План конспект переменный электрический ток преобразование переменного тока трансформатор

Обновлено: 06.07.2024

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

Тема урока: Преобразование переменного тока. Трансформатор.

Преподаватель: Толегенова Раушан Курманбековна

Тип занятия: урок изучения нового материала

изучить назначение, устройство и принцип действия трансформатора; рассмотреть примеры практического применения трансформаторов.

развивать умения выбирать и излагать главное, делать выводы: способствовать развитию логического мышления

воспитывать интерес к изучению физики через примеры профессиональной направленности

Методы и приемы обучения: проблемное изложение, коллективная мыследеятельность.

Форма обучения: групповая, фронтальная

Межпредметные связи: математика, электротехника

Методические приемы

Литература и доп. источники

Организационный момент. Мотивация.

Этап подготовки к активному усвоению материала.

Фронтальная беседа по вопросам

Изучение нового материала. Рассмотрение основных вопросов.

Объяснение. Заполнение опорного конспекта. Теоретические выводы. Демострационный опыт. Анализ результата.

Проверка понимания нового материала.

Фронталдьная беседа по вопросам. Решение задач. Тестовые задания. Взаимопроверка.

Карточки с заданиями

Подведение итогов урока. Рефлексия.

Беседа с группой.

Оргмомент. Приветствие, проверка отсутствующих.

Этап подготовки обучающихся к активному усвоению материала.

Преподаватель (вступительное слово)

Уже второй век человечество использует электрический ток в промышленных масштабах. И все эти годы используется в основном переменный ток. В странах Европы и Америки наибольшее распространение получил ток, меняющий свое направление 100-120 раз в секунду. В Казахстане частота переменного тока 50 Гц.

Двигаясь по "Маршрутному листу", мы достигнем цели урока: повторим основные понятия, формулы, закон Электромагнитной индукции. Изучим устройство, принцип работы, характеристики трансформатора. Зная, как рассчитывается коэффициент трансформации, решим задачи практического содержания. Закрепим практические умения и навыки при решении задач, при выполнении тестовых заданий, проявив на уроке самостоятельность.

перед постоянным. Давайте вспомним, что такое ток и где он вырабатывается.

1.Что мы уже знаем о переменном токе?

2. При каких условиях возникает индукционный ток?

3.Что называется электромагнитной индукцией?

4. Запишите закон ЭМИ.

5. Каким правилом можно объяснить знак минус в этом законе?

6. Что такое генератор?

7. Перечислите основные части генератора?

8. На каком физическом явлении работает генератор?

9. Какие бывают генераторы?

10. Чем они отличаются?

3. Изложение нового материала.

Преподаватель . Разные потребители электрического тока рассчитаны на разные напряжения. Так, большинство электробытовых приборов рассчитано на напряжение 27 и 220 В., промышленные электродвигатели на 200, 360 и 600 в.
Электрический ток никогда не получил бы такого широкого применения, если бы его нельзя было преобразовывать почти без потерь энергии.

ЭДС мощных генераторов электростанций довольно велика. При передаче электроэнергии используется напряжение в сотни киловатт. Между тем на практике чаще всего нужно не слишком высокое напряжение. Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз практически без потери мощности (при неизменной частоте тока), осуществляется с помощью трансформаторов.

Нередко на практике требуется питать приборы, рассчитанные на разные напряжения. Так ламповый телевизор включают в сеть напряжением 220В, на нитях ламп должно быть 6,3 В; между анодом и катодом от 200В до 500В;

на электронно-лучевой трубке до 15000В; а для работы транзисторов от 5В до 18В. Повышение и понижение напряжения переменного тока осуществляется трансформаторами.

-Какое напряжение у нас в домах?

-Какое напряжение в линии электропередач между городами?

-Каким образом понижают напряжение для использования его в домах и на

-Можно ли включить лампочку рассчитанную на напряжение 6В в электрическую

Трансформатор ( от лат. transformo – преобразую) - это устройство, преобразующее переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Трансформатор был изобретён в 1876 г. П.Н.Яблочковым.

Преподаватель: С помощью разборного универсального трансформатора рассматриваем устройство трансформатора.

Зарисовать в тетрадь схему устройства трансформатора, его условное обозначение (планшет)

Самостоятельная работа с учебником (составление опорного конспекта).

Записать какие типы трансформаторов бывают, что такое коэффициент трансформации, КПД трансформатора.

