§ 99. Превращение электрической энергии в тепловую

4. Задачи. После введения формулы производится решение задач на нахождение количества теплоты, без калориметрических расчётов, следующих видов:

1. Какое количество теплоты каждую секунду выделяет спираль электроплитки с сопротивлением в 20 омов при величине тока в 6 а?

II. Какое количество теплоты выделяет электрический утюг в течение 10 мин., если напряжение равно 120 в и величина тока 2,5 а?

Далее задачи усложняются калориметрическими расчётами (определение температуры воды, времени нагрева до кипения и т.п.). В заключение решаются задачи с введением к. п. д., причём смысл его разъясняется для различных бытовых нагревательных приборов (печь, плитка, чайник). Желательно применение также задач-вопросов, например:

III. Изменяется ли количество теплоты, выделяемой током при перемене направления тока?

IV. Почему к. п.д. электропечи для нагревания воздуха в комнате равен 400%, а к. п. д. электрочайника считают меньше 100%?

V. Зачем места соединения проводов рекомендуется спаивать?

VI. Какой из проводов одинакового материала и сечения скорее раскалится — изолированный или голый?

5. Электрическое освещение. Из вопросов техники электрического освещения рассматриваются, главным образом, два — об устройстве электрических лампочек накаливания и плавких предохранителей. В отношении электрических лампочек указываются: материал и устройство волоска, назначение вакуума или заполнения инертным газом, устройство цоколя и патрона (см. т. IV, рис. 274 и 275). Полезно указать температуры нитей ламп для пустотной и газонаполненной. Затем производится демонстрация различного типа ламп, начиная с лампочки для карманного фонарика до наиболее мощных (кинолампы в 300—700 W и осветительные в 500—1 000 W), указываются мощности ламп и наиболее ходовые напряжения (3,5; 6; 12; 120 и 220 V). Небесполезно объяснить учащимся также, для какой цели в продаже имеются лампочки на 110 V [1] и 127 V. Учащихся необходимо научить читать надписи на лампочках вроде следующей: 120 V 40 W. Для сравнения к. п. д. источников света полезна диаграмма (рис. 47, 1 и II).

Рассказав о лампах накаливания, надо, хотя бы весьма коротко, изложить вопрос о новейших источниках света, к числу которых принадлежат ртутная и натриевая лампы (см. т. II, рис. 335 и 337) и лампа дневного света. В связи с этим вопросом следует показать «горение» неоновой лампы или трубки (см. т. 11, рис. 333 и 334).

После рассказа о лампах рассматриваются условия, при которых возникает короткое замыкание в сети освещения, и производится ознакомление с назначением и устройством плавких предохранителей (рис. 215, и см. т. IV, рис. 276). Об этих условиях надо не только поставить в известность учащихся, но и на ряде демонстраций показать, каким образом вследствие небрежности или несовершенства изоляции, при включении несоответствующих напряжению приборов и т. п., происходит короткое замыкание, и к чему оно может повести. Возникновение весьма сильного тока, ведущего к возгоранию проводов при коротком замыкании, должно быть объяснено числовым примером. После этого рассказывается об устройстве плавких предохранителей (см. т. II, рис. 27 и 28) — пластинчатых и пробочных. Желательно проведение демонстрации действия плавкого предохранителя (см. т. II, § 46, 3 и рис. 331). Относительно пробок надо внушить учащимся, что ремонт их своими силами недопустим, вкладка жилки от шнура противозаконна и что перегоревшую пробку надо заменять новой.

В заключение полезно рассказать о пути тока от места ввода в здание до лампочек в квартирах, для чего полезна картина, подобная изображённой на рисунке 216.

Описание различных приборов освещения, монтажа проводов и указания о методике и технике эксперимента — см. т. II, § 67, 2 и 5 и рис. 490—495 и т. III, § 15.

6. Вольтова дуга. Вольтову дугу следует охарактеризовать не только как источник сильного света, применяемый в киноаппаратах и прожекторах, но и как источник весьма высоких температур, при некоторых условиях превосходящих температуру поверхности Солнца. Давать описание особенностей дуги постоянного тока не имеет смысла; можно ограничиться указанием общего назначения углей. Для демонстрации явления вольтовой дуги (см. т. II, рис. 340 и 341 и см. т. IV, рис. 278) и плавления в её пламени тугоплавких веществ (кирпича) необходима проекция на экран (см. т. II, § 465 4 и 7). Кроме того, небесполезно показать учащимся, не вдаваясь в подробное описание, устройство регулятора вольтовой дуги и затем на несколько мгновений зажечь её. Наблюдать дугу учащиеся ДОЛЖНЫ обязательно через закопчённые ИЛИ цветные стёкла.

