МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО – ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ

«ПЕРВЫЕ ШАГИ В НАУКУ»

МБОУ «Центр образования» г. Брянска

отделение дополнительного образования детей

«Дом детского творчества им. Героя Визнюка»

Исследовательская работа по теме:

"Учебно – лабораторное устройство для сборки простых электрических цепей"

Предметная область «Физика»

Автор: Гомзяков Руслан Алексеевич,

5 класс

Руководитель: Суслин Алексей Владимирович,

педагог дополнительного образования

объединения «Конструкторское ученическое бюро»

Брянск 2013 г.

Каждого человека природа наградила величайшей возможностью находиться в прекрасном и благодарном мире - мире творчества. Ему дана удивительная возможность испытать радость, доступную только для человека - ощутить и увидеть плоды творения своих рук. Но некоторым из людей, в силу специфики их труда, дана и еще одна уникальная возможность - открывать этот прекрасный мир для своих учеников, помочь им почувствовать полноту этого мира в совместном труде с более опытным наставником. И я искренне буду рад, если для моих учеников окажусь в этом мире одним из проводников. Их творческие проекгы, безусловно, это и мои проекты, в которых вполне определенная доля прежде всего моих знаний, опыта, души. Свою же роль, через определение содержания руководства творческим проектированием, я бы сформулировал так:

Руководство творческим проектом - творческая, педагогическая деятельность, искусство наставника перераспределять роли в сотворчестве, в общей работе, в результате которой предполагается рост мастерства, знаний и интеллектуального уровня как субъектов проектирования, так и руководителя. Непременной составляющей этого роста является более высокий уровень способностей самостоятельно добывать знания, получать и развивать навыки преобразования окружающего мира на благо человека.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Оглавление

1. Введение…………………………………………………………………….3

2.  Основная часть……………………………………………………………..4

2.1. Задачи и цели разработки…………………………………………………....4

2.2. Некоторые простые элементы электрических цепей

и их графическое обозначение………………………………………………4

2.3. Некоторые простые электрические цепи……………………………….…..5

2.4. Техническое устройство для сборки электрических цепей «Проба»……..5

2.5. Прибор контроля элементов электрической цепи………………………….6

2.6. Конструкция браслета-индикатора………………………………………….7

2.7. Методика контроля исправности элементов цепи и соединений……….…7

2.8. Исследование сконструированного учебно-лабораторного устройства….8

3.  Заключение……………………………………………………..…………10

4.  Список литературы……………………………………………………….11

5.  Приложение……………………………………………………………….12

1. Введение

В наше время обучающиеся очень рано сталкиваются с различными электрическими явлениями и электрическими приборами.

Прежде всего, это связано с широкой электрификацией быта. Осветительные и электронагревательные приборы, устройства радио и телефонной связи, электрифицированные игрушки прочно вошли в нашу жизнь. Элементы электротехники и построение на их основе простых электрических цепей интересует учеников уже с начальной школы.

Однако, сборка даже самой простой электрической цепи, например, цепи моделирующей работу карманного фонарика, требует применения некоторых измерительных приборов.

Такие приборы необходимы для проверки целостности элементов цепи и надежности соединений и соединителей. В популярной литературе и школьных учебниках в качестве таких приборов используются омметры, мультиметры и другие приборы работа с которыми требует определенных знаний и навыков.

Актуально предоставить возможность обучающимся осуществить сборку различных простых электрических цепей на основе некоторого технического устройства с применением достаточно простого прибора контроля элементов таких цепей и качества их соединений.

2.Основная часть.

2.1.Задачи и цели разработки.

Как уже упоминалось ранее, при сборке электрических цепей часто возникает необходимость проверки целостности элементов электрической цепи и соединений их между собой. В этой связи необходимо решить следующие задачи:

-разработать техническое устройство (стенд) для сборки простых электрических цепей;

-разработать простой, доступный для использования на начальном этапе обучения, прибор контроля элементов электрической цепи.

При успешном решении сформулированных задач предполагается достигнуть следующую цель:-получить учебно-лабораторное устройство для обучения на ее основе сборке простых электрических цепей обучающимися на первом этапе получения знаний и навыков.

2.2  Некоторые простые элементы цепей и их графическое обозначение.

- электрический провод (проводник);

- электрическое соединение двух проводников;

- пересечение двух проводников без их электрического соединения;

- электрический ключ (выключатель);

- кнопка электрическая, замыкающая;

- гальванический элемент;

- батарея из двух гальванических элементов;

- лампа накаливания;

- электрический звонок;

- электрический двигатель;

- переключатель цепи на два положения;

- переключатель цепи на два положения и два

направления;

2.3. Некоторые простые электрические цепи на основе приведенных выше элементов электрической цепи (см. приложение - листы №1-4).

2.4 Техническое устройство для сборки простых электрических цепей (далее стенд «Проба»). Стенд «Проба» может быть выполнен в виде горизонтальной панели с размещенными на нем установочными элементами отраженными в графических символах (рис №1)

Рис. 1 Стенд «Проба»

Для удобства сборки цепей обозначим порядковыми номерами выводы установочных элементов. Предварительно выводы некоторых элементов соединим с распределительной колодкой для удобства сборки цепей и их контроля. Так, например, электрический звонок будет иметь выводы -1,2; электрический мотор выводы — 3,4; и т. д. Батарею из двух гальванических элементов разместим в цилиндрическом пенале (выводы — 21,22). Сборку цепей можно выполнять с помощью гибких соединителей со штекерами.

2.5. Прибор контроля элементов электрической цепи.