Величина, показывающая, во сколько раз данный трансформатор изменяет напряжение переменного тока, называется коэффициентом трансформации .

При подаче на первичную обмотку трансформатора какого-либо напряжения U ₁ на вторичной обмотке мы получаем на выходе U ₂ . Оно будет больше первичного, если обмотка содержит больше витков, чем первичная.

Итак, если N ₂ N ₁ , то U ₂ U ₁ , коэффициент трансформации k и трансформатор называется повышающим.

Если N ₂ ₁ и U ₂ ₁ , то k 1 и трансформатор называется понижающим.

=К

КПД трансформатора ɳ = Р _2/ Р ₁ * 100%, или ɳ = I ₂ U ₂ /I ₁ U ₁ .

Р ₂ -мощность вторичной обмотки, Р ₁ -мощность первичной обмотки. В современных мощных трансформаторах суммарные потери 2-3%. КПД составляет 97-98%.

Использование трансформаторов.

на заводах и фабриках при подаче напряжения к двигателям станков 380–660 В.

при передаче электроэнергии по проводам от 100 до 1000В;

для электросварки и электроплавки;

в радиотехнике; и др.

Виды трансформаторов . В настоящее время существуют много типов трансформаторов, применяющихся в различных областях техники.

Основной вид трансформаторов – трансформаторы силовые. Среди них больше всего двух обмоточных. Они устанавливаются на линиях электропередачи. Такие трансформаторы повышают напряжение тока, вырабатываемого электростанциями с 10–15 тысяч вольт до 220–750 тысяч вольт. В местах потребления электроэнергии при помощи силовых трансформаторов высокое напряжение преобразуют в низкое

Кроме силовых существуют трансформаторы, предназначенные для измерения больших напряжений и токов: измерительные трансформаторы, трансформаторы напряжения, трансформаторы тока, а также снижения уровня помех проводной связи, преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное и многие другие.

Давайте рассмотрим трансформатор, который вы будете изучать на уроках общетехнических дисциплин в старших курсах.

Трансформатором для повышения напряжения на электродах свечи является катушка зажигания.

Катушка зажигания представляет собой высоковольтный импульсный повышающий трансформатор системы зажигания ДВС .

Устройство катушки зажигания.
Катушка зажигания представляет собой трансформатор с двумя обмотками: первичной и вторичной, внутри которых находится стальной сердечник, а снаружи – изолированный корпус.

Первичная обмотка состоит из толстого медного изолированного провода и насчитывает от 100 до 150 витков. Обмотка имеет выводы 12 вольт.

Вторичная обмотка, как правило, располагается снаружи первичной. Она состоит из 15000-30000 витков тонкой медной проволоки. Такая система характерна как для модуля зажигания, для катушки зажигания сдвоенного типа, так и для индивидуальной катушки. а. Во вторичной обмотке создается импульсное напряжение до 35 000 вольт, которое и подается к свечам зажигания.

Катушка зажигания автомобиля масляного типа заполняется трансформаторным маслом, которое предохраняет ее от нагрева.

Принцип действия катушки зажигания.
В первичную обмотку катушки подается низковольтное напряжение, который создает магнитное поле. Время от времени это напряжение отсекается прерывателем, вызывая резкое сокращение магнитного поля и образования в витках катушек электродвижущей силы (э.д.с.).
Согласно физическому закону электромагнитной индукции, величина образующейся таким образом э.д.с. прямо пропорциональна количеству витков обмотки контура. Поэтому во вторичной катушке с большим количеством витков образуется импульс высокого напряжения, который по высоковольтным проводам подается к свече зажигания. Благодаря импульсу, передаваемому катушкой, между электродами свечи зажигания образуется искра, которая воспламеняет топливно-воздушную смесь.

Виды катушек зажигания автомобиля
Различают общие и индивидуальные катушки зажигания.

Общая катушка зажигания используется в системах зажигания с распределителем или без него. Ее конструкция описана выше: первичная обмотка располагается снаружи вторичной, внутри которой находится сердечник. Катушки с сердечником заключены в стальной корпус. Импульс от вторичной обмотки подается на свечи зажигания.

Индивидуальная катушка зажигания используется в системах прямого электронного зажигания. В отличие от общей конструкции, в индивидуальных катушках первичная обмотка находится внутри вторичной. Индивидуальная катушка устанавливается непосредственно на свечу зажигания, поэтому высоковольтный импульс передается практически без потери мощности.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

План-конспект урока " Конденсатор в цепи переменного тока"

Урок "Конденсатор в цепи переменного тока": * Использована технология проблемного обучения; *Представлены варианты демонстрационных опытов.

