Навигация:   ГлавнаяОпыт внедрения ИКТОпыт базовых площадокСоздание лабораторной установки для изучения темы "Индукционный ток"
Автор: Администратор портала
Просмотров: 2403
Печать

Опыт базовых школ: Создание лабораторной установки для изучения темы "Индукционный ток"


На основе оборудования: Lego Mindstorms NXT, датчиков Vernier

Авторы проекта: Радцев Никита, Данилин Александр.

Руководитель: Брынин Георгий Эдуардович. МБОУ Гимназия 42.

 

Использование технологий образовательной робототехники на уроках физики

Современное развитие науки и техники дает сфере образования широкие возможности для повышения качества условий и результатов образовательного процесса. Особенно актуальным сегодня является применение инновационных информационно-коммуникационных и педагогических технологий в сфере инженерного образования. Данная статья посвящена использованию средств и технологий образовательной робототехники в изучении курса физики в старшем звене.

В 11 классе гимназисты в курсе физики изучают темы “Электромагнитное поле” и “Электромагнитная индукция”. Изучение данных тем проводится обычно с использованием традиционного лабораторного оборудования: постоянные магниты, амперметры, вольтметры, катушки индуктивности и др. На основе этого оборудования собираются различные установки для демонстрации процессов и явлений, рассматриваемых в рамках темы. Однако, наглядность таких установок заметно уступает современному лабораторному исследовательскому оборудованию. Так как классическое оборудование не позволяет смотреть на получаемые результаты измерений в динамике, а если быть точнее для того чтобы это сделать, необходимо провести затратную по времени ручную обработку полученных данных.

Идея нашего проекта заключается в использовании современных электронно-цифровых лабораторий (ЭЦЛ) в комплекте с электронными конструкторами для разработки лабораторной установки, применяемой для изучения явления электромагнитной индукции. данная установка позволяет не только продемонстрировать учащимся протекающие в катушке процессы, но и натолкнуть их на самостоятельный поиск ответов на вопрос как и почему протекают эти явления, а так же самостоятельную формулировку законов и правил на основе результатов исследования.

Сегодня существует достаточное количество электронно-цифровых лабораторий доступных школам и вузам. Мы не ставим целью рассмотреть преимущества и недостатки каждой из них. Учитывая простую интеграцию датчиков Vernier с электронными конструкторами Lego MindStorms NXT и собственного практического опыта, мы остановились именно на этом оборудовании. Таким образом, в данной статье мы рассмотрим использование данного оборудования при изучении тем “Электромагнитная индукция”.

Идея заключается в том, чтобы создать переменное магнитное поле, за счет движения магнита около сердечника катушки. И посмотреть каким образом магнитное поле воздействует на катушку.

По определению Фарадея: если поток вектора индукции, пронизывающий замкнутый, проводящий контур, меняется, то в контуре возникает электрический ток. Это явление называют явлением электромагнитной индукции, а ток – индукционным. При этом явление совершенно не зависит от способа изменения потока вектора магнитной индукции. Итак, получается, что движущиеся заряды (ток) создают магнитное поле, а движущееся магнитное поле создает (вихревое) электрическое поле и собственно индукционный ток.

Для демонстрации этого явления нами была разработана установка, собранная на основе робота LegoMindStorms NXT и датчиков Vernier, подключенных к ноутбуку, на котором установлено ПО для сбора данных. Общая идея заключается в объединении технологий Lego и Vernier, однако, в данной статье представлена версия установки, данные в которой собирает и обрабатывает регистратор LabQuest mini.

Установка представляет собой катушку с сердечником, закрепленную на платформе. Около одного из концов катушки движется постоянный магнит, направленный к катушке северным полюсом. За движение магнита отвечает сервомотор, работой которого управляет программа. К концам катушки подключен датчик разности потенциалов, а у противоположного от магнита конца сердечника находится датчик магнитного поля.

 image001

Робот с фиксируемой частотой (частота выводится на экране блока NXT) подносит магнит к сердечнику и удаляет его, таким образом на катушку действует переменное магнитное поле, которое вызывает движение электронов, направление, которого описывается правилом Ленца: индукционный ток всегда направлен так, что магнитное поле этого тока препятствует изменению магнитного потока, вызывающего индукционный ток.

