Конспект уроку як заощадити електроенергію

Обновлено: 07.07.2024

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Цели урока:

Образовательная: Изучить физические основы производства и использования электроэнергии. Показать преимущества электроэнергии перед другими видами энергии.

Развивающая: Развитие у учащихся информационной, коммуникативной и предметной компетенций.

Воспитательная: Воспитать бережное отношение к электроэнергии.

Оборудование: компьютер, мультимедийный проекто p .

Тип урока: урок обобщения и систематизации знаний.

Ход урока:

I . Организационный момент.

Надеюсь, что сегодняшний урок станет для вас ещё одним пусть небольшим, но все же шагом к вашей заветной цели – успешной жизни. А поговорим мы сегодня об электроэнергии.

На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека. Она дает возможность создавать различные материалы, является одним из главных факторов при разработке новых технологий. Попросту говоря, без освоения различных видов энергии человек не способен полноценно существовать.

Запишите тему урока.

Какой цели вы должны достигнуть в ходе урока?

3. Беседа с учащимися

Какие вам известны виды энергии, потребляемые человеком?

Химическая, световая, механическая, атомная, магнитная.

В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии?

Ее можно передавать по проводам в любой населенный пункт;

Можно легко превращать в любые виды энергии;

Легко получать из других видов энергии;

Учитель: Где производится электроэнергия? (ответ: на электростанциях )

Я попросила вас подготовить краткую характеристику различных типов электростанций.

Ответы учащихся:

(краткая характеристика электростанций)

А томные

Учитель: Давайте рассмотрим, какие виды энергии преобразуются от источника энергии – топлива до ее конечного использования на ТЭС?

Работа со слайдом:

Установите цепочку превращения энергии на тепловых электростанциях. :

(1 студент )

Учитель. Какие виды энергии преобразуются на ГЭС?

Вид топлива

Преимущества

Газ, нефть, торф, мусор

Любой вид топлива, располагаются в любой местности

Загрязняют окружающую среду

Расщепление ядер урана

Нет выброса в окружающую среду

Занимает большую площадь, располагаются только на реках

Биоэнергетика

Сложность в обеззараживании бактерий кишечной группы

Самыми распространенными являются тепловые электростанции. В какой последовательности надо расположить элементы , чтобы получить схему получения электроэнергии на ТЭС.

3 студент :

На слайде портрет М.Фарадея.

Вопрос: Какое отношение имеет этот ученый к производству электрической энергии?

Расска жите об устройстве и принципе работы генератора.

4 студент: рассказывает устройство и принцип работы генератора переменного тока..

Учитель : Почему электроэнергию необходимо доставлять на дальние расстояния?

Вся ли энергия, получаемая на электростанции, доходит до потребителя?

Почему происходят потери при передаче электроэнергии?

При прохождении тока по проводам, они нагреваются.

По закону Джоуля-Ленца учитывая что , получим .

Вывод в тетрадь: Отчего зависит количество теплоты, выделяемое в проводах? (от материала , длины провода, квадрата силы тока).

Чем > сила тока, длина проводов, тем > выд. Q .

Чем > S сеч. Проводов, тем Q .

Учитель: Представьте себя инженерами, предложите способы уменьшения потерь энергии за счет выделяемой теплоты.

(самый удобный – уменьшить силу тока).

Какое устройство преобразует электрический ток? (Трансформатор)

Как с помощью трансформатора можно уменьшить силу тока:

5 студент: устройство трансформатора.

Энергосистема:

Итак: У нас имеется электростанция , на которой вырабатывается переменный ток, обычно на выходе генератора образуется переменное напряжение 20 кВ. На ЛЭП устанавливается напряжение гораздо большее. В быту используется ток напряжением 220 В. На заводах - в основном 380 В. Соберите схему передачи электроэнергии на расстояние.

Студент 6: собирает схему.

Зарисуйте схему энергосистемы.

Поскольку мы живем в Казахстане, необходимо иметь представление об энергосистеме нашего государства.

V . Итог по теме.

В заключение по теме нашего урока выполните небольшой тест.

Поставить часы на 1,5 мин. С обратным отсчетом.

Взаимопроверка.

VI . Заключительное слово учителя:

Благодарю всех ребят, активно участвовавших в ходе урока!

Но главное мы должны помнить: для получения и передачи электроэнергии задействовано много людей, давайте уважать их труд и беречь электроэнергию.