Презентация к уроку "Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор"

Презентация к уроку по физике "Получение и передача переменного электрического тока. Трансформатор" (9кл.).

Применение технологии развития критического мышления для развития ключевых компетенций учащихся на занятии по физике по теме" "Переменный ток. Получение переменного тока"

Одной из технологий, способной решить задачи, поставленные в новых стандартах, является технология развития критического мышления. В статье показаны возможности этой технологии для развития ключ.

Генерирование электрического тока. Трансформаторы

Способы генерирования электрической энергии, устройство простейшего трансформатора.

Тест 9 класс Генератор переменного тока. Трансформаторы

Генератор переменного тока. Трансформаторы.

В рамках дистанционного обучения разработан план заняий дл учащихся 8А класса (предпрофиль физмат).

Урок разработан для обучающихся вечерних школ.Расчитан на 80 мин-2 учебных часа.

Тема: Получение переменного электрического ток. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние.

Тип урока: комбинированный(изучение и закрепления новой темы )

Цели урока:

Расширить представление обучающихся о переменном токе через знакомство с устройством и принципом действия генератора и трансформатора переменного тока и их применения.

Развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе наблюдений и демонстрации эксперимента. Учить объяснять передачу электрической энергии на расстояние, работу ТЭЦ г.Тюмени.

Создание условий для воспитания интереса к предмету, вооружение обучающихся научными методами познания, позволяющими получить объективные знания об окружающем мире.

Вместе с конспектом представлен самоанализ урока.

Тип урока: комбинированный(изучение и закрепления новой темы )

Развивающая

Воспитательная

Формулировка цели и темы урока(2мин)

Изучение нового материала.(15мин)

Закрепление знаний учащихся. (5мин)

Подведение итогов урока(2мин)

Демонстрационный трансформатор, генератор

Магнит, миллиамперметр, катушка(по одному на парту)

1.Организационный момент. Проверка готовности к уроку

Форма:мозговой штурм.

1. Какую задачу в 1821 году поставил перед собой учёный М. Фарадей?(163)

2. Как он решил эту задачу? (Ученики демонстрирует опыты)

3. Сделать вывод: при каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?

4. В чём практическая важность открытия явления электромагнитной индукции?

3.Формулировка темы и цели урока.

Учитель задаёт вопрос: Что объединяет данные модели (генератор, трансформатор)

Ответ: они связанны с понятием переменный электрический ток.

Учитель: Вы можете объяснить принципы работы данных приборов?

Ученики отвечают по желанию, затрудняются в ответах.

Учитель: Цель нашего сегодняшнего урока ознакомиться с данными механизмами-генератором и трансформатором и научиться объяснять передачу электрической энергии на расстояние.

4.Изучение нового материала.

Учитель: Начнём с определения: Что такое переменный ток?(обратимся к опыту) Почему индукционный ток переменный?(меняется по численному значению и по направлению)

Учитель: Запишите определение в тетрадь .(можно использовать учебник)

Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению, называется переменным током.

Учитель: где используем переменный ток?(в быту и на производстве) как вы думаете качество переменного тока везде одинаковое? Для определения качества тока используют приборы осциллографы. Давайте посмотрим на показания осциллографа рис 140 и попробуем прочитать характеристики переменного тока: частота: 50 Гц. максимальная сила тока-2мА, минимальная 0м А

Теперь самостоятельно по рисунку на карточке давайте определим частоту данного переменного тока. В каких странах используют данную частоту? Прочитать по учебнику.

Получают переменный ток при помощи индукционных генераторов. Самостоятельно назвать из каких основных частей состоит индукционный генератор.

Вопрос к классу: каким образом приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции, на тепловой электростанции?

Обсуждаются и уточняются ответы учащихся.

На гидроэлектростанциях – потоком падающей воды;

На тепловых – паром высокого давления и температуры.

Учитель просит учащихся составить рассказ о принципе работы генератора

учитель чертить на доске схему передачи электроэнергии на расстояние (ученики помогают учителю, используя учебник), подводит учеников к тому, для чего нужны трансформаторы.

Ученики зарисовывают рис 141, указывают основные части. Объясняют принцип работы трансформатора) Отвечают на вопрос Где в быту используют трансформаторы?

