Kuinka käyttää fysiikan opetusinstrumentteja?

Fysiikan opetusinstrumenttien ydinkategoriat

Tyypillinen lukion fysiikan laboratorio on järjestetty viiden instrumenttiperheen ympärille: sähköinen koelaitteisto, sähkömagneettinen koelaitteisto, lämpökoelaitteisto, optinen koelaitteisto ja mekaniikkakoelaitteisto. Jokainen perhe palvelee opetussuunnitelman eri osa-alueita, ja sen tietäminen, mihin kategoriaan tehtävä kuuluu, on ensimmäinen askel kohti työkalun oikeaa käyttöä.

• Sähköiset koelaitteet — ampeerimittarit, volttimittarit, galvanometrit ja piirilevyt, joita käytetään virran, vastuksen ja jännitteen tutkimiseen.
• Sähkömagneettiset koelaitteet — kelat, magneetit ja induktiosarjat, jotka osoittavat sähkömagneettista voimaa ja induktiota.
• Lämpökokeilulaitteet — lämpömittarit, kalorimetrit ja lämmönsiirtosarjat lämpötila- ja energiatutkimuksia varten.
• Optiset koelaitteet — linssit, prismat ja optiset penkit taittumista, heijastusta ja kuvanmuodostusta varten.
• Mekaniikan koelaitteet — voimaanturit, hihnapyörät ja kaltevat tasot liike- ja voimaanalyysiä varten.

Vaiheittaiset vaiheet: Sähköpiirikokeilun määrittäminen

Sähkökokeilulaitteet ovat useimmin käytetty luokka missä tahansa opetuslaboratoriossa, joten vakiomenettely kannattaa käydä läpi kerran yksityiskohtaisesti.

1. Tarkista ensin mittausalue. Opiskelijaluokan ampeerimittari, kuten peruskoulun milliampeerimittari, tarjoaa tyypillisesti kaksi vaihdettavaa aluetta, esimerkiksi -5 mA - 0 - 5 mA ja -50 mA - 0 - 50 mA. Aloita aina korkeammalta alueelta mittarin suojaamiseksi ja kytke sitten alas, kun odotettu virta on vahvistettu.
2. Kytke sarjaan tai rinnan oikein. Ampeerimittarit on kytkettävä sarjaan mitattavan komponentin kanssa, kun taas volttimittarit on kytkettävä rinnan sen yli. Tämän yhteyden kääntäminen on luokkahuoneiden yleisin johdotusvirhe.
3. Yhdistä napaisuus. Positiivisten ja negatiivisten liittimien tulee olla linjassa piirin virran suunnan kanssa, muuten neula poikkeaa taaksepäin tai digitaalinäytössä näkyy negatiivinen arvo.
4. Lue silmien tasolla. Sijoita silmäsi suoraan neulan ja sen peiliheijastuksen linjaan (analogisissa mittareissa) välttääksesi parallaksivirheen, joka voi siirtää lukemaa useilla asteikkojakoilla.
5. Tallenna ja toista. Ota vähintään kolme lukemaa kutakin tilaa kohden ja laske niistä keskiarvo, koska yksittäinen lukema harvoin selittää kosketusresistanssia tai pientä jännitteen vaihtelua.

Mittauslaitteiden lukeminen ja kalibrointi

Tarkkuusinstrumentit ovat tarkkoja vain, jos ne tarkastetaan ennen käyttöä. Projektioampeerimittarit, projektiovoltimetrit ja projektiogalvanometrit ovat erityisen suosittuja demonstraatioopetuksessa, koska ne laajentavat koko luokkahuoneen mittakaavaa, mutta tämä tarkoittaa myös sitä, että kalibrointipoikkeama on helpompi havaita ja korjata.

Turvallisuuskäytännöt laboratoriolaitteita käytettäessä

Fysiikan opetusvälineet ovat yleensä matalajännitteisiä ja vähäriskisiä verrattuna kemian laboratoriolaitteisiin, mutta muutamat tavat estävät useimmat luokkahuonetapaukset.

• Katkaise virransyöttö ennen kuin liität tai irrotat johtoja sähköpiirikokeessa.
• Älä koskaan ylitä ampeerimittarin tai volttimittarin merkittyä enimmäisaluetta; ylikuormitus on suurin syy neulan tai kelan vaurioitumiseen.
• Pidä lämpökoelaitteet poissa penkin reunasta, koska kuumat elementit ja lasiastiat on helppo kaataa.
• Säilytä optisia koelaitteita, kuten linssejä ja prismoja, pehmustetuissa koteloissa estääksesi pinnan naarmuuntumisen, joka vääristää taittumistuloksia.
• Kiinnitä mekaniikkakokeilulaitteet, mukaan lukien hihnapyörät ja painot, jotta putoavat osat eivät voi vahingoittaa opiskelijoita dynaamisten kokeiden aikana.

Huolto- ja säilytysohjeet

Jatkuva kunnossapito pidentää koulutusmittalaitteiden käyttöikää huomattavasti sen tyypillisen vaihtosyklin pidemmälle.