Оборудование школьного физического кабинета

Кабинет физики от других учебных помещений школы отличается наличием приспособлений и устройств, появление которых вызвано спецификой работы учебного оборудования и технических средств обучения, которыми он оснащен, стремлением наиболее эффективно их использовать. Кроме того, кабинет обычно оснащают дополнительными системами и приспособлениями в целях удовлетворения требований школьной гигиены, охраны труда и сохранности материальных ценностей.

К подобным устройствам следует в первую очередь отнести системы освещения, затемнения, охранную сигнализацию, системы водо- и газоснабжения.

Система освещения призвана обеспечить освещение рабочих мест не менее чем в 500 лк. В настоящее время используют комбинированное освещение, сочетающее естественный свет и свет электрических светильников. Поскольку уровень естественного освещения сильно зависит от времени суток, года и состояния погоды, стабильный уровень освещенности можно обеспечить только с использованием дополнительных источников света. Наибольшее распространение получили светильники с люминесцентными лампами. Чаще в них устанавливают лампы марки ЛБ (лампа белого света) или ЛД (лампа дневного света). Предпочтительнее лампы ЛБ, так как их спектральный состав ближе к естественному свету.

Основная группа светильников располагается в два ряда на удалении по 1,5 м от внутренней и внешней стены. Доска освещается двумя светильниками, закрепленными на 30 см выше верхнего края доски, параллельно ей.

Питаются лампы от специальной электропроводки с выключателями, установленными у входной двери. Очень удобно, когда имеется возможность управлять светом независимо, из любого места класса, например с пульта на ИК-лучах.

Кроме общего освещения, в кабинете иногда устанавливают светильники для подсветки отдельных рабочих мест. При организации местного освещения нужно учитывать, что устанавливаемый светильник должен быть снабжен рассеивателем. Открытые электрические лампочки не дают равномерного распределения света. Возникающие резкие тени вредно отражаются на зрении, вызывают повышенную утомляемость глаз. Для местного освещения обычно используют лампы накаливания. Люминесцентные лампы хотя и дают гораздо больший световой поток при одинаковой мощности, но значительно превосходят их по размерами, требуют для питания специальных устройств.

Для использования во время урока аудиовизуальных технических средств обучения и обеспечения видимости результатов некоторых демонстрационных экспериментов кабинет физики оснащается системой затемнения окон. Обычно ее делают трехсекционной. Одна секция применяется для затемнения лаборантской, а две другие, действующие независимо, обеспечивают зашторивание классных окон. Управление шторами удобнее осуществлять из одного места. Как правило, при ручном управлении затемнением это место располагают у окна, ближайшего к рабочему месту учителя, или непосредственно на его рабочем столе – при автоматическом. Наличие двух секций вызвано тем, что при проведении некоторых опытов достаточно обеспечить затемнение лишь части классного помещения вблизи демонстрационного стола.

В настоящее время можно встретить два варианта системы зашторивания. В одном – шторы перемещаются вдоль окна вертикально, наматываясь на стержень, который на опорных подшипниках с помощью кронштейнов закреплен под потолком вдоль оконной стены.

Однако чаще применяется конструкция, действующая подобно тому, как зашториваются окна в жилых помещениях. При такой системе вдоль верхней части оконной стены на кронштейнах крепят две параллельных трубы с надетыми кольцами для подвески штор.

Чтобы из одного места класса можно было управлять всеми шторами, используют тросики, протянутые с помощью системы блоков под направляющими трубами. Кольца, к которым подвешиваются края штор, смотрящие навстречу друг другу, жестко закрепляют к тросикам. Если нет возможности приобрести специальные плетеные металлические тросики, используют толстую капроновую леску. Описанный вариант крепления штор показан на рис. 3.8.

Более удобными, хотя и более сложными, являются такие системы затемнения, в которых ручной привод заменен приводом от электродвигателя.

Электродвигатель лучше использовать однофазный, коллекторный, мощностью 150–200 Вт.

Надежная работа подобной системы затемнения зависит от натяжения троса. Если оно недостаточно, то возникает проскальзывание по тянущему шкиву, при чрезмерном натяжении происходит перегрузка электродвигателя.

Рис. 3.8

Система водоснабжения кабинета предназначена для обеспечения некоторых демонстраций с горячей и холодной водой и мытья лабораторной посуды.

Водопроводный кран и раковину устанавливают сбоку у демонстрационного стола, а в лаборантской у стола для подготовки опытов или рядом с ним на стене. Наиболее часто устанавливается чугунная эмалированная раковина размерами 50?40?15 см.

Над раковиной крепится водопроводный кран со смесителем горячей и холодной воды. Для подводки воды непосредственно к демонстрационной установке применяют резиновые шланги разного диаметра.

Современные кабинеты физики снабжены системами охранной и противопожарной сигнализации. Датчиками противопожарной сигнализации являются специальные дымоуловители. Крепятся они к потолку. При увеличении концентрации дыма в воздухе датчик посылает сигнал на пульт местной пожарной охраны.

Двери и окна кабинета оснащены датчиками охранной сигнализации. Отключаются они со щита, расположенного в лаборантской. От этих датчиков сигналы передаются на пульт охраны ближайшего отделения милиции. Во избежание ложных вызовов следует соблюдать определенный порядок действий по постановке и снятию кабинета с охраны.