5.Закрепление знаний, полученных на уроке.

Задание(определите ошибки в предложениях)

1.промышленная частота в России 100Гц.

2.генератор служит для преобразования тока.

3.трансформатор служит для получения переменного тока.

4.на ТЭЦ турбину вращает вода, падающая с платины.

5. повышающий трансформатор имеет количество витков обмотки на первичной катушки больше , чем на вторичной.

6.Физический диктант:

1.Как называется ток, меняющийся по направлению и по модулю?

2.как называется прибор для получения переменного тока?

3.Как называется прибор для преобразования тока.

4.Как расшифровать ЛЭП?

5.Какова промышленная частота в России?

7.подведение итогов урока(выставление оценок за работу на уроке, активным и за физический диктант)

8.Рефлексия: Учитель задаёт вопросы, ученики отвечают по желанию.

Что нового узнали на уроке? Понравилась тема? Что нового узнали? Где полученные знания на уроке пригодятся в жизни?

Карточка(раздаточный материал на каждую парту)

Задание (определите ошибки в предложениях)

1.Промышленная частота в России 100Гц.

2.Генератор служит для преобразования тока.

3.Трансформатор служит для получения переменного тока.

4.На ТЭЦ турбину вращает вода, падающая с платины.

5. Повышающий трансформатор имеет количество витков обмотки на первичной катушки больше ,чем на вторичной.

Самоанализ урока

Тема урока: Получение переменного электрического ток. Трансформатор. Передача электрической энергии на расстояние.

9 класс. Дата:12.02.20 учитель: Егошина Т.А.

Развивающая

Воспитательная

Цель, проговариваемая для учащихся: Цель нашего сегодняшнего урока ознакомиться с новыми механизмами-генератором и трансформатором и научиться объяснять передачу электрической энергии на расстояние. Задачи: А)предметные:Способствовать формированию научной картины мира на основе представленийо переменном токе. Изучитьпринцип работы генератора и трансформатора Б) метопредметные(развивающие)продолжить развитие компетентности учащихся, помогающий быть наиболее деятельным, значимым в современном мире. Способствовать развитию аналитического мышления, умение синтезировать, анализировать и обобщать полученные знания.

В) личностные: В ходе беседы, способствовать воспитанию культуры вести диалог с докладчиками, оппонентами и др.

Оборудование и ТСО: миллиамперметр, катушка лабораторная(на каждую парту), модели генератора и трансформатора. карточки к уроку, учебник.

Структура урока:

формулировка цели урока;

изучение нового материала с использованием демонстраций и учебника

закрепление нового материала4

самостоятельная работа учащихся;

А) по источникам знаний: словесные, наглядные, практические;

В) по дидактическим задачам: изучение новой темы.

Г) по характеру познавательной деятельности: частично-поисковый;

Д) по степени расчленения знаний: сравнительный, аналитический, экспериментальный, обобщающий;

Е) по характеру движения мысли от незнания к знанию: индуктивный.

Тип урока: комбинированный урок.

Критерии метапредметного подхода на данном уроке реализовались через:

1.Соответствие содержания урока требованиям гносударственных программ(стандарту)

2.Осуществление внутрепредметной связи( ученики сначала повторили ,а затем приступили к изучению новой темы)

3.Механизм встраивания метопредметности в урок реализовался через формирование следующих УУД:

познавательных

использовать знаково-символические средства, в том числе модели и схемы для решения учебных задач;(схема передачи переменного тока на расстоянии)

уметь выделять существенную информацию из текстов разных видов;(работа с текстом поурочной карточки и учебника)

уметь осуществлять анализ объектов с выделением существенных и несущественных признаков;(изучение результатов опыта)

уметь осуществлять синтез как составление целого из частей;(изучение устройство приборов)

коммуникативных действий можно считать коммуникативные способности учащихся, включающие в себя:

регулятивные

запоминать и удерживать правило, инструкцию во времени;(физический диктант)

планировать, контролировать и выполнять действие по заданному образцу, правилу, с использованием норм; ;(заполнение конспекта)

предвосхищать промежуточные и конечные результаты своих действий, а также возможные ошибки;(самопроверка)

начинать и заканчивать действие в нужный момент;(на уроке были реализованны задуманные учителем этапы)

тормозить ненужные реакции.( все ученики были включены в работу)

Личностные:

формирования познавательной, культуры, сохранения собственного здоровья, использование знаний, умений, навыков в повседневной жизни и практической деятельности.(знание о переменном токе, который постоянно используют в быту)

4.Эффективность использования современных средств обучения прослеживалась через работу с текстом карточки и учебника ,речевую культуру( речь учителя чёткая, правильная, интонационная), рациональность нагрузки учащихся(физический опыт сменился дискуссией о постановки цели урока, затем ученики работали с учебником, затем оформляли конспект в тетради, далее выполняли самостоятельную работу в разных формах(дидактическая игра и физический диктант), далее работа устно по рефлексии урока))

5. Контроль усвоения полученных знаний учащимися в течении урока прослеживался в организации самостоятельной работы.

