Статья на тему «Использование ИКТ-технологий на уроках физики»

Статья

Тема: «Использование ИКТ-технологий на уроках физики»

Зюзина Е.В.

Информационные технологии, которые сумели захватить практически все сферы человеческой деятельности, оказывают значительное влияние на современное общество в целом. На данный момент происходит активное технологическое усовершенствование системы образования, которое в свою очередь играет роль в мировом информационно-образовательное пространстве.

Так как диэлектрик по определению не проводит постоянный электрический ток и если включить конденсатор в цепь постоянного тока, он показывает бесконечно большое сопротивление, поскольку постоянный ток просто не может пройти через диэлектрик между обкладками. [1]

Конденсатор разрывает цепь постоянного тока. Но если тот же конденсатор включить теперь в цепь переменного тока, то окажется, что ее конденсатор будто бы и не разрывает полностью, он просто попеременно заряжается и разряжается, то есть электрический заряд движется, и ток во внешней цепи поддерживается.

Переменный ток проводимости внутри конденсатора все же замыкается, только в данном случае - током смещения. Значит конденсатор в цепи переменного тока выступает неким сопротивлением конечной величины.

Такое сопротивление называется емкостным. [3]

Детальное изучение обучающимися СПО темы «индуктивное и емкостное сопротивление в цепи переменного тока», а также формирование умений и навыков их практического использование путем индивидуального выполнения практических работ позволит успешно выполнять с помощью программы Начала электроники 2.0.

Программа представляет собой электронный конструктор, позволяющий имитировать на экране монитора процессы сборки электрических схем, исследовать особенности их работы, проводить измерения электрических величин так, как это делается в реальном физическом эксперименте. Она естественным образом дополняет классическую схему обучения, состоящую из усвоения теоретического материала и выработки практических навыков экспериментирования в физической лаборатории. [5]

Эксперимент проводили следующим образом:

Установили значения параметров:

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Конденсатор – рабочее напряжение 400 В, емкость 10 мкФ;

Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.

Изменяя емкость конденсатора от 5 до 45 мкФ (через 5 мкФ), фиксируем показания вольтметров на конденсаторе и на резисторе.

Рассчитали эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения емкости конденсатора (для этого напряжение на резисторе разделили на его сопротивление).

I = Uр/Rр (9)

Определили емкостные сопротивления для соответствующих ёмкостей конденсатора ХС = Uк/Im

Установили емкость конденсатора 10 мкФ. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторили измерения и расчеты емкостного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.

2. Вычисление индуктивности катушки на основе экспериментального определения ее индуктивного сопротивления.

2.1. Собрали цепь в программе "Начала ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0".

2.2. Установили следующие значения параметров

Достижение результатов освоения учебной дисциплины физика невозможно без активной учебно-познавательной деятельности обучающихся при построении образовательного процесса использоваем ИКТ. Обоснование целесообразности использования ИКТ в образовательном процессе повышает мотивацию к обучению у студентов.

Выполнение лабораторно-практического занятия, с использованием автоматизированных программ и приложений способствует освоению и направлено на приобретение обучающимися знаний, умений и навыков, направленных на формирование компетенций ОК и ЛР согласно Программе воспитания, определенных ФГОС СПО для специальности 09.02.07. Информационные системы и программирование

Студенты научаться вычислять, с помощью программы «Начало ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0», индуктивность катушки и емкость конденсатора на основе экспериментального определения индуктивного и емкостного сопротивления, а также на основе графиков объяснять зависимость силы переменного тока от емкости включённой в цепь батареи конденсаторов и катушки при постоянных амплитуде и частоте внешнего напряжения.

Задачи, поставленные перед студентами:

Изучение научной литературы и Интернет-ресурсов по данной теме.

Умение применять программу «Начало ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0» для достижения поставленной цели.

Объект исследования: индуктивное и емкостное сопротивление в цепи переменного тока

Значимость проекта заключается в использовании знаний, приобретенных на уроках физики и выводов, сделанных на основе проведенных исследований в практической деятельности.

Методы исследования:

Теоретические исследования.

Эмпирические исследования.

Ход проведения эксперимента:

Для проведения эксперимента использовалась программа "Начала ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0"

1.Выявление зависимости силы переменного тока от ёмкости включенной в цепь батареи конденсаторов при постоянных амплитуде и частоте внешнего напряжения.

Выявление зависимости силы переменного тока от индуктивного сопротивления катушки включенной в цепь при постоянных амплитуде и частоте внешнего напряжения.

