Skolēns vēlējās noteikt elektromotora jaudu, neizmantojot elektriskos mērinstrumentus. Tehniskajā pasē viņš atrada, ka elektromotora lietderības koeficients ir 45%. Skolēns izmantoja elektromotoru vieglu priekšmetu pacelšanai.
3.1. Uzraksti eksperimenta gaitas soļus elektromotora jaudas noteikšanai! Uzzīmē eksperimenta iekārtu!
3.2. Kādi mērinstrumenti ir nepieciešami jaudas noteikšanai?
3.3. Sagatavo tabulu lielumu reģistrēšanai!
3.1.:
Jauda \(N\) parāda, cik ilgā laikā \(t\) tiek paveikts darbs \(A\): \(N=\frac{A}{t}\). Elektromotoru var izmantot vieglu priekšmetu pacelšanai augstumā \(h\). Ja priekšmetu, kura masa ir \(m\), ceļ vienmērīgi, tad tiek pastrādāts lietderīgais darbs \(A_{\mathrm{der}}\), kas skaitliski vienāds ar potenciālās enerģijas izmaiņu \(A_{\mathrm{der}}=mgh\). Lietderīgā jauda ir \(N_{\mathrm{der}}=\frac{mgh}{t}\). Elektromotoram faktiski būs jāveic lielāks darbs, pārvarot berzes spēkus, paceļot kopā ar priekšmetu arī auklu, patērējot enerģiju ass griešanai u.c.
Eksperimenta gaitas soļi elektromotora jaudas noteikšanai:
1. Piestiprina elektromotoru noteiktā augstumā, piemēram, uz galda (skatīt attēlu).
2. Sagatavo 3 – 5 ķermeņus, kuru masa ir zināma. Var papildus izmantot svarus masas noteikšanai.
3. Ar lineālu vai mērlenti izmēra elektromotora piestiprināšanas augstumu \(h\).
4. Piesien pirmo ķermeni pie diega un aptin diegu ap motora asi.
5. Ieslēdz elektromotoru un mēra ķermeņa pacelšanas laiku.
6. Iepriekšējo punktu atkārto ar atšķirīgas masas ķermeņiem.
7. Mērījumu rezultātus reģistrē tabulā.
8. Aprēķina elektromotora lietderīgo jaudu katram mērījumam \(N_{\mathrm{der}}=\frac{mgh}{t}\) un tās vidējo vērtību.
9. Aprēķina elektromotora pilno elektrisko jaudu \(N=\frac{N{\mathrm{der}}}{\eta}\).
3.2. Jaudas noteikšanai ir nepieciešami mērinstrumenti:
lineāls vai mērlente – pacelšanas augstuma \(h\) noteikšanai;
hronometrs vai pulkstenis – pacelšanas laika \(t\) noteikšanai;
svari – ķermeņu masas \(m\) noteikšanai (ja ķermeņu masa nav zināma).
Piezīme: Darbā var izmantot lietderīgajai jaudai \(N_{\mathrm{der}}\) citu formulu \(N_{\mathrm{der}}=\frac{A}{t}=\frac{Fh}{t}\). Tad svaru vietā izmanto dinamometru.
Vērtēšanas kritēriji
Zina, kā aprēķina jaudu un mehānisko darbu – 1 punkts.
Zīmējumā attēlo eksperimenta iekārtu – 1 punkts.
Plāno eksperimenta gaitu jaudas noteikšanai – 1 punkts.
Eksperimenta gaitas plānā paredz fiksētos, neatkarīgo un atkarīgos lielumus un eksperimenta atkārtojamību – 1 punkts.
Plāno mērinstrumentu izvēli savas izstrādātās eksperimenta gaitas realizēšanai – 1 punkts.
Sagatavo tabulu lielumu reģistrēšanai – 1 punkts.
Skolēnu risinājumu un to vērtējumu piemēri
1. piemērs: risinājums novērtēts ar 6 punktiem.
2. piemērs: risinājums novērtēts ar 5 punktiem (pietrūkst formulu, kuras demonstrētu izpratni par to, kādi aprēķini tiks veikti).
3. piemērs: risinājums novērtēts ar 1 punktu (par attēlu).