На этом уроке мы узнаем, что называют переменным электрическим током, как его можно получить и где он используется. Выясним, каковы преимущества переменного тока перед постоянным. Познакомимся с устройством и принципом действия трансформатора и узнаем, для чего он служит. Научимся рассчитывать коэффициент трансформации. А также узнаем, каким образом электрический ток от электростанций поступает в наши дома и квартиры.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Получение переменного электрического тока. Трансформатор"

Рассмотрим ещё раз получение индукционного тока при помощи рамки и подковообразного магнита. Как вы помните, при вращении рамки в однородном магнитном поле, в ней возникает индукционный ток.

При этом стрелка гальванометра отклоняется то в одну то во вторую сторону. Это свидетельствует о том, что направление индукционного тока, как и его сила, непрерывно меняются от своего наибольшего значения, когда рамка с током расположена вдоль линий магнитной индукции, до нуля, когда плоскость рамки перпендикулярна линиям магнитной индукции.

Если в качестве индикатора использовать не гальванометр, а, например, осциллограф, и повторить эксперимент, то при вращении рамки в магнитном поле осциллограф запишет все изменения тока. Нетрудно увидеть, что ток, возникающий в рамке, изменяется синусоидально.

Так вот, ток, периодически меняющийся со временем как по модулю, так и по направлению, называется переменным током.

Именно переменный ток используется в настоящее время в осветительной сети наших домов, а также во многих отраслях промышленности.

Рассмотренный нами опыт представляет собой пример работы простейшего генератора электрического тока. В настоящее время переменный ток получают в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов, преобразующих механическую энергию в электрическую.

Индукционными они называются потому, что их действие основано на явлении электромагнитной индукции. Только в этих генераторах вращается не обмотка, в которой индуцируется переменный ток, а электромагнит. Вращающаяся часть генератора называется ротором и является источником магнитного поля.

Ротор располагается внутри стальной станины цилиндрической формы, называемой статором.

Во внутренней части статора имеются специальные пазы, в которые укладывается медный провод в виде витков. При вращении ротора в этих витках индуцируется переменный ток.

Ротор также имеет сложную форму и представляет собой стальной сердечник с навитой на него обмоткой, по которой протекает постоянный электрический ток. Создаваемое этим током магнитное поле вращается вместе с ротором.

Ротор генератора вращается при помощи какого-либо двигателя: на тепловых электростанциях с помощью паровой турбины, в небольших переносных генераторах — при помощи двигателя внутреннего сгорания, а на гидроэлектростанциях — с помощью гидротурбины.

Обратите внимание на то, что ротор гидрогенератора имеет не одну, а несколько пар магнитных полюсов. Дело в том, что на современных гидроэлектростанциях падающая вода вращает вал электрогенератора с частотой один — два оборота в секунду. Таким образом, если бы якорь генератора имел только одну обмотку, то получался бы переменный ток частотой 1—2 Гц. А стандартная частота переменного тока, используемого в электрических сетях России и странах Европы, равна 50 Гц. Кстати, это означает, что примерно через каждые 0,02 секунды направление тока меняется на противоположное. Такая частота переменного тока была выбрана с участием русского учёного Михаила Осиповича Доливо-Добровольского.

Однако, например, в США по рекомендации известного сербского учёного Николы Тесла, стандартная частота переменного тока равна 60 Гц.

Поэтому для получения переменного тока промышленной частоты якорь должен содержать несколько обмоток, позволяющих увеличить частоту вырабатываемого тока до необходимой величины.

И так, электрическую энергию производят на электростанциях. А для её передачи потребителям, часто находящимся очень далеко от станции, строят линии электропередач. Но при передаче электроэнергии неизбежны потери, связанные с нагреванием проводов: чем дальше от электростанции находится потребитель тока, тем больше энергии тратится на нагревание проводов и тем меньше её доходит до потребителя.