Собрали цепь в программе "Начала ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0"

Установили значения параметров:

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Конденсатор – рабочее напряжение 400 В, емкость 10 мкФ;

Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.

Изменяя емкость конденсатора от 5 до 45 мкФ (через 5 мкФ), фиксируем показания вольтметров на конденсаторе и на резисторе.

Рассчитали эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения емкости конденсатора (для этого напряжение на резисторе разделили на его сопротивление).

I = Uр/Rр (9)

Определили емкостные сопротивления для соответствующих ёмкостей конденсатора ХС = Uк/Im

Установили емкость конденсатора 10 мкФ. Изменяя частоту генератора от 20 до 100 Гц через 10 Гц, повторили измерения и расчеты емкостного сопротивления в зависимости от частоты переменного тока.

2. Вычисление индуктивности катушки на основе экспериментального определения ее индуктивного сопротивления.

2.1. Собрали цепь в программе "Начала ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0".

2.2. Установили следующие значения параметров

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Катушка – индуктивность 50 мГн;

Резистор – рабочая мощность 500 Вт, сопротивление 100 Ом.

2.3. Изменяя индуктивность катушки от 50 до 450 мГн (через 50 мГн), фиксируем показания вольтметров на катушке и на резисторе.

2.4. Рассчитали эффективное значение токов, текущих в цепи, в зависимости от значения индуктивности катушки по формуле Im = Uр/Rр

2.5. Определили индуктивное сопротивление катушки для соответствующих значений её индуктивности от 50 мГн до 450 мГн. XL = Uк/Im

Провели вторую серию измерений.

2.6. Установили следующие значения параметров

Генератор – напряжение (эффективное) 100 В, частота 100 Гц;

Катушка – индуктивность 60 мГн;

Резистор – рабочая мощность 600 Вт, сопротивление 100 Ом.

Рис. 1 – Катушка и резистор

В программе Excel были построены "График зависимости емкостного сопротивления от частоты переменного тока" и "График зависимости индуктивного сопротивления от частоты переменного тока"

Построили графики зависимостей индуктивного и емкостного сопротивлений от частоты переменного тока.

График 1.1. "Зависимость емкостного сопротивления от частоты переменного тока"

График 1.2. "Зависимость индуктивного сопротивления от частоты переменного тока"

ВЫВОД:

Следуя цели исследовательского проекта, студенты изучили понятия переменного электрического тока, емкостного и индуктивного сопротивления в цепи переменного тока, а также ознакомились c программой «Начало ЭЛЕКТРОНИКИ 2.0» и провели эксперименты, которые позволили выявить некоторые зависимости.

Выбрав компьютерную программу для проведения практических экспериментов, мы учли экономность данного метода, что позволило нам без труда вычислить зависимости величин в поставленных задачах без использования специального дорогостоящего оборудования

БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Дмитриева В.Ф. «Физика для профессий и специальностей технического профиля», 4-е изд., стер.-М.: Издательский центр «Академия», 2017. [1]

В. Г. Герасимов, Э. В. Кузнецов, О. В. Николаева. Электротехника и электроника. Кн. 1. Электрические и магнитные цепи. — М.: Энергоатомиздат, 2017. — 288 с. [2]

Савельев И.В. Глава X. Движение заряженных частиц. // Курс общей физики. — 3. — М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 2016. — Т. 2. — С. 87—88. — 496 с. — 220 000 экз. [3]

Young, Hugh D.; Roger A. Freedman; A. Lewis Ford (2016). Сирс и Земанский университет физики (11-е изд.). Сан-Франциско: Эддисон Уэсли . ISBN Young [4]

X. L. Zhou «On independence, completeness of Maxwell’s equations and uniqueness theorems in electromagnetics» Progress In Electromagnetics Research, PIER 64, 117—134, 2016 [5]

Интернет-источники:

class-fizika.ru/11_31.html [6]

лена24.рф/Физика_11_кл_Мякишев/39.html [7]

topuch.ru/konspekt-lekcij-dlya-studentov-1-kursa-v...niya-sp/index36.html [8]

infofiz.ru/index.php/fiz/32-estestv/183-lk20 [9]

infofiz.ru/index.php/mirfiziki/fizst/lkest/183-lk19est [10]

studfile.net/preview/7289596/page:38/ [11]

radio-stv.ru/radio_tehnologii/izuchenie-radio-prog...-nachala-elektroniki [12]