Наиболее сложной по устройству и наиболее значимой из всех специальных систем кабинета физики является система электроснабжения, поэтому мы посвятим ее описанию отдельный параграф.

3.4. Система электроснабжения кабинета физики

К школьным зданиям, а вместе с тем и к кабинету физики чаще всего подводят сети четырехпроводной системы номинальным напряжением 380/220 В с глухозаземленной нейтралью.

Глухозаземленной называют нейтраль генератора или трансформатора, присоединенную к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление. В этой сети нулевой провод присоединяют к заземленной точке источника питания. В сети с изолированной нейтралью нулевую точку обмоток генератора или трансформатора не соединяют с заземляющим устройством.

Для человека, прикоснувшегося рукой к фазовому проводу, сеть с изолированной нейтралью безопасна, но в случае аварии (когда одна из фаз замкнута на землю) в сети с изолированной нейтралью напряжение возрастает, а с заземлением остается практически прежним.

Силовая проводка трехфазного тока прокладывается специальным четырехжильным кабелем в стальной, резиновой или другой оболочке. Правила установки электрооборудования классифицируют помещения по степени опасности поражения людей электрическим током и подразделяют на помещения без повышенной опасности, помещения с повышенной опасностью и особо опасные помещения. Поскольку в кабинете физики имеется возможность прикосновения к корпусам электрооборудования при относительной влажности более 75 %, кабинет физики относится к помещениям с повышенной опасностью.

Рассмотрим структурную схему электроснабжения кабинета физики (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Структурная схема электроснабжения кабинета физики

Из щитового распределительного узла фазное напряжение подается в сеть освещения 1, параллельно через выключатель электроснабжения 2 на вспомогательное оборудование 3, через разделяющий трансформатор на рабочий стол лаборанта и демонстрационный стол, к ТСО и через понижающие трансформаторы на рабочие места учащихся.

Защита в электросетях школьного кабинета физики обеспечивается за счет изоляции, предохранителей, заземления, разделяющих трансформаторов и специальных устройств защитного отключения. Разберем каждый из этих элементов более подробно.

Изоляция является главной защитной мерой от поражающего напряжения. Поэтому полы в кабинете делают из изоляционного материала (дерево, пластик), батареи отопления ограждают деревянными решетками, для покраски используют непроводящие электрический ток краски и лаки. Учитель обязан следить, чтобы все доступные для прикосновения электропроводящие части оборудования были изолированы от электрической сети.

Электрическая проводка внутри закрытых помещений выполняется изолированными проводами. В школьных помещениях применяют:

• ПРД 220 В – двужильный провод с медными жилами, которые покрыты резиновой изоляцией и хлопчатобумажной оплеткой, каждая жила скручена из тонких проволочек, что дает высокую гибкость;

• ШР 220 В – шнур с медными жилами, с резиновой изоляцией, двужильный;

• АРД 220 В – арматурный провод с двумя медными жилами, резиновой изоляцией.

В школьных помещениях, где возможно конденсирование влаги, применяют:

• ПР 500 В, 380 В – одножильный провод со сплошной медной жилой, покрытый слоем резиновой изоляции, имеющий сверху оплетку из хлопчатобумажной пряжи. Пряжа пропитана специальным слоистым веществом, защищающим провод от воздействия влаги;

• ПРТ 500 В – такой же, как и ПР, но жила состоит из нескольких проволочек.

Необходимо следить за тем, чтобы изоляция проводов не подвергалась механическим повреждениям, использовать для электропроводки провода соответствующего типа.

Предохранитель рассчитывается так, чтобы через него мог проходить ток, превышающий номинальный на 25 %; если больше 25 %, то возникает опасность перегрева и воспламенения изоляции. Предохранители устанавливают в начале сети и в местах, где провода меняют свое сечение. При смене предохранителей следует пользоваться защитными средствами.

Перегоревший предохранитель следует заменять другим, такого же сечения и типа. Категорически запрещается ставить «жучки».

Для обеспечения безопасности при работе на электроустановках сооружаются заземляющие устройства, к которым подключают корпуса электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции. К частям, подлежащим заземлению, относятся:

а) корпуса стационарных электрических машин, трансформаторов, киноаппаратов и т. п.;

б) провода электрических аппаратов и т. п.;

в) вторичные обмотки измерительных трансформаторов, трансформаторов местного освещения и т. п.;

г) каркасы распределительных щитов, щитов управления, металлические оболочки силовых кабелей, стальные трубы электропроводки.

Поскольку кабинет физики относится к помещениям с повышенной опасностью, то корпуса стационарных (щит управления, школьный электрораспределительный щит и т. п.) и переносных демонстрационных приборов, лабораторных приборов, технических средств обучения подлежат заземлению.

В частности, заземляются осциллограф, звуковой генератор, электронный секундомер и т. п.

Заземление – соединение частей электроустановки с заземляющим устройством, которое состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлитель – проводник, соприкасающийся с землей (металлические конструкции, соединенные с землей). Максимальная допустимая величина сопротивления заземляющего устройства 4 Ом (для электроустановок до 1000 В).

В электроустановках с глухозаземленной нейтралью заземление выполняется путем металлического соединения прибора электроприемника с нулевым проводом сети (зануление).

В электроустановках с изолированной нейтралью металлические части, которые не находятся под напряжением, заземляют, присоединяя их к заземляющему устройству.