Потери на нагревание определяются законом Джоуля-Ленца:

Из него следует, что уменьшить потери можно двумя способами: это либо уменьшить сопротивление проводов, либо уменьшить силу тока в них.

Из восьмого класса вы знаете, что сопротивление будет тем меньше, чем больше площадь поперечного сечения проводника, и чем меньше его длина и удельное сопротивление металла, из которого он изготовлен.

Уменьшить длину проводов не предоставляется возможным. Из относительно недорогих металлов наименьшим удельным сопротивлением обладает медь и алюминий, из которых собственно и делают провода. Увеличивать же толщину проводов экономически невыгодно, так как это ведёт к перерасходу дорогостоящего цветного металла.

Следовательно, снижение потерь можно добиться только за счёт уменьшения силы тока. Но, чтобы не снижать мощности тока, уменьшение силы тока возможно только при увеличении напряжения.

Так, например, электроэнергия Волжской ГЭС передаётся в Москву при напряжении около 500 кВ, а от Саяно-Шушенской ГЭС — при напряжении около 750 кВ. Хотя на самих электростанциях генераторы вырабатывают электрическую энергию при напряжениях, не превышающих 20 кВ. Без такого преобразования силы тока и напряжения передача электроэнергии на большие расстояния становится невыгодной из-за существенных потерь.

Решение этой важнейшей технической задачи стало возможным только после изобретения трансформатора — устройства, служащего для преобразования силы и напряжения переменного тока при неизменной частоте.

Первый трансформатор был изобретён в тысяча восемьсот семьдесят шестом году русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым для питания изобретённых им же электрических свечей — нового в то время источника света.

Простейший трансформатор представляет собой две изолированные друг от друга катушки (их ещё называют обмотками), намотанные на общий замкнутый сердечник. По одной из обмоток (первичной) пропускается преобразуемый переменный ток, а вторичная обмотка соединяется с потребителем. Обратите внимание, что число витков в обмотках отличаются.

Протекающий по первичной обмотке переменный ток, создаёт в замкнутом сердечнике магнитное поле. Для уменьшения потерь энергии, сердечник ламинируют, то есть изготавливают из тонких, изолированных друг от друга пластин. Изолирующее покрытие пластин ограничивает индукционные токи в пределах каждого слоя, что заметно снижает силу индукционного тока. Таким образом, сердечник концентрирует магнитное поле так, что магнитный поток существует практически только внутри него и одинаков во всех его сечениях. Этот магнитный поток возбуждает ток самоиндукции в каждом витке первичной катушки. Этот же магнитный поток пронизывает витки вторичной катушки и создаёт в каждом её витке индукционный ток. В результате на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение. Значение этого напряжения определяется коэффициентом трансформации.

Коэффициентом трансформации называется отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. В старших классах будет показано, что коэффициент трансформации можно определить и как отношение входного и выходного напряжений.

Как видно из формулы, в зависимости от числа витков в обмотках, коэффициент трансформации может быть меньше или больше единицы. В зависимости от этого различают повышающий трансформатор и понижающий…

Закрепления материала.

Но вернёмся к вопросу о передаче электроэнергии от электростанции к месту её потребления. Как мы говорили ранее, напряжение, вырабатываемое генератором, обычно не превышает 20 кВ. А для оптимальной передачи электроэнергии на большие расстояния требуется напряжение порядка сотен киловольт. Поэтому ток с электростанции сначала подаётся на расположенную неподалёку повышающую трансформаторную подстанцию, а затем подаётся в линии электропередач. Поскольку очень высокое напряжение не может быть предложено потребителю, то в конце линии его подают поочерёдно на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 В или 220 В, а затем — на предприятия или в жилые дома.

Цели урока: выяснить условия существования переменного тока; познакомиться с устройством трансформатора, рассмотреть принцип его действия, достоинства, практическое применение.

Задачи урока:
Образовательные:
- создание условий для формирования представлений о переменном электрическом токе; трансформаторе.
Развивающие:
- формирование умения делать выводы, обобщать полученные сведения;
- формирование у учащихся навыков работы с источниками информации
- развивать навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы.
Воспитательные:
- формирование положительной мотивации к учебному труду, коммуникативных умений;
- формирование интереса к познанию окружающего мира;
- формировать чувство гордости за развитие отечественной техники;
- развивать интерес к рабочим профессиям.

Тип урока: урок изучения нового материала.

Оборудование: катушка с большим числом витков, полосовой магнит, гальванометр, ПК.

1.Организационный момент (2 минуты)

Проверка готовности учебного кабинета и учащихся к уроку.

2. Актуализация знаний (5 минут)

Прежде чем мы перейдем к изучению нового материала, вам необходимо вспомнить:

Какое явление называется явлением электромагнитной индукции?
От чего зависит направление и значение индукционного тока?

3 Постановка проблемы (3 минуты)

Для того чтобы рассмотреть новый материал нам необходимо еще раз обратиться к опыту демонстрирующему явление электромагнитной индукции.
Что мы видим?
Как вы думаете, как будет называться такой ток?
Итак, запишите тему сегодняшнего урока.
Ребята, выскажите предположение, чем же мы сегодня на уроке будем заниматься?

4. Изучение нового материала.

На сегодняшний день вся промышленность использует именно переменный электрический ток. Что же такое переменный электрический ток?

Переменным электрическим током называют такой ток, который периодически изменяется по своей величине, модулю и направлению.

Объясняется это тем, что очень удобно, во-первых, получить переменный электрический ток, а во-вторых, удобно передавать его на большие расстояния. Вот поэтому в мире везде и всюду используется именно переменный ток.

Обозначают его на всех схемах волнистой линией.

Рис. 1. Обозначение переменного тока

Обратите внимание: если дома есть какие-либо электрические приборы и на этих приборах встречается такое обозначение, значит, эти приборы работают на переменном электрическом токе.

Для получения такого тока нам необходимо устройство, которое впервые предложил М. Фарадей.
Так мы переходим к устройству, которое дает возможность получить электрический ток, и называется генератором.

Электромеханический индукционный генератор переменного тока – устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую благодаря явлению электромагнитной индукции.

Современный генератор представляет собой довольно сложное устройство, но в основном состоит он из двух частей – ротора и статора.

Рис. 2. Устройство генератора

Статор – это неподвижная часть. Ротор – подвижная. Можно сказать, что статор – это аналог катушки с большим числом витков. А ротор – это магнит, который вращается и создает изменяющийся магнитный поток с течением времени, пронизывая те витки, которые находятся в статоре, индуцирует, наводит в этих витках электрический ток.

Если генератор маломощный, то обычно ротор делают из постоянного магнита. Ему придают определённую форму, создают внутри несколько отдельных полюсов. Этот постоянный магнит, вращаясь прямо внутри статора, непосредственно создаёт индукционный электрический ток. Если же необходим мощный генератор, то в этом случае ротор – уже не постоянный магнит, а электромагнит.

Конечно, необходимо сказать, что во всех генераторах ротор вращается за счет работы сторонней силы. Если этот генератор установлен на гидроэлектростанции, то там используется энергия падающей воды. В этом случае ротор вращается с небольшой скоростью. Поэтому приходится делать ротор сложной формы, чтобы создать большое изменение магнитного потока при вращении ротора и получить значительный электрический ток. Например, у генератора на тепловых электростанциях ротор будет вращаться за счет поступающего пара, там частота вращения достаточно большая, и в этом случае количество полюсов и форма ротора будет совсем иная.

. Рис.3. Устройство ротора и статора

Если говорить про статор, то это неподвижная часть генератора. В ней прорезаются пазы. Представьте себе цилиндр, в котором прорезаны пазы, в этих пазах укладывается обмотка статора, где и создается индукционный электрический ток. Так устроены генераторы переменного тока.
Вернемся еще раз к ротору. Мы видели, что генератор имеет несколько пар магнитных полюсов. Это связано с тем, что чем больше таких пар, тем больше частота переменного электрического тока.

Рис.4 Вид генератора
Стандартная частота переменного тока, применяемого в промышленности составляет 50 Гц.
Для передачи электроэнергии от электростанций используются ЛЭП. Причем оказывается часть этой энергии уходит на нагревание проводов.
Что можно предпринять, чтобы уменьшить потери?
Решение данной проблемы стало возможным после изобретения трансформатора.

Трансформатор – прибор для преобразования переменного электрического тока и напряжения.

