Учебное пособие: Урок креативного типу, заснований на методі евристичних питань з теми "Контрольно-вимірювальні прилади"

Для вибраного методу навчання більш за все личить урок креативного типу. Уроки даного типудозволяють викладачеві творчо підійти до процесу навчання і до викладу матеріалу.

ВИСНОВОК

У даному дидактичному проекті нами були розглянуті способи рішення творчої задачі з якості електричної енергії. При цьому метод евристичних питань був узятий за основу. Отже формою організації уроку став урок креативного типа.

Дидактичний проект складається з трьох основних частин|часток|:

1. інваріантна частина – є лекцією як вона є;

2. варіантну частину:

древо рішення;

таблиця евристичних питань.

Інваріантна частина містить в собі текст лекції (контурний конспект викладача). Її ми узяли за основу при складанні евристичних питань і уроку в цілому. Проблема, що розглядається на уроці, була розкладена в древі рішень на три гілки. Кожна з гілок представляє спосіб рішення. Вони були проаналізовані. Евристичні питання і ідеальні відповіді на них зведені в таблицю 1. Пункти в таблиці 1 і в древі рішення нерозривно зв'язані і є засланнями один на одного.

Висновок: Урок креативного типу, заснований на методі евристичних питань, розглянуті в даному дидактичному проекті, на мою думку, неоднозначні. З одного боку вони дозволяють розвинути у учнів розвивати творчий підхід до рішення будь-якого питання, у тому числі і виробничого, але з іншого боку їх розробка і впровадження украй трудомісткі. Для його проведення необхідний аналіз і характеристика учбової групи, в якій проводитиметься урок. Розробка даного уроку витратна за часом. До того ж проведення даного уроку зажадає від викладача максимальної віддачі, психологічного навантаження.

Даного типу уроку недоцільно проводити як стандартне заняття за розкладом. На мою думку, варто обмежитися їм при вивченні важливої, базової теми. Що дозволить учням досконально освоїти матеріал і використовувати його при вивченні подальших легших тем.

ДОДАТОК

Інваріантна частина уроку, що проводиться, на тему: «Якість електроенергії»

Тема 1. Загальні відомості про електротехнічні вимірювальні прилади

Вимірник пристрій - засіб вимірювань, що дає можливість безпосередньо відлічувати значення вимірюваної величини. В аналогових вимірювальних приладах відлік проводиться за шкалою, в цифрових - по цифровому відліковому пристрою. Показуючи вимірювальні прилади призначені тільки для візуального відліку свідчень, реєструючи вимірювальні прилади забезпечені пристроєм для їх фіксації, найчастіше на папері. Реєструючи вимірювальні прилади підрозділяються на самописні, такі, що дозволяють отримувати запис свідчень у вигляді діаграми, і що друкують, забезпечують друкування свідчень в цифровій формі. У вимірювальних приладах прямої дії (наприклад, манометрі, амперметрі) здійснюється одне або декілька перетворень вимірюваної величини, і значення її знаходиться без порівняння з відомою однойменною величиною. У вимірювальних приладах порівняння безпосередньо порівнюється вимірювана величина з однойменною величиною, відтворною мірою (приклади – равноплечні ваги, потенціометр електровимірювання, компаратор для лінійних мерів). До різновидів вимірювальних приладів відносяться інтегруючі вимірювальні прилади, в яких величина, що підводиться, піддається інтеграції за часом або по іншій незалежній змінній (електричні лічильники, газові лічильники), і вимірювальні прилади, що підсумовують, дають значення два або декількох величин, що підводяться по різних каналах (ватметр, що підсумовує потужності декількох електричних генераторів). В цілях автоматизації управління технологічними процесами вимірювальні прилади часто забезпечуються додатковими регулюючими, рахунковими вирішальними і такими, що управляють пристроями, що діють по програмах, що задаються.

Чутливість вимірювального приладу - відношення переміщення покажчика приладу щодо шкали (вираженого в лінійних або кутових одиницях) до зміни значення вимірюваної величини, що викликала це переміщення.

