – 4,5