Учитель:
Представить сегодня нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт. Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии. Так, электроэнергию можно получать за счет других разнообразных видов энергии (воды, ветра, солнца и т.д.), легко превращать в другие виды энергии, без больших потерь передавать на большие расстояния, достаточно просто и с высоким кпд преобразовывать, дробить на порции любой величины.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности. Электротранспорт не загрязняет окружающую среду. Большое количество электроэнергии потребляет электрифицированный железнодорожный транспорт, что позволяет повышать пропускную способность дорог за счет увеличения скорости движения поездов.

Электроэнергия в быту является основным фактором обеспечения комфортабельной жизни людей. Уровень развития электроэнергетики отражает уровень развития производительных сил общества и возможности научно-технического прогресса.

Электроэнергия была и остается главной составляющей жизни человека Главные вопросы – сколько энергии нужно человечеству? Какой будет энергетика ХХІ века? Чтобы дать ответы на эти вопросы необходимо знать основные способы получения электроэнергии, изучить проблемы и перспективы современного производства электроэнергии не только в России, но и на территории Красноярского края.

Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходит на электростанциях (слайд №1). В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции могут быть разделены на следующие основные типы:

Электростанции промышленной энергетики: ГЭС, ТЭС, АЭС

Электростанции альтернативной энергетики: ПЭС, СЭС, ВЭС, ГеоТЭС

Рассмотрим физические основы производства электроэнергии на электростанциях.
( Учащиеся заслушиваются выступления групп и при этом заполняют таблицу)

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию (слайд№2).
На ГЭС электроэнергию получают, используя энергию воды, перетекающей с высшего уровня к низшему уровню и вращающей при этом турбину. Плотина – самый важный и самый дорогостоящий элемент ГЭС. Вода перетекает с верхнего бьефа в нижний бьеф по специальным трубопроводам, либо по выполненным в теле плотины каналам и приобретает большую скорость. Струя воды поступает на лопасти гидротурбины. Ротор гидротурбины приводится во вращение под действием центробежной силы струи воды. Вал турбины соединяется с валом электрического генератора, и при вращении ротора генератора механическая энергия ротора преобразуется в электрическую энергию.
Важнейшая особенность гидроэнергетических ресурсов по сравнению с топливно-энергетическими ресурсами – их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Однако гидроэнергетика не безвредна для окружающей среды (слайд №3). При постройке плотины образуется водохранилище. Вода, залившая огромные площади, необратимо изменяет окружающую среду. Подъем уровня реки плотиной может вызвать заболоченность, засоленность, изменения прибрежной растительности и микроклимата. Поэтому так важно создание и использование экологически безвредных гидротехнических сооружений.

Тепловая электростанция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Основными видами топлива для ТЭС являются природные ресурсы – газ, уголь, торф, горючие сланцы, мазут (слайд №4). Тепловые электростанции разделяются на две группы: конденсационные и теплофикационные или теплоцентрали (ТЭЦ). Конденсационные станции снабжают потребителей только электрической энергией. Их сооружают вблизи залежей местного топлива с тем, чтобы не возить его на большие расстояния. Теплоцентрали снабжают потребителей не только электрической энергией, но и теплом – водяным паром или горячей водой, поэтому ТЭЦ сооружают поблизости от приемников теплоты, в центрах промышленных районов и крупных городов для уменьшения протяженности теплофикационных сетей. Топливо транспортируют на ТЭЦ из мест его добычи. В машинном зале ТЭС установлен котел с водой. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 550°С и под давлением 25 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину, назначение которой превращать тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины. После паровой турбины водяной пар, имея уже низкое давление и температуру около 25°С, поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды превращается в воду, которая с помощью насоса снова подается в котел. Цикл начинается снова. ТЭС работают на органическом топливе, но это, к сожалению, невосполнимые природные ресурсы (слайд № 5). К тому же, работа ТЭС сопровождается экологическими проблемами: при сгорании топлива происходит тепловое и химическое загрязнение среды, что оказывает губительное воздействие на живой мир водоемов и качество питьевой воды.

Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую энергию (слайд №6). Атомные электростанции действуют по такому же принципу, что и тепловые электростанции, но используют для парообразования энергию, получающуюся при делении тяжелых атомных ядер (урана, плутония). В активной зоне реактора протекают ядерные реакции, сопровождающиеся выделением огромной энергии (слайд № 7). Вода, соприкасающаяся в активной зоне реактора с тепловыделяющими элементами, забирает у них тепло и передает это тепло в теплообменнике также воде, но уже не представляющей опасности радиоактивного излучения. Поскольку вода в теплообменнике превращается в пар, его называют парогенератором. Горячий пар поступает в турбину, преобразующую тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины. АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: не требуют привязки к источнику сырья и собственно могут быть размещены в любом месте, при нормальном режиме функционирования считаются экологически безопасными (слайд № 8). Но при авариях на АЭС возникает потенциальная опасность радиационного загрязнения среды. Кроме того существенной проблемой остается утилизация радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок АЭС.

Учитель:
Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены, не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района (слайд № 9). Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений.

Использование энергии приливов началось еще в ХІ веке, когда на берегах Белого и Северного морей появились мельницы и лесопилки. Два раза в сутки уровень океана то поднимается под действием гравитационных сил Луны и Солнца, притягивающих к себе массы воды. Вдали от берега колебания уровня воды не превышают 1 м, но у самого берега они могут достигать 13-18 метров (слайд № 10). Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. Считается экономически целесообразным строительство приливных электростанций в районах с приливными колебаниями уровня моря не менее 4 метров. В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно. Приливные электростанции двустороннего действия способны вырабатывать электроэнергию непрерывно в течение 4-5 часов с перерывами в 1-2 часа четыре раза в сутки. Для увеличения времени работы турбин существуют более сложные схемы – с двумя, тремя и большим количеством бассейнов, однако стоимость таких проектов весьма высока (слайд № 11). Недостаток приливных электростанций в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки (слайд № 12). И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

Солнечная энергия – наиболее грандиозный, дешевый, но, и, пожалуй, наименее используемый человеком источник энергии. Преобразование энергии солнечного излучения в электрическую энергию осуществляется с помощью солнечных электростанций (слайд № 17). Различают термодинамические СЭС, в которых солнечная энергия сначала преобразуется в тепловую, а затем в электрическую; и фотоэлектрические станции, непосредственно преобразующие солнечную энергию в электрическую энергию (слайд № 18). Фотоэлектрические станции бесперебойно снабжают электроэнергией речные бакены, сигнальные огни, системы аварийной связи, лампы маяков и многие другие объекты, расположенные в труднодоступных местах (слайд №19). По мере совершенствования солнечных батарей они будут находить применение в жилых домах для автономного энергоснабжения (отопления, горячего водоснабжения, освещения и питания бытовых электроприборов). Солнечные электростанции обладают заметным преимуществом перед станциями других типов: отсутствием вредных выбросов и экологической чистотой, бесшумностью в работе, сохранением в неприкосновенности земных недр (слайд № 20).

Электроэнергия производится вблизи источников топлива или гидроресурсов, в то время как ее потребители находятся повсеместно. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния. Рассмотрим принципиальную схему передачи электроэнергии от генератора к потребителю (слайд № 21). Обычно генераторы переменного тока на электростанциях вырабатывают напряжение, не превышающее 20 кВ, так как при более высоких напряжениях резко возрастает возможность электрического пробоя изоляции в обмотке и в других частях генератора. Для сохранения передаваемой мощности напряжение в ЛЭП должно быть максимальным, поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Однако напряжение в линии электропередачи ограничено: при слишком высоком напряжении между проводами возникают разряды, приводящие к потерям энергии. Для использования электроэнергии на промышленных предприятиях требуется значительное снижение напряжения, осуществляемое с помощью понижающих трансформаторов. Дальнейшее снижение напряжения до величины порядка 4 кВ необходимо для электрораспределения по местным сетям, т.е. по тем проводам, которые мы видим на окраинах наших городов. Менее мощные трансформаторы снижают напряжение до 220 В (напряжение, используемое большинством индивидуальных потребителей).

Не забывайте выключать свет.

Использовать энергосберегающие лампочки и бытовую технику класса А.

Хорошо утеплять окна и двери.

Установить регуляторы подачи тепла (батареи с вентилем).

Домашнее задание: Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев. Физика. 11 класс. § 39,40,41.

- Закреплять правила безопасного поведения в обращении с электроприборами в быту.

- Воспитывать в детях чувство осторожности в обращении с электроприборами.