Шкала(від латів. scala - сходи) вимірювального приладу, частина відлікового пристрою приладу, що є сукупністю відміток (крапок, штрихів, розташованих в певній послідовності) і проставлених у деяких з них чисел відліку або інших символів, відповідних ряду послідовних значень вимірюваної величини. Параметри шкали - її межі, ціна ділення (різниця значень величини, відповідних двом сусіднім відміткам) і ін. - визначаються межами вимірювання, що реалізовуються вимірювальним механізмом приладу, чутливістю приладу і необхідною точністю відліку. Залежно від конструкції відлікового пристрою ділення шкали можуть розташовуватися по колу, дузі або прямій лінії, а сама шкала може бути рівномірною, квадратичною, логарифмічною і т.д. Основні ділення шкали, відповідні цифровим позначенням, наносяться довшими (або товстими) лініями. Свідчення відлічуються неозброєним оком при відстанях між діленнями до 0,7 мм, при менших - при допомозі лупи або мікроскопа. Для пайової оцінки ділень шкали застосовують додаткові шкали - ноніуси. Ноніус - допоміжна шкала, за допомогою якої відлічують долі ділень основної шкали вимірювального приладу. Прототип сучасного ноніуса запропонований французьким математиком П. Верньє, тому ноніус часто називають верньєром. Ноніус отримав назву по імені португальця П. Нуніша (P. Nunes, латинізоване ім'я Nonius), що запропонував для відліку доль ділень шкали інший схожий прилад, нині, проте, не вживаний. Розрізняють лінійний, кутомірний, спіральний, трансверсальний і ін. Види ноніусів. Застосування лінійного ноніуса засноване на різниці інтервалів ділення основної шкали і ноніуса. Довжина ноніуса (ціле число його ділень) точно укладається в певному цілому числі ділень основної шкали. При збігу нульової відмітки ноніуса з якою-небудь відміткою L основної шкали результат вимірювання А відповідає величині, визначуваною відміткою L; при неспівпаданні нульової відмітки ноніуса з L значення А = L + ki, де до - число ділень ноніуса від нульового до співпадаючого з штрихом основної шкали; i - найменша частка ділення основної шкали, яку можна оцінити ноніусом (зазвичай i = 0,1; 0,05 або 0,02 мм). Принцип відліку по кутомірному ноніусу, вживаному в ряду оптико-механических приладів, такий же, як і по лінійному ноніусу.

Відліковий пристрій вимірювального приладу (аналогового або цифрового) - частина приладу, призначена для відліку його свідчень. Відліковий пристрій аналогового приладу зазвичай складається з шкали і покажчика, причому рухомим може бути або покажчик, або шкала. За типом покажчика відлікові пристрої підрозділяються на стрілочних і світлових. У стрілочних відлікових пристроях стрільця своїм кінцем переміщається щодо відміток шкали. Кінець стрілки може бути списоподібним або виконаним у вигляді ножа або натягнутої нитки. У останніх двох випадках шкали забезпечуються дзеркалом для усунення похибки відліку, викликаною паралаксом. У світлових відлікових пристроях роль стрілки виконує світловий промінь, відбитий від люстерка, що скріпляє з рухомою частиною приладу. Від положення останньою залежить положення світлового зображення на шкалі, по якому відлічують свідчення. Світловий відліковий пристрій дозволяє усунути погрішність від паралакса і підвищити чутливість приладу за рахунок збільшення довжини покажчика і подвоєння кута його повороту. Відліковий пристрій цифрового приладу дозволяє отримати свідчення безпосередньо в цифровій формі. Для створення зображень цифр застосовуються цифрові індикатори різної конструкції. Механічними індикаторами є декілька роликів або дисків з цифрами по кола і ряд віконець, в яких з'являються цифри окремих роликів (дисків). Такими відліковими пристроями забезпечені, наприклад, лічильники електроенергії. Електромеханічні індикатори містять рухомі частини із зображеннями цифр, переміщувані електромеханічними приводними пристроями. У електричних індикаторах застосовуються лампи розжарювання, люмінесцентні або газорозрядні елементи і електронно-променеві трубки, створюючи зображення цифр.