Для контроля элементов электрической цепи часто используют омметры или иные комбинированные приборы с его функцией. Однако, в ходе сборки простых цепей рационально применить более простые индикаторы. Таковым может быть браслет-индикатор на полупроводниковых транзисторах. Устройство позволяет проверять исправность установочных элементов и качество соединений через проводимость тела оператора. Используя микротоки в цепях управления устройства процесс контроля значительно упрощается. Схема браслета рис.№2. Внешний вид устройства рис. №3

Рис. 2 Электрическая схема браслета-индикатора

Рис. 3 Браслет – индикатор.

2.6. Конструкция браслета-индикатора.

Браслет-индикатор изготовлен на плате из текстолита. Все установочные детали соединены пайкой относительно шин из луженой жести. В качестве индикатора применен светодиод, который вместе с выключателем питания закреплен на крышке корпуса браслета. Источник питания — два гальванических элемента напряжением 1,5 в.

Плата закреплена в пластмассовом корпусе с ремешком для крепления на руке и контактной пластинкой для обеспечения электрического контакта с рукой оператора (обучающегося). Входная цепь (R 1) соединена с гнездом (Х) для подключения провода с щупом.

2.7. Методика контроля исправности элементов цепи и соединений.

Браслет-индикатор закрепляется ремешком на руке оператора. В гнездо на корпусе браслета-индикатора с помощью штекера закрепляется провод с щупом. Проводящий наконечник щупа должен быть изолирован от пальцев руки при захвате.

Во второй руке оператора должен находится любой электропроводящий

стержень (спица, отвертка, чертилка и т. д.). Наличие проводимости, следовательно целостности элемента цепи или надежности соединительных контактов, проверяется при замыкании цепи через контролируемый элемент. Пример контроля проводимости гибкого соединителя показан на рис. №4. О исправности элемента свидетельствует зажигание светодиода.

Рис. 4 Контроль проводимости соединителя

2.8.  Исследование эффективности сконструированного учебно-лабораторного устройства.

В качестве метода исследования эффективности разработанного устройства выбран лабораторный практикум членов объединения по сборке электрических цепей на основе дискретных установочных элементов и распространенных приборов контроля цепей (тестеры, омметры, мультиметры).

Для сравнительной оценки лабораторный практикум (всего 12 лабораторных работ) продублирован на основе разработанного устройства. Всего в эксперименте принимало участие 9 человек различного уровня теоретической и практической подготовки. Ниже приведена таблица (№ 1) распределения времени затраченного на выполнение каждой из работ двумя способами (технологиями сборки) при контроле их качества руководителем.

Проведение работ осуществлялось на основе опыта передовых технологий рассмотренных в литературе [1-5]

Порядковый номер работы и время выполнения (мин)

Общее время на все работы

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Булгаков Иван

5

5

5

6

7

6

6

6

6

7

7

6

72

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

4

3

37

Милюхин Владимир

7

7

7

8

8

8

7

8

8

8

9

9

94

4

4

5

5

5

5

5

5

5

6

6

5

60

Танашов Владимир

4

5

4

6

6

6

6

6

6

6

7

6

68

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

3

36

Куцакин Никита

10

10

10

11

11

12

10

11

11

11

12

12

131

6

6

7

7

8

6

7

7

8

10

8

8

88

Полунин Денис

12

13

12

13

12

13

12

13

13

13

14

14

141

9

9

10

10

11

9

10

10

11

12

11

13

125

Ипатов Никита

8

8

8

9

9

9

9

9

9

10

10

10

108

5

5

5

5

5

5

6

6

4

5

6

6

54

Артамонов Дмитрий

6

6

6

7

7

7

7

7

8

8

8

6

84

4

4

4

4

4

4

5

4

3

3

4

4

43

Володин Всеволод

7

7

7

8

8

8

8

8

8

9

9

7

94

5

5

4

5

5

4

6

5

4

4

4

5

56

Гомзяков Руслан

7

7

8

8

8

8

8

8

8

9

10

10

99

5

5

5

6

5

5

6

6

6

6

4

6

65

Таблица№1

*Для каждого оператора в верхней строке показано время выполнения работ с помощью дискретных установочных элементов, в нижней строке — время выполнения работ на основе разработанного устройства.

Таким образом, обобщённое время выполнения всех работ операторами двумя способами составило соответственно:

-  с использованием дискретных установочных элементов — 881 мин.;

-  на основе разработанного устройства — 564 мин.

3. Заключение

Таким образом, проведённое исследование показывает, что время на выполнение лабораторного практикума с применением разработанного учебно-лабораторного устройства для сборки простых электрических цепей обучающимися сокращается примерно на 38,3% по отношению к способу выполнения лабораторного практикума с применением дискретных установочных элементов и общепринятых приборов контроля электрических цепей и их соединений.

Кроме того, как показывает практика, обучающиеся чувствуют себя более комфортно при работе со специализированным устройством. Следовательно выявлена практическая значимость сконструированного устройства.

Рис. 6 Учебно-лабораторное устройство для сборки простых электрических цепей «Проба»

4. Литература

1., ,

Методика организации кабинета электрорадиотехнологии в школе - Брянск,1998.

2. Богатырев . Учебник для 8-9 классов общеобразовательных учреждений. Москва,1996.

3.Борисов радиотехнического конструирования. Пособие для руководителей кружков. Москва, 1990.

4. Головин работы и практикум по электродинамике-Ульяновск, 1995.

5. , Кабардин практикум для классов с углубленным изучением физики. Дидактический материал 9-11 классы. Москва, 1993.

5. Приложение.

Схемы электрические принципиальные лабораторных работ

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12