Оборудование:

- Иллюстрации с изображением электрических приборов и их предшественников.

- Иллюстрации с изображением статического электричества.

- Веревка с узелками (для игры).

Предварительная работа:

- Разучивание с детьми стихов.

- Опыты со статическим электричеством.

Ход занятия:

В.: Ребята, у нас в группе есть часы. С часами удобно: с их помощью мы во время начинаем занятия, выходим на прогулку, знаем когда будет обед. Но почему то они не идут, стрелки стоят на месте, что же это такое? (Дети высказывают свои предположения, догадываются, что не батарейки.)

Стрелки движутся, часы тикают. Что за сила такая скрывается в батарейках? (Это электричество)

А в природе можно встретить электричество?

Да. Молнии – это тоже разряд электричества.

На себе вы когда-нибудь ощущали легкий треск, а иногда даже искры? Это тоже электричество. Иногда слышно потрескивание синтетической одежды, когда ее снимаешь. Иногда расчёска липнет к волосам, и волосы встают дыбом. Волосы и вещи, наши тело электризуется.

В нашей группе тоже есть электричество. По каким предметам вы можете догадаться о наличии электричества?

Ответ детей: розетки, выключатели, лампочки, провода и т.д.

В.: Правильно, электричество сейчас есть в каждом доме. Это наш самый первый помощник. С помощью электричества работают все электроприборы.

В.: А вы знаете, откуда электрический ток приходит в наши дома?

Ответ детей: По проводам.

В.: Оно рождается на электростанциях и по проводам , спрятанным глубоко в землю или очень высоко над землей, приходит в дома, на заводы, детские сады. И помогает человеку. Электричеству приходится совершать длинные путешествия по полям, лесам, улицам и переулкам, прежде чем оно попадет к нам в дом.

(В руках воспитателя кусок провода).

Провод – это дорожка. Сверху он одет в резиновую рубашку, а под ней пучок тонких медных проволочек. Вот по этим проволочкам Электричество и попадает к нам в розетки, а за тем и в электроприборы.

Ребята, как вы думаете, для чего нужен электрический ток?

Ответ детей: Что бы смотреть телевизор, пылесосить, играть в компьютер…

В.: Электрические приборы окружают нас по всюду. Они как добрые волшебники помогают нам во всем. Без них человеку было бы трудно.

Ребята, а у вас дома есть электроприборы?

Ответ детей: Компьютер, пылесос и т.д.

1.Дом — стеклянный пузырёк,

А живёт в нём огонёк.

Днём он спит, а как проснётся –

Ярким пламенем зажжётся. (Лампочка)

2. Есть у нас в квартире робот.

У него огромный хобот.

Любит робот чистоту

Он охотно пыль глотает,

Не болеет, не чихает. (Пылесос)

3. Только я, только я,
Я на кухне главная.
Без меня, как не трудитесь,
Без обеда насидитесь. (Плита)

4. В полотняной стране,
По реке простыне
Плывет пароход
То назад, то вперед.
А за ним такая гладь -
Ни морщинки не видать. (Утюг)

5. С легкостью каждый сейчас угадает -
Вещи она неустанно стирает.
Прополощет и выжмет легко
Брюки, рубашки, носки и белье.
Мама по дому порхает с улыбкой,
Папа спокойно играет на скрипке. (Стиральная машина)

6. Ей набили мясом рот,
И она его жуёт,
Жуёт, жуёт и не глотает —
В тарелку отправляет. (Мясорубка)

7. Наша тетушка игла
Строчку по полю вела.
Строчка в строчку, строчка в строчку,
Будет платье вашей дочке. (Швейная машинка)

Молодцы, справились с заданием.

В.: Электричество – это великое открытие. Электрический ток ученые научились получать 160 лет назад. Сейчас все

предприятия - заводы, фабрики – работают с помощью электричества на современном оборудовании: автоматы, компьютеры, роботы.

А сейчас пришла пора поиграть нам, детвора!

Ток бежит по проводам,

Свет несет в квартиру нам.

Чтоб работали приборы,

Ток энергию принес.

В.: Но не все так просто и хорошо, Электричество может быть опасно. Послушайте поучительную историю, которая приключилась с одной девочкой.

Девочка: В гости к нам пришла соседка,

Мы резвились с ней пол дня,

Спицу вставили в розетку,

Из розетки столб огня!