Точність вимірювання - характеристика вимірювання, що відображає ступінь близькості його результатів до дійсного значення вимірюваної величини. Чим менше результат вимірювання відхиляється від дійсного значення величини, тобто чим менше його погрішність, тим вище точність вимірювання, незалежно від того, чи є погрішність систематичною, випадковою або містить ту і іншу складові. Іноді як кількісна оцінка точності вимірювання указують погрішність, проте погрішність є поняттям, протилежним точності, і логічніше як оцінка точності вимірювання указувати зворотну величину відносної погрішності (без урахування її знаку); наприклад, якщо відносна погрішність рівна ±10-5, то точність рівна 105. Точність міри і вимірювального приладу - ступінь близькості значень міри або показань вимірювального приладу до дійсного значення величини, відтворною мірою або вимірюваною за допомогою приладу. Точні заходи або вимірювальні прилади мають малі погрішності, як систематичні, так і випадкові. Класи точності засобів вимірювань - узагальнена характеристика засобів вимірювань, службовка показником встановлених для них державними стандартами меж основних і додаткових погрішностей і ін. параметрів, що впливають на точність. Введення класів точності полегшує стандартизацію засобів вимірювань і їх підбір для вимірювань з необхідною точністю. Із-за різноманітності вимірюваних величин і засобів вимірювань не можна ввести єдиний спосіб виразу меж похибок, що припускаються, і єдині позначення класів точності. Якщо межі погрішностей виражені у вигляді приведеної погрішності (тобто у відсотках від верхньої межі вимірювань, діапазону вимірювань або довжини шкали приладу), а також у вигляді відносної погрішності (тобто у відсотках від дійсного значення величини), то класи точності позначають числом, відповідним значенню погрішності. Наприклад: Класу точності 0,1 відповідає погрішність 0,1%. Багато показуючих приладів (амперметри, вольтметри, манометри і ін.) формуються по приведеній погрішності, вираженій у відсотках від верхньої межі вимірювань. У цих випадках застосовується ряд класів точності: 0,1; 0,2; 0,5; 1,0; 1,5; 2,5; 4,0.

Електродинамічні, електростатичні, термоелектричні прилади

Електродинамічний прилад - вимірювальний прилад, принцип дії якого заснований на механічній взаємодії двох провідників при протіканні по ним електричного струму. Електродинамічний прилад складається з вимірювального перетворювача, що перетворює вимірювану величину в змінний або постійний струм, і вимірювального механізму електродинамічної системи. Найбільш поширені електродинамічні прилади з рухомою котушкою, усередині якої на осі із стрілкою розташована рухома котушка. Момент, що обертає, на осі виникає в результаті взаємодії струмів в обмотках котушок і пропорційний твору значень цих струмів, що діють. урівноважуючий момент створює пружина, з якою пов'язана вісь. При рівності моментів стрільця зупиняється. Електродинамічні прилади - найбільш точні прилади електровимірювань, вживані для визначення значень струму і напруги в ланцюгах змінного і постійного струму, що діють. При послідовному з'єднанні обмоток котушок кут повороту стрілки пропорційний квадрату вимірюваної величини. Таке включення обмоток застосовується в електродинамічних приладах для вимірювання напруги і сили струму (вольтметри і амперметри). Електродинамічні вимірювальні механізми використовують також для вимірювання потужності (ватметри). При цьому через нерухому котушку пропускають струм, пропорційний струму, а через рухому - струм, пропорційний напрузі у вимірюваному ланцюзі. Показання приладу пропорційні активному або реактивному значенню електричної потужності. У разі виконання електродинамічних механізмів у вигляді логометрів їх застосовують як частотоміри, фазометри і фарадометри.

Електродинамічні прилади виготовляють головним чином переносними

приладами високої точності - класів 0,1; 0,2; 0,5. Різновид електродинамічних приладів - феродинамічний прилад, в якому для посилення магнітного поля нерухомої котушки застосовують магнітопровід з феромагнітного матеріалу. Такі прилади призначаються для роботи в умовах вібрації, трясіння і ударів.

Клас точності феродинамічних приладів 1,5 і 2,5.

Електростатичний прилад - вимірювальний прилад, принцип дії якого заснований на механічній взаємодії електродів, що несуть різнойменні електричні заряди. У електростатичному приладі, вимірювана величина перетвориться в напругу змінного або постійного струму, визначувану електростатичним вимірювальним механізмом. Вимірювана напруга підводиться до рухомого електроду, укріпленого на осі, пов'язаній із стрілкою, і до ізольованого від нього нерухомого електроду. В результаті взаємодії зарядів, що виникають на електродах, на осі з'являється момент, що обертає, пропорційний квадрату прикладеної напруги. Пружина, що діє на вісь, створює момент, протидіючий моменту, що обертає, і пропорційний куту повороту осі рухомого електроду. При взаємодії моментів стрільця вимірювального механізму, що обертають і протидіючого, повертається на кут, пропорційний квадрату поданої на електроди напруги. Шкала, що градуюється в одиницях вимірюваних величин, виходить нерівномірною, виконується часто зі світловим покажчиком. Електростатичний прилад, використовують зазвичай для вимірювання напруги змінного або постійного струму, зокрема високочастотних. Для цих приладів характерне мале споживання енергії і незалежність свідчень від частоти. Вони схильні до впливу зовнішніх електростатичних полів, який ослабляється внутрішнім екрануванням приладу. Електростатичний прилад, випускаються найвищого класу точності 0,005.

