ТРАНСФОРМАТОР. ПОЛУЧЕНИЕ И ПЕРЕДАЧА ПЕРЕМЕННОГО

ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА.
В результате изучения темы обучающийся должен знать: -смысл понятий: трансформатор, принцип действия и назначение трансформатора. -вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики. В результате изучения темы обучающийся должен уметь: - описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов: преобразование переменного тока при работе трансформатора. -применять полученные знания для решения физических задач: -использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для обеспечения безопасности жизнедеятельности -воспринимать и на основе полученных данных самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сетях Интернета и научно-популярных статьях.
ЦЕЛИ УРОКА
: 1. Обучающая: -познакомится с переменным током. -показать преимущества электрической энергии перед другими видами -дать понять о принципиальном устройстве генератора переменного тока -осветить экологические проблемы, связанные с выработкой электроэнергии 2. Развивающая: -воспитывать самосознание и настойчивость в овладении знаний -воспитание любви к своей Родине Тип урока: комбинированный. Время проведения 40 минут. Основные этапы урока; -организационный момент -актуализация опорных знаний -изучение новой темы -проверка знаний -подведение итогов
Ход урока

Организационный момент
- приветствие, настрой деятельности на успех. Здравствуйте, ребята. Сегодня у нас открытый урок. Желаю вам творческого настроя и успешной работы. Сегодня мы продолжим разговор о магнитном поле. Тема урока «Переменный ток. Генератор переменного тока. Преобразования энергии в электрогенераторах»
Актуализация опорных знаний
- фронтальная беседа -При каких условиях возникает индукционный