Мы с соседкой еле-еле

Прыгнуть в сторону успели!

Папа мой большой знаток,

Мальчик: «В розетке – ток,

Вам розетку эту я

Трогать не советую,

Утюги и провода

Не хватайте никогда!

Ток невидимый без рук

Вас ударить может вдруг!

Гвоздики и пальчики

В розетку не вставлять.

В.: Как много мы узнали об электричестве! Но каждый из вас должен знать и помнить, как правильно обращаться с электричеством, как пользоваться электроприборами. Для этого есть правила, которыми нужно не забывать пользоваться:

- Электроприборы могут ударить током или стать причиной пожара. По этому, выходя из дома, необходимо выключать все приборы из розетки.

- Нельзя тянуть руками электрический провод, можно брать в руки только вилку.

- Ни в коем случае нельзя подходить к оголенным проводам, дотрагиваться до них. Это опасно для жизни.

- Нельзя прикасаться мокрыми руками к электрическим приборам и проводам.

- Нельзя стоять под деревом во время грозы.

- Нельзя вставлять никакие предметы в розетку.

-75%

Конспект урока по физике 9 класс. Тема: "Производство, передача и использование электрической энергии". Содержит подробное описание изучаемого материала: принципы передачи электроэнергии, индукционные генераторы переменного тока, принцип действия генератора, трансформатор, повышающий и понижающий трансформаторы.

Цели урока:

Конкретизировать представление школьников о способах передачи электроэнергии, о взаимных переходах одного вида энергии в другой.

Дальнейшее развитие у учащихся практических навыков исследовательского характера, выведение познавательной активности детей на творческий уровень знаний.

Оборудование: электробытовые приборы, трансформатор, карта

Изучение нового материала

Выступление учащихся с докладами

Закрепление изученного материала

Домашнее задание. § 10, № 7.2, 7.19, 7.24, лаб. раб. № 3

Изучение нового материала

Практически вся жизнь человека в быту связана с электричеством. Электричество помогает нам обогревать и освещать наши дома, готовить пищу, делать уборку, развлекать нас с вами, поддерживать связь с нашими близкими и многое другое. А что будет, если его не станет?

Как наша прожила б планета,
Как люди жили бы на ней
Без теплоты, магнита, света
И электрических лучей?

А, действительно, как бы жила планета? Ведь было время, когда люди жили без света. Трудно жили.

Говоря об истории использования электрической энергии в нашей стране следует отметить 1920 год.

В феврале 1920 года была создана комиссия по электрификации, которая предложила план ГОЭЛРО. Этим планом предусматривалось:

Опережающее развитие электроэнергетики;

Повышение мощности электростанций;

Централизация производства электроэнергии;

Широкое использование местного топлива и энергетических ресурсов;

Постепенный переход промышленности, сельского хозяйства, транспорта на электроэнергию.

– В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии?

Ее можно передавать по проводам в любой населенный пункт;

Можно легко превращать в любые виды энергии;

Легко получать из других видов энергии;

– Какие виды энергии можно преобразовать в электрическую? (Ответы учащихся).

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции бывают (Ответы учащихся):

Какими бы ни были типы электростанций, главное устройство на любой из них – это генератор.

Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию.

Примеры генераторов:

- индукционные генераторы постоянного и переменного тока.

В современной энергетике применяются индукционные генераторы переменного тока, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.

? Вспомните, что такое электромагнитная индукция, и кто открыл это явление?

Ответ: Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении индукционного тока под действием переменного магнитного поля.

В настоящее время существуют различные модификации индукционных генераторов. Но все они состоят, из одних и тех же, частей – это магнит или электромагнит, создающий магнитное поле, и обмотка в которой индуцируется ЭДС.

Принцип действия генератора

Принцип действия генератора нам поможет понять модель, находящаяся у меня на столе (или рис10.2 стр.68 учебника):

Обратите внимание, в данной модели генератора вращается проволочная рамка, магнитное поле создает неподвижный, постоянный магнит. При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, под действием которой свободные заряды приходят в направленное движение, то есть наводится ЭДС индукции, которая имеет магнитное происхождение.

В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором.

Ротор – подвижная часть генератора

Обмотки, в которых наводится ЭДС, вложены в пазах статора.

Статор – неподвижная часть генератора.

Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.

Генераторы вырабатывают переменный электрический ток.