Термоелектричний прилад - вимірювальний прилад для вимірювання сили змінного струму, рідше за електричну напругу, потужності. Є поєднанням магнітоелектричного вимірника з одним або декількома термоперетворювачами. Термоперетворювач складається з термопари (або декількох термопар) і нагрівача, по якому протікає вимірюваний струм. Під дією тепла, що виділяється нагрівачем, між вільними кінцями термопари виникає термоедс, вимірювана магнітоелектричним вимірником. Для розширення меж вимірювання термоперетворювачами використовують високочастотні вимірювальні трансформатори струму. Термоелектричні прилади забезпечують порівняно велику точність вимірювань в широкому діапазоні частот і незалежність свідчень від форми кривої струму, що протікає через нагрівач. Їх основні недоліки - залежність свідчень від температури навколишнього середовища, значне власне споживання потужності, неприпустимість великих перевантажень (не більше ніж в 1,5 разу). Застосовуються переважно для вимірювання значення сили змінного струму (від одиниць мка до декількох десятків А), що діє, в діапазоні частот від декількох десятків Гц до декількох сотень Мгц з погрішністю 1-5%.

Електромагнітні, магнітоелектричні, комбіновані прилади

Електромагнітний прилад - вимірювальний прилад, принцип дії якого заснований на взаємодії магнітного поля, пропорційного вимірюваній величині, з сердечником, виконаним з феромагнітного матеріалу. Основні елементи електромагнітного приладу: вимірювальна схема, що перетворює вимірювану величину в постійний або змінний струм, і вимірювальний механізм електромагнітної системи. Електричний струм в котушці електромагнітної системи створює електромагнітне поле, що втягує сердечник в котушку, що приводить до виникнення на осі моменту, що обертає, пропорційного квадрату сили струму, що протікає по котушці. В результаті дії на вісь пружини створюється момент, протидіючий моменту, що обертає, і пропорційний куту повороту осі. При взаємодії моментів вісь і пов'язана з нею стрілка повертаються на кут, пропорційний квадрату вимірюваної величини. При рівності моментів стрільця зупиняється. Випускаються електромагнітні амперметри і вольтметри для вимірювань головним чином в ланцюгах змінного струму частотою 50 Гц. У електромагнітному амперметрі котушка вимірювального механізму включається послідовно в ланцюг вимірюваного струму, у вольтметрі паралельно. Електромагнітні вимірювальні механізми застосовують також в логометрах. Найбільш поширені щитові прилади класів точності 1,5 і 2,5, хоча існують прилади класів 0,5 і навіть 0,1 з робочою частотою до 800 Гц.

Магнітоелектричний прилад - вимірювальний прилад безпосередньої оцінки для вимірювання сили електричного струму, напруги або кількості електрики в ланцюгах постійного струму. Рухома частина вимірювального механізму магнітоелектричного приладу переміщається унаслідок взаємодії магнітного поля постійного магніту і провідника із струмом. Найбільш поширені магнітоелектричні прилади з рухомою рамкою, розташованою в полі постійного магніту. При протіканні по витках рамки струму виникають сили, утворюючий момент, що обертає. Струм до рамки підводиться через пружинки або розтяжки, що створюють протидіючий механічний момент, що обертає. Під дією обох моментів рамка переміщається на кут, пропорційний силі струму в рамці. Безпосередньо через обмотку рамки можна пропускати тільки невеликі струми силою від декількох мка до десятків ма, щоб не перегріти обмотки і розтяжки. Для розширення меж вимірювань по струму і по напрузі до рамки підключають шунтуючи і додаткові опори, що підключаються ззовні або вбудовані. Існують магнітоелектричні прилади, у яких постійний магніт поміщений усередині рухомої котушки, а також магнітоелектричні прилади з рухомим магнітом, укріпленим на осі усередині нерухомої котушки. Застосовуються також магнітоелектричні логометри.