CC BY
11
A UNiVERSUM:
Л ТЕ>
№ 3 (96)_ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2022 г.
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
DOI - 10.32743/UniTech.2022.96.3.13302
ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД НА СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА
Ганиев Абдувохид Абдувалиевич
aссистент
Ташкентского государственного технического университета им. Ислама Каримова,
Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: abduvohidganiyev330@mail.ru
LABORATORY STAND ON SOLAR CELLS FOR THE STUDY OF OHM'S AND KIRCHHOFF'S LAWS
Abduvokhid Ganiev
Assistant
of Tashkent State Technical University named after Islam Karimov,
Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
Данная статья посвящена разработке и созданию нового мобильного учебного лабораторного стенда на солнечных элементах для изучения законов постоянного тока.
ABSTRACT
This article is devoted to the development and creation of a new mobile educational laboratory stand on solar cells for studying the laws of direct current.
Ключевые слова: физика, солнечный элемент, практические навыки, законы цепей постоянного тока, лабораторный стенд.
Keywords: physics, solar cell, practical skills, laws of DC circuits, laboratory stand.
Развитие современных технологий требует подготовки специалистов, которые должны вооружиться не только системой научных знаний, но и рядом познавательных и практических навыков. Одной из важнейших научных основ подготовки учащихся является курс физики. Для рационального преподавания физики физический эксперимент, несомненно, играет решающую роль, без чего преподавание предмета неизбежно приводит к формализму и механическому запоминанию. Поэтому действия учителя должны быть направлены на то, чтобы сделать все так, чтобы ученик увидел эксперимент и сделал его своими руками. Это достигается, когда ученики самостоятельно проводят лабораторный физический эксперимент, собирают установки, измеряют физические величины. [4, с. 333; 5, с. 6].
В последние годы большое внимание уделяется совершенствованию учебного и лабораторного оборудования в средних школах и лицеях [1, с. 31]. При выполнении лабораторных работ учащиеся развивают экспериментальные навыки измерения различных физических величин, обработки и анализа полученных результатов [4, с. 333].
Учебные и лабораторные стенды демонстрируют физические явления и законы, подлежащие изучению по данному предмету [4, с.348]. Физический эксперимент имеет преимущество в тех случаях, когда невозможно непосредственно продемонстрировать физические явления как средство прямого наблюдения. Экспериментальный метод направлен на обеспечение процесса усвоения учащимися новых явлений и законов. Использование возможностей физического экспериментирования позволяет наблюдать многие явления, и использование таких лабораторных стендов в школьном курсе физики необходимо для формирования понятий, основанных на восприятии наблюдения у учащихся.
При проведении экспериментов учащиеся развивают экспериментальные навыки, которые включают в себя как интеллектуальные, так и практические навыки. [4, с. 334].
Использование уникальных возможностей полупроводниковых фотоэлектрических элементов представляет большой интерес и позволяет разрабатывать и создавать ряд новых образовательных устройств с многофункциональными возможностями для демонстрации физических явлений. Проведение
Библиографическое описание: Ганиев А.А. ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД НА СОЛНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТАХ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ЗАКОНОВ ОМА И КИРХГОФА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 3(96). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/13302
№ 3 (96)
A UNI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
подобных экспериментов позволяет студентам более полно понять суть физических явлений, происходящих в солнечных элементах. С другой стороны, они показывают перспективы и возможности использования солнечных элементов во всех отраслях науки и техники, а также в учебных заведениях технического профиля [1 -3].
Целью данной работы является создание мобильного учебного лабораторного стенда для изучения законов постоянного тока и демонстрации возможности использования фотоэлементов (рис. 1).
Узгармас
ток лаборатория курилмаси
■\усш Л1вме)ии 1 О ♦ 6В - О
О О 0-П1- О
9
Рисунок 1. Созданный лабораторный стенд для изучения законов постоянного тока
В состав лабораторного стенда по изучению законов постоянного тока, входит два источника напряжения на солнечных элементах, источник регулируемого постоянного напряжения, амперметр, вольтметр, набор постоянных резисторов, индикаторы на светодиодах и кнопки. Соединение элементов осуществляется проводами. Ток вырабатываемый солнечными элементами при комнатном освещении вполне достаточно для работы светодиодов и проверки законов постоянного тока. Также предусмотрен источник регулируемого источника питания на аккумуляторах который имеет диапазон в пределах от 0 до 10 вольт. Зарядка осуществляется от внешнего источника питания и имеет продолжительность
работы около 50-100 часов. Вы также можете использовать цифровой тестер для измерения токов и напряжений в цепи.