Переменный ток – это электрический ток, который изменяется с течением времени по гармоническому закону.

График переменного тока представлен на стр 68, рис. 10.3 учебника. Отрицательное значение силы тока соответствуют противоположному направлению тока.

Переменный ток имеет преимущество перед постоянным, потому что напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовать (трансформировать) почти без потерь, а такие преобразования необходимы во многих электро- и радиотехнических устройствах. Но особенно большая необходимость трансформации напряжения и тока возникает при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Произведенная электроэнергия передается к потребителю.

- Кто, на ваш взгляд, являются основными потребителями электроэнергии?

Промышленность (почти 70%)

Бытовые нужду населения

- Вся ли энергия, получаемая на электростанции, доходит до потребителя? Почему происходят потери при передаче электроэнергии?

При прохождении тока по проводам, они нагреваются. По закону Джоуля-Ленца учитывая что , получим .
Отчего зависит количество теплоты, выделяемое в проводах?
Чем сила тока, удельное сопротивление и длина проводов, тем количество теплоты и наоборот. Чем площадь поперечного сечения провода, тем количество теплоты. Но увеличивать S не выгодно, так как это приведет к увеличению массы проводов.
Уменьшить количество теплоты можно за счет уменьшения силы тока. Для этого применяют устройство, называемое трансформатором.

Трансформатор – это устройство, преобразующее переменный ток, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности.

В первые трансформаторы были использованы в 1878 году русским учённым П.Н.Яблочковым для питания изобретённых им электрических свечей.

Простейший трансформатор состоит из сердечника замкнутой формы из магнитомягкого материала, на который намотаны две обмотки: первичная и вторичная (смотри рис.)

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Если первичную обмотку трансформатора включить в сеть источника переменного тока, то по ней будет протекать переменный ток, который создаст в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток. Этот магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, будет индуктировать в ней электродвижущую силу ( ЭДС ). Если вторичную обмотку замкнуть на какой-либо приемник энергии, то под действием индуктируемой ЭДС по этой обмотке и через приемник энергии будет протекать электрический ток. Одновременно в первичной обмотке также появится нагрузочный ток. Таковым образом, электрическая энергия, трансформируясь, передается из первичной сети во вторичную при напряжении, на которое рассчитан приемник энергии, включенный во вторичную сеть.

Основной величиной, характеризующей работу трансформатора является коэффициент трансформации- К

К- коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации - это величина, численно равная отношению напряжений на зажимах двух обмоток в режиме холостого хода.

Для двух обмоток силового трансформатора, расположенных на одном стержне, коэффициент трансформации принимается равным отношению чисел их витков.

Трансформаторы могут быть повышающими и понижающими.

При K 1 трансформатор называется понижающим, так как

при K повышающим, так как

При передаче электроэнергии на значительное расстояние напряжение повышают до нескольких сотен киловольт, поэтому на выходе из электростанции должен стоять повышающий трансформатор. Но так как потребитель в основном использует более низкое напряжение, то на входе в населенный пункт ставят понижающий трансформатор.

Выступление учащихся с докладами

Закрепление изученного материала

№1. Для определения числа витков на первичной обмотке трансформатора на его сердечник было намотано 30 витков провода, концы которого подключили к вольтметру. Чему равно число витков в первичной обмотке трансформатора, если при подаче на него напряжения 220 В, вольтметр, подключенный к катушке из 30 витков, показал напряжение 2 В?

№2. Внутреннее сопротивление источника переменного тока r_вн = 6,4·10 3 Ом. Определите коэффициент трансформации K идеального трансформатора, с помощью которого можно получить от этого источника максимальную мощность на нагрузочном сопротивлении R_н = 16 Ом.

№3. На первичную обмотку понижающего трансформатора в высоковольтной линии передачи электрической энергии подается переменное напряжение с действующим значением (U₁)_д = 12 кВ. Напряжение со вторичной обмотки (U₂)_д = 220 В используется для электроснабжения жилых домов. Предполагая трансформатор идеальным, а нагрузку вторичной обмотки чисто активной, определите

1) коэффициент трансформации K;

2) действующие значения токов (I₁)_д и (I₂)_д в первичной и вторичной обмотках в предположении, что потребляемая мощность P_ср = 96 кВт;

3) сопротивление нагрузки R_н во вторичной цепи трансформатора

Читайте также: