O příspěvku
PDF ke staženíPár zajímavých nápadů II
Abstrakt
Příspěvek je věnován přístroji, který by každý učitel fyziky měl občas ve své výuce použít: Generátoru funkcí. Krátce chci pojednat o jeho použití v pokusech učitele fyziky.
Generátor funkcí
Generátor funkcí je přístroj vytvářející napěťový signál se sinusovým, trojúhelníkovým, obdélníkovým nebo pilovitým průběhem o nastavitelné frekvenci a amplitudě napětí. Dříve byly ve školské praxi používány (i jiné) generátory funkcí od NTL (obr. 1 vlevo) a BK 124 (obr. 1 vpravo).
Obr. 1 Generátor funkcí od NTL a TESLA BK 124
Generátor funkcí od NTL má dostatečný výkon, lze nastavit tvary signálů, kmitočet a amplituda, ale nemá vlastní zdroj. Generátor BK 124 má vlastní zdroj, ale nemá dostatečný výkon a má pouze sinusový signál. U obou generátorů není možná přesná kontrola nastavení frekvence signálu.
LabQuest jako generátor funkcí
Před lety jsem začal používat k měření fyzikálních veličin LabQuest. Podrobnější informace viz [1]. Nedávno jsem objevil i jeho další přednost, že ho lze použít jako generátor funkcí. Samozřejmě je potřeba k němu připojit zesilovač [2], který umožňuje připojit spotřebiče s větším příkonem a napětím. Např. LED-ky, žárovku, reproduktor atd. Protože je zesilovač poměrně drahý, tak jsem zvolil vlastní konstrukci (obr. 2). Součástky na tento zesilovač stojí přibližně 700 Kč.
Parametry generátoru funkcí
Kmitočtový rozsah 0,25 Hz až 10 000 Hz.
Výstupní napětí 0 až 10 V
Obr. 2 Zdroj a zesilovač
Druh výstupního signálu: Sinus, obdélník, trojúhelník, pila.
Výstupní proud 0 až 1 A.
Využití LabQuestu jako generátoru funkcí
Já jsem takto získaný generátor funkcí použil v následujících aplikacích:
1. Jako zdroj střídavého proudu – je možné měřit pomocí druhého LaQuestu časový průběh napětí, periodu, frekvenci, maximální hodnotu. Pomocí voltmetru (multimetru) efektivní hodnotu napětí.
2. Využít stř. zdroj k blikání LED-ek (i UV a IR), žárovek, laseru a předvádět tak vlastnosti lidského zraku.
3. Připojit ke generátoru dvojcestný usměrňovač vytvořený z LED-ek a předvádět a vysvětlovat jeho funkci.
4. Připojit ke generátoru galvanometr (voltmetr +-10V) a předvádět při nízkých kmitočtech jeho chování.
5. Připojit ke generátoru reproduktor (např. ARN 6688) a předvádět vlastnosti zvukového vlnění (obr. 3).
Obr. 3 Reproduktor ARN 6688
6. Pomocí reproduktoru předvádět stojaté vlnění a jeho vlastnosti s použitím gumy, tyče – dřevěná špejle, desek – Chladniho obrazce, kruhové struny (obr. 4).
Obr. 4 Deska k demonstraci Chladniho obrazců (posype se moukou)
7. Napájet střídavým signálem tranzistorový zesilovač a tranzistorový spínač, měřit průběh výstupního napětí a srovnávat ho se vstupním napětím.
8. Předvádět funkci integrovaných obvodů – čítačů, klopných obvodů, děliček,
9. Napájet ledkový stroboskop a použít ho k různým fyzikálním pokusům.
10. Napájet čítače elektromagnetické, elektronické a předvádět jejich funkci.
11. Použít střídavý proud v obvodech RC, RL a RLC a zkoumat jejich chování a vlastnosti.
class="Seznam"12. Zkoumat rezonanci při nuceném kmitání (obr. 5).
Obr. 5 Reproduktor, pružina a závaží – při rezonanci dochází k max. vybuzení
13. Použít reproduktor jako budič vlnění na povrchu kapalného tělesa a zkoumat vlastnosti mechanického vlnění.
14. Měřit rychlost zvuku otevřeným rezonátorem (obr. 6).
Obr. 6 Konstrukce reproduktoru k měření rychlosti zvuku
15. Zkoumání vlastností indukovaného proudu v sekundární cívce transformátoru při napájení různými průběhy stř. proudů.
16. Interference pomocí dvou reproduktorů.
17. Napájení různými střídavými proudy tříbarevnou LED-ku.
18. ...
Závěr
Podrobný popis všech provedených pokusů s nákresy, naměřenými hodnotami, fotografiemi by byl nad rámec tohoto příspěvku. Stručný výčet má sloužit pouze k připomenutí předvedených pokusů a k případné inspiraci k vlastnímu experimentování. Případné dotazy můžete pokládat na pvaclav@centrum.cz.
Literatura
[2] http://www.vernier.cz/produkty/podrobne-informace/kod/PAMP