Таки образом, можно предположить, что при отведении и приближении магнита, направления тока будет изменятся. Катушка имеет постоянное сопротивление, амплитуда колебаний магнита постоянна, следовательно постоянна и амплитуда колебаний магнитного поля, а из этого следует, что изменение направления тока будет соответствовать изменению знака разности потенциалов на концах катушки, каждый раз когда магнит меняет направления движения по отношению к сердечнику катушки.

 image003

Программа для сбора и анализа данных Logger Lite выводит данные в табличной и графической форме. Такое представление данных позволяет наглядно увидеть описанные выше взаимодействия токов и полей.

 

Автор: Брынин Георгий Эдуардович. МБОУ Гимназия 42.

Вопросы можно задать в комментариях к статье.

Вопросы автору можно задать в консультационном форуме.

Вопросы по использованию цифровых лабораторий и робототехники можно задать в теме "Олимпиада Современный исследователь".

Создано 18 Декабрь 2012

У вас недостаточно прав для добавления комментариев.
Возможно, вам необходимо зарегистрироваться на сайте.

Читайте так же

Joomla! Україна
Навигация:   ГлавнаяОпыт внедрения ИКТОпыт базовых площадокСоздание лабораторной установки для изучения темы "Индукционный ток"

Рейтинг лучших консультантов

  • Галина Гладченко
    Баллов: 724.00
  • Алексей Александрович Ушаков
    Баллов: 486.00
  • Сергей Анатольевич Петровских
    Баллов: 474.00
  • Николай Александрович Тюнин
    Баллов: 262.00
  • Татьяна Леонидовна Быкова
    Баллов: 129.00
  • Елена Геннадьевна Воронина
    Баллов: 126.00
  • Вячеслав Витальевич Бондарчук
    Баллов: 124.00
  • Ирина Николаевна Пьянзина
    Баллов: 123.00
  • Тамара Николаевна Воронова
    Баллов: 123.00
  • Наталья Сергеевна Сухих
    Баллов: 99.00
 

Пользователи портала

Активность пользователей

  • Ответить в теме на форуме
    40 минуты тому назад
    Алексей Александрович Ушаков » -1.00 балла(ов)
  • Начисление 5 баллов (за спасиб
    Получена благодарность от: ic99aau
    41 минуты тому назад
    Алексей Александрович Ушаков » -1.00 балла(ов)
  • Начисление 5 баллов (за спасиб
    Выражена благодарность: Tani4ka
    41 минуты тому назад
    Татьяна Рогова » 5.00 балла(ов)
  • Ответить в теме на форуме
    7 дни тому назад
    Татьяна Рогова » -1.00 балла(ов)
  • Ответить в теме на форуме
    1 неделя тому назад
    Лидия Максимовна Шильникова » -1.00 балла(ов)
 

Последние сообщения с форума

Читать подробнее »

Новые комментарии

  • ИКТ0-2017.Статистика по конкурсным работам

    • Сергей Анатольевич Петровских Сергей Анатольевич Петровских 28.11.2017 20:19
      Я не Алексей Александрович, но хочется узнать - что вас запутало кроме размещения видеовыступлени я?
       
    • Татьяна Леонидовна Быкова Татьяна Леонидовна Быкова 28.11.2017 19:56
      Алексей Александрович, зачем так все запутано? Положение - основной и единственный документ, которым ...
       
    • Сергей Анатольевич Петровских Сергей Анатольевич Петровских 28.11.2017 07:47
      По положению вы должны отправить на ikto-info@mail.ru пустое письмо. Вам автоматически приходит письмо ...
  • ИКТО-2017. Немного об общественных экспертах конкурса

    • Сергей Анатольевич Петровских Сергей Анатольевич Петровских 28.11.2017 08:22
      39 районов вообще никого не направили?? Неужели там некого?
  • Карта компетенций экспертов ИКТО-2017

    • Алексей Александрович Ушаков Алексей Александрович Ушаков 28.11.2017 15:32
      По центру рисунка идет горизонтальная пунктирная линия. От нее вниз на 14 строк вниз. 15 в ...

Топ комментаторов

  • Алексей Александрович Ушаков
    Алексей Александрович Ушаков
    56 ( +11 )
  • Владимир Васильевич Анисимов
    Владимир Васильевич Анисимов
    23 ( +3 )
  • Сергей Анатольевич Петровских
    Сергей Анатольевич Петровских
    8 ( +4 )
  • Администратор портала
    Администратор портала
    5 ( +1 )
  • Татьяна Леонидовна Быкова
    Татьяна Леонидовна Быкова
    5 ( 0 )