Πείραμα Φυσικής Β Λυκείου - ΓΠ, για τις μετατροπές της ηλεκτρικής ενέργειας, με χρήση της συσκευής Hoffman ...

1. Γουρζής Στάθης – Φυσικός ΥΣΕΦΕ 2014 -2015
Εργαστήρια Φυσικών Επιστημών Νυδριού Λευκάδος
192 - Μετατροπές Ενέργειας

2. Στο σημερινό μας πείραμα,
και με τη βοήθεια μιας πηγής συνεχούς ρεύματος,
θα προσπαθήσουμε να συνδέσουμε όλες τις συσκευές,
που συμβολίζονται στο διπλανό σχήμα του σχολικού βιβλίου,
και να τις κάνουμε να μας δείξουν, ή και να μας υποδείξουν,
τις ενεργειακές μεταβολές, με τις οποίες λειτουργούν.

3. Για το σκοπό αυτό θα χρησιμοποιήσουμε, στην πειραματική μας διάταξη, μερικά πολύμετρα – βολτόμετρα …
V V V V

4. … αλλά και μερικά πολύμετρα – αμπερόμετρα, ωμόμετρα.
A Ω

5. Με αυτά θα ελέγξουμε την ροή του ρεύματος στο κύκλωμα
και θα μετρήσουμε τις αντιστάσεις των συσκευών που θα συνδεθούν.

6. Για παράδειγμα, ακόμα και τα ίδια τα πολύμετρα ( Π ), που συνδέονται στο κύκλωμα,
ανεβάζουν την συνολική αντίσταση του κυκλώματος,
εδώ τα 5 πολύμετρα μπορούν να δώσουν 5 Χ 0,2 Ω = 1 Ω παραπάνω αντίσταση …
RΠ = 0,2 Ω

7. … μετράμε τα πολύμετρα ( Π ) όλων των τύπων …
RΠ = 0,2 Ω

8. Rκ = 0,3 Ω
Επίσης, και τα καλώδια ( κ ) που συνδέονται στο κύκλωμα,
ανεβάζουν την συνολική αντίσταση του κυκλώματος,
εδώ τα 10, περίπου, καλώδια, μπορούν να δώσουν 10 Χ 0,3 Ω = 3 Ω παραπάνω αντίσταση.

9. Ο διακόπτης του κυκλώματος Δ παρουσιάζει αντίσταση …
RΔ = 0,4 Ω

10. RR = 10,4 Ω
… όπως και η διακριτή αντίσταση R, που συνδέεται έχει άλλη τιμή, ανάλογα βέβαια και με την θερμοκρασία.

11. RΛ = 11,4 Ω
Ο λαμπτήρας Λ του κυκλώματος παρουσιάζει αντίσταση …

12. RΚ = 1,3 Ω
… όπως και ο κινητήρας Κ έχει αντίσταση.

13. Σημαίνουμε με ένα μικρό κομμάτι μονωτικής ταινίας τον κινητήρα, για να διαπιστώνουμε την κίνηση και την λειτουργία του …

14. RH = 539 Ω
… και μετράμε και την αντίσταση της συσκευής Hoffman.

15. Ξεκινάμε, τοποθετώντας την πηγή συνεχούς ρεύματος …

16. … και μετά την συσκευή Hoffman, συνδέοντάς τη σε σειρά με την πηγή.

17. Στη συνέχεια συνδέουμε σε σειρά την αντίσταση R με την συσκευή Hoffman …

18. … και τον κινητήρα Κ τον συνδέουμε σε σειρά με την αντίσταση R.

19. Συνδέουμε τον λαμπτήρα Λ σε σειρά με τον κινητήρα Κ …

20. … και στη συνέχεια συνδέουμε σε σειρά με τον λαμπτήρα Λ, τον διακόπτη Δ.

21. Κλείνουμε το κύκλωμα από τον διακόπτη Δ στην πηγή του ρεύματος …

22. … και ανοίγουμε τον διακόπτη της πηγής.
( Προσέξτε εδώ ότι, ενώ ή πηγή έχει κλειστό τον διακόπτη της τάσης,
η συσκευή Hoffman ξεκινά την λειτουργία της )…

23. Ανοίγουμε την παροχή τάσης στο ηλεκτρικό κύκλωμα …

24. … και κλείνουμε τον διακόπτη Δ. Το λαμπάκι Λ ανάβει, …

25. … η συσκευή Hoffman ξεκινά, ( … συνεχίζει … ), την ηλεκτρόλυση του νερού …
… δεν δουλεύει όμως ο κινητήρας Κ και γι’ αυτό το λόγο …

26. … τον συνδέουμε παράλληλα με τον λαμπτήρα Λ, κλείνοντας προηγουμένως την παροχή της τάσης στο κύκλωμα.

27. Ανοίγουμε πάλι τον διακόπτη της πηγής του συνεχούς ρεύματος και την παροχή της τάσης στο κύκλωμα …
… και ο κινητήρας Κ δουλεύει .

28. Προσφέρουμε μεγαλύτερη τάση στο κύκλωμα, για να έχουμε πιο έντονα φαινόμενα …

29. … και ακόμα μεγαλύτερη τάση στο κύκλωμα, για να παρατηρούμε τα φαινόμενα με ευκολία.

30. Συνδέουμε το αμπερόμετρό μας, ώστε να παρακολουθούμε την ροή του ρεύματος,
( στην ουσία αντικαθιστούμε το καλώδιο που « κλείνει » το κύκλωμα με την πηγή του συνεχούς ).

31. Προσθέτουμε ένα βολτόμετρο στα άκρα της πηγής, ώστε να επαληθεύουμε την τιμή της παρεχόμενης τάσης …

32. Η πηγή « κλειστή », παρέχει μια μικρή τάση στο κύκλωμα, ...

33. … αλλά και « ανοιχτή » η πηγή, παρέχει μια ακόμα μεγαλύτερη - μικρή τάση στο κύκλωμα.

34. Ανοίγουμε πάλι τον διακόπτη παροχής τάσης της πηγής …

35. … και στη συνέχεια ανοίγουμε ακόμα πιο πολύ τον διακόπτη, ώστε να έχουμε πιο έντονα φαινόμενα.

36. Προσθέτουμε ένα βολτόμετρο στα άκρα του λαμπτήρα …

37. … και ένα ακόμα βολτόμετρο στα άκρα της συσκευής Hoffman.

38. Τοποθετούμε ένα βολτόμετρο στα άκρα της αντίστασης, ( και ανεβάζουμε λίγο την τάση της πηγής ) …

39. … και ένα ακόμα βολτόμετρο στα άκρα του κινητήρα,
( διορθώνοντας και τη συνδεσμολογία του βολτόμετρου στα άκρα του λαμπτήρα, ώστε να μην έχουμε αρνητικό πρόσημο ).
Μπορούμε να κάνουμε και επαλήθευση με το άθροισμα των τάσεων, V = V1 + V2 + V3
= +
+

40. Ανεβάζουμε λίγο την τάση της πηγής και επαληθεύουμε το άθροισμα των τάσεων, V = V1 + V2 + V3 …
= +
+

41. Τέλος πειράματος …