Датчик температуры
В набор датчиков универсального измерительного комплекса - цифровая лаборатория «Архимед», приобретенного СПб АППО в 2013 г., входят два датчика температуры (рис.1).
Внешний вид, устройство, принципы действия цифровых датчиков кардинально отличается от аналоговых измерительных приборов. Датчики цифровой лаборатории как измерительные приборы состоят из узлов и деталей, которые воспринимают измеряемую величину, преобразуют ее до значений напряжения, находящихся в диапазоне 0 - 5 В, далее электрический сигнал отправляется на аналого-цифровой преобразователь устройства регистрации и сбора данных.
Основные характеристики датчиков.
В свое время на курсах повышения квалификации перед учителями была поставлена задача подготовить и провести исследование с применением цифрового датчика одного типа (освещенности, электрического тока, температуры и т.п.).
Особый интерес для изучения представляет явление передачи тепла в горизонтальном слое жидкости или газа, т.к. оно не входит в программу курса физики и остается вне зоны внимания учителей и учащихся. Выйти за пределы учебника поможет организация внеурочного исследования средствами цифровой лаборатории, которое не требует специального оборудования; все необходимое для работы можно найти в кабинете физики: плоский невысокий прямоугольный сосуд, два одинаковых датчика температуры, скотч для закрепления датчиков, лампа мощностью 150 Вт, сосуд с водой комнатной температуры.
Результаты эксперимента автоматически фиксируются в графическом виде.
Органайзер исследователя
Датчики, прикрепленные ко дну сосуда и находящиеся под небольшим слоем воды, начали одновременно фиксировать температуру и работали на протяжении 17 минут. Над одним из датчиков сразу включили лампу мощностью 150 Вт и разместили её на высоте 5-7 см. Расстояние между датчиками не измерялось, вода закрывала датчики примерно на 1 см. Вам предлагается несколько вопросов-подсказок, чтобы научиться/научить соотносить полученную графическую информацию с условиями эксперимента.
1. Можно ли утверждать, что начальная температура воды в разных точках была одинакова. Ответ поясните.
2. Укажите датчик, над которым на протяжении опыта «горела» лампа. Обоснуйте свой выбор.
3. На сколько градусов отличалась температура воды в точках прикрепления датчиков через 400 с после начала опыта.
4. Объясните наличие горизонтальной составляющей у графика, выделенного красным цветом.
5. Определите скорость нагрева воды в точках закрепления датчиков за последние 400 с.
6. Сформулируйте закономерности, которые сопровождали явление теплопередачи в горизонтальном слое воды.
Внешний вид, устройство, принципы действия цифровых датчиков кардинально отличается от аналоговых измерительных приборов. Датчики цифровой лаборатории как измерительные приборы состоят из узлов и деталей, которые воспринимают измеряемую величину, преобразуют ее до значений напряжения, находящихся в диапазоне 0 - 5 В, далее электрический сигнал отправляется на аналого-цифровой преобразователь устройства регистрации и сбора данных.
 |
|
| Рисунок 1. Сверху: Температурный датчик. Снизу: Датчик температуры поверхности. | |
Основные характеристики датчиков.
| Назначение | Термометр | Термометр поверхности |
| Принцип действия | Эффект Зеебека | |
| Пределы измерения | -20℃ ÷ 110℃ | 0 ÷ 1200℃ |
| Инструментальная погрешность |
1% | 2% |
| Общие габариты | Длина металлического корпуса 15 см, диаметр около 4 мм |
Габариты 85×40×25 мм |
В свое время на курсах повышения квалификации перед учителями была поставлена задача подготовить и провести исследование с применением цифрового датчика одного типа (освещенности, электрического тока, температуры и т.п.).
Особый интерес для изучения представляет явление передачи тепла в горизонтальном слое жидкости или газа, т.к. оно не входит в программу курса физики и остается вне зоны внимания учителей и учащихся. Выйти за пределы учебника поможет организация внеурочного исследования средствами цифровой лаборатории, которое не требует специального оборудования; все необходимое для работы можно найти в кабинете физики: плоский невысокий прямоугольный сосуд, два одинаковых датчика температуры, скотч для закрепления датчиков, лампа мощностью 150 Вт, сосуд с водой комнатной температуры.
Результаты эксперимента автоматически фиксируются в графическом виде.
 |
| Рисунок 2. Изменение с течением времени температуры в разных точках горизонтального слоя воды. |
Органайзер исследователя
Датчики, прикрепленные ко дну сосуда и находящиеся под небольшим слоем воды, начали одновременно фиксировать температуру и работали на протяжении 17 минут. Над одним из датчиков сразу включили лампу мощностью 150 Вт и разместили её на высоте 5-7 см. Расстояние между датчиками не измерялось, вода закрывала датчики примерно на 1 см. Вам предлагается несколько вопросов-подсказок, чтобы научиться/научить соотносить полученную графическую информацию с условиями эксперимента.
1. Можно ли утверждать, что начальная температура воды в разных точках была одинакова. Ответ поясните.
2. Укажите датчик, над которым на протяжении опыта «горела» лампа. Обоснуйте свой выбор.
3. На сколько градусов отличалась температура воды в точках прикрепления датчиков через 400 с после начала опыта.
4. Объясните наличие горизонтальной составляющей у графика, выделенного красным цветом.
5. Определите скорость нагрева воды в точках закрепления датчиков за последние 400 с.
6. Сформулируйте закономерности, которые сопровождали явление теплопередачи в горизонтальном слое воды.
|
|
 |