Применение вольтовой дуги в технических электропечах рассматривать нет надобности; об этом можно лишь упомянуть при рассказе о жизни и трудах В. В. Петрова. Гораздо важнее дать учащимся понятие об электросварке (Славянов) и, если возможно, продемонстрировать её принцип.

7. Печи сопротивления. Рассматривается устройство: нагревательных элементов у бытовых электроприборов — чайника и утюга (см. т. II, рис. 332), а также электропечей с открытыми спиралями — отражательной и обычной электроплитки (см. . II, рис. 130, 1). Для того чтобы дать представление о специальных типах печей сопротивления, применяемых в технике, полезно показать действие модели печи с угольными зёрнами (см. Ф. Э., т. III, § 28, 5). Понятие об устройстве индукционной печи будет дано при изучении трансформатора. Об устройстве электронагревателей — см. т. III, § 45.

8. Значение в технике. В заключение изложения вопроса о тепловых действиях тока необходимо выяснить учащимся значение применения этих действий в технике. Прежде всего указываются преимущества электрического освещения перед другими видами (сравнительная безопасность, экономичность, простота ухода и обращения и т. п.); в частности, выясняется значение применения вольтовой дуги в прожекторах для военных целей. Затем выясняются преимущества электропечей (простота устройства и изменения температуры, отсутствие примесей при плавлении веществ и др.). Наконец, рассматривается вопрос об электросварке, вызвавшей, как известно, переворот в области строения ферм для мостов и в самолётостроении и т. д.

9. Наглядные пособия. Из наглядных учебных пособий прежде всего интересны диаграммы: к. п. д. электрических лампочек (рис. 47), шкала высоких температур (см. т. IV, рис. 94 и 96), сравнение к. п. д. электропечей с печами других типов. Такие диаграммы могут быть заранее изготовлены силами учащихся. Из учебных картин, выпущенных Учпедгизом, весьма желательно применение картины «Электрическое освещение». Необходимой надо считать демонстрацию или кинофильма «Электропечи», или диапозитивов, или же, наконец, эпископическое проектирование соответствующих картинок из книг.

10. Исторические сведения. Исторические сведения при изложении вопроса о тепловых действиях тока представляют интерес не только сами по себе, но и потому, что позволяют показать значение работ в этой области русских учёных и изобретателей, о чём — см. выше, в разделе 2.

11. Экскурсия. В связи с вопросом об электрическом освещении нужно организовать экскурсию для осмотра проводки освещения от места ввода тока в здание и ознакомить с распределением тока по помещениям. Такую экскурсию можно произвести в самой школе, если в неё проведён ток. Небесполезна экскурсия на ламповый завод, так как (помимо приобретённых знаний) на учащихся сильное впечатление производит работа машин-автоматов.

12. Внеклассные занятия. Тема открывает широкие возможности для внеклассных занятий. Рекомендуется выпуск стенгазеты или организация доклада на тему, посвящённую работам В. В. Петрова, А. Н. Лодыгина, П. Н. Яблочкова, Н. Г. Славинова, что особенно легко сделать, если работает кружок «Русские электротехники ХVIII и ХIХ веков (см.т. III, § 2, 7). При работе электротехнического кружка, предназначенного в основном для создания навыков и описанного в т. III, § 2, 8, производятся: изучение устройства электрического освещения, в том числе предохранителей, изготовление или ремонт кипятильников, печей и т. п., демонстрации контактной электросварки, электропечи с раствором соды и т. п.

Значительный интерес представляет также вопрос о термотоке (см. т. ІІ, рис. 324) и его использовании для измерения высоких и низких температур.


  1. 1 Предназначены: первые для домов, лежащих весьма близко, и вторые для домов — далеко от электростанции (120 в) или от районного трансформатора.

  •     

































© 2003-2019 Методика навчання фізики в середній школі | Хостинг: RCHosting