Закон Ома для участка цепи, который не содержит источника ЭДС, гласит: падение напряжения в участке с сопротивлением R пропорционально сопротивлению и величине тока, проходящего через эту цепь:
U = 1R
(1)
Если значение сопротивления резистора не зависит от тока, протекающего через него, то такой резистор называется линейным, а электрическая цепь, состоящая только из таких резисторов - линейной резистивной. Вольт амперная характеристика такого элемента (ВАХ) представляет собой линейную функцию, проходящую через начало координат. Приведенный выше закон позволяет рассчитать напряжение и ток для простейших электрических цепей.
Для экспериментальной проверки закона Ома для участка цепи можно исследовать линейность вольт амперной характеристики постоянного резистора.
Схема для исследования и вольт амперные характеристики для различных значений постоянного резистора приведены на рис. 2 и рис. 3 соответственно.
Рисунок 2. Схема для исследования вольт амперных характеристик постоянного резистора
Рисунок 3. Вольт амперные характеристики для различных значений постоянного резистора
• 7universum.com
UNIVERSUM:
, ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_март. 2022 г.
Результаты исследования линейности вольт амперной характеристики постоянного резистора приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты исследования линейности вольт амперной характеристики постоянного резистора
№ 3 (96)
E, В 0 2 4 6 8 10
I, mA (R=3300m) 0 6 12,1 18,2 24,2 30,3
I, mA (R=4700m) 0 4,2 8,5 12,7 17 21,3
I, mA (R=1 KOm) 0 2 4 6 8 10
I, mA (R=2 kOm) 0 1 2 3 4 5
Первый закон Кирхгофа можно сформулировать так: алгебраическая сумма токов в узле (узловой точке) равна нулю.
Th=o
(2)
Для проверки первого закона Кирхгофа,
можно собрать схему на рис. 3. Для измерения значения тока в ответвлениях, амперметр подключается на соответствующую ветвь. Амперметр должен быть включен значком «*» к узлу.
Рисунок 4. Схема для проверки первого закона Кирхгофа
Таблица 2.
Значения входных и выходных токов входящих в узел при различных напряжениях
Е , В 2 4 6 8 10
Ii, мА (R1=330 Om) ( I1= I2+ I3) 3 6 9 12 15
I2, мА (R2=470 Om) 2 4 4.5 8 10
I3, мА (R3=1 KOm) 1 2 2.5 4 5
Согласно второму закону Кирхгофа, в любом замкнутом контуре электрической цепи алгебраическая сумма ЭДС равна алгебраической сумме напряжений на всех резистивных элементах цепи.
Для проверки второго закона Кирхгофа, можно собрать схему на рис. 4. Полярность "*" вольтметра всегда должно указывать, например, на основание стрелки, по которой производится обход контур рис. 4.
№ 3 (96)
A UNI
/Ш. ТЕ)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2022 г.
Рисунок 4. Схема для проверки второго закона Кирхгофа
Подготовив урок "Изучение законов Ома и Кирхгофа" с использованием разработанного лабораторного стенда на солнечных элементах, вы можете быть уверены, что ученикам будет интересно и комфортно на уроке, каждый сделает посильную задачу, проверит в свои силы и возможности. Полученные навыки самостоятельного экспериментирования по-
могут учащимся более активно участвовать в планировании и проведения опытов. Преподавателю остаётся только поставить перед учащимся задачу, а пути ее решения они находят самостоятельно. Ведь известно, что способности проявляются и развиваются в деятельности, особенно когда она включает коммуникативный, познавательный и предметно -практический компоненты [4, с. 348].
Список литературы:
1. Бахадырханов М.К., Курбанова У.Х., Сатторов А.А., Рахмонов Б.Р., «Разработка и создание принципиально новых учебных лабораторных приборов с использованием физических возможностей фотоэлементов» // Журнал «Высшая школа». №2, 2019 - с. 31-34.
2. Курбанова У.Х., Сатторов А.А., Рахмонов Б.Р., «Новые учебные приборы демонстрирующие физические возможности фотоэлементов» // "Congres abstract book" конференция. 2018 - с. 260-261.
3. Kurbonova U.Kh., Sattorov A.A., Rakhmonov B.R. New education devices demonstrating the functionality possibilities of photocells. // European Journal of Research and Reflection in Educational Sciences. - Green Britain, 2020. Vol.8,- №2.-pp. 204-208.
4. Теория и методика обучения физики в школе. Общие вопросы. Под редакцией С.Е.Каменецкого и Н.С. Пу-рышевой. Издательский центр «Академия», 2000.- 368 с.
5. Qurbonov M. Fizikadan namoyish eksperementlarining uslubiy funksiyalarlarini kengashning nazariy asoslari. // Monografiya. - Toshkent: Fan. 2008. - 118 b.