Он состоит из двух катушек, они называются обмотками, и эти две катушки (катушек может быть и больше на самом деле) надеты на один сердечник

Когда мы подключаем переменный электрический ток к одной из катушек, в ней создается переменное магнитное поле. Магнитное поле одной катушки усиливается за счет железного сердечника и своим магнитным потоком пронизывает витки другой катушки. Тем самым в другой катушке тоже будет создаваться электрический ток. Если мы будем теперь изменять количество витков в одной катушке и в другой катушке, то будут меняться значения электрического тока в различных катушках.

Вот здесь и происходит самое главное. Дело в том, что, когда электрический ток протекает по проводам, главная потеря связана с тем, что провода нагреваются, т.е. сказывается тепловое действие электрического тока. Это является главным неудобством при передаче постоянного электрического тока.

А если мы говорим о переменном токе, то за счет трансформатора, изменяя витки в катушках, можно регулировать значение электрического тока.

Если мы уменьшим количество витков, то можем изменить и значение электрического тока. Мы можем его уменьшить, и потери электрического тока при передаче тоже уменьшатся.

Если мы все это примем во внимание, то можем сказать следующее. Трансформатор дает возможность уменьшить значение электрического тока и увеличить при этом напряжение электрического тока.

Таким образом удобно передавать переменный электрический ток. Трансформатор называется повышающим тогда, когда напряжение увеличивается. Когда такой электрический ток приходит уже непосредственно к нам в квартиры, то включают другой трансформатор, который называется понижающим. В этом случае напряжение уменьшается до 220В, но сила тока в цепи возрастает.

Этот электрический ток мы используем в бытовых приборах. Если мы будем рассматривать отдельно каждую линию электропередач (кратко ее называют ЛЭП), то каждая такая линия отдельно разрабатывается для конкретной электростанции, с которой мы получаем электроэнергию. На пути ее передачи устанавливаются трансформаторные станции, которые меняют напряжение переменного электрического тока.

Рис.6 Схема передачи электроэнергии

Итак, в генераторе происходит превращение механической энергии в электрическую.

Вопрос к классу: каким образом приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции, на тепловой электростанции? Обсуждаются и уточняются ответы учащихся.

- На гидроэлектростанциях – потоком падающей воды;

- На тепловых – паром высокого давления и температуры.

Ведь энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и будущего.

В настоящее время назрела необходимость внедрения ресурсосберегающих и безотходных технологий; переход к чистым, альтернативным и неисчерпаемым источникам энергии.

Строят электростанции разного типа, геотермальные, ветряные, и т.д.

5. Закрепление знаний, полученных на уроке.

1. Какой электрической ток называется переменным?

2. Где используют переменный электрический ток?

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

Вопрос: Что называют генератором?

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

Вопрос: Назовите основные части генератора.

Ответ: Ротор, статор.

Вопрос: Для чего используется трансформатор?

Ответ: Для преобразования электрического тока

6. Подведение итогов. Рефлексия.

Сегодня на уроке, мы с вами разобрали принцип действия генератора, этого внушительного сооружения из проводов, изоляционных материалов, стальных конструкций. Но при своих огромных размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготавливаются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать, электрическую энергию столь же непрерывно и экономично.

Проверка знаний - проверь соседа! (тест)

Тест: Генерирование электрической энергии.

I. Переменный электрический ток

1. не изменяется по значению;

2. не изменяется по направлению;

3. изменяется по значению и направлению.

II. На каком явлении основано действие электромеханического индукционного генератора переменного тока?

1. электростатической индукции;

2. электромагнитной индукции;

3. термоэлектронной эмиссии.

III. Генератор электрической энергии необходим для…

1. создание материи;

2. создание энергии;

3. преобразование энергии

IV. Переменный ток вырабатывают

2. на электростанции;

3. в жилых домах.

V. Промышленная частота используемого у нас переменного тока .

VI. Простейший генератор переменного тока состоит…

VII. Трансформатор состоит…

Рефлексия.

Работал в полную силу

Мог работать лучше

Наша работа подходит к концу. И в заключении.

Завершая свои лекции, Фарадей часто обращается к своей юной аудитории с таинственными словами: “Все, что я могу сказать вам в заключение этой лекции (потому что мы рано или поздно все равно должны закончить эту лекцию), так это выразить пожелание, чтобы вас - все ваше поколение - можно было сравнить со свечой; чтобы вы могли так же ярко, как и она, светить для окружающих; чтобы вы во всех ваших поступках могли оправдать красоту горящей свечи своими достойными и полезными делами, выполняя свой долг перед соотечественниками”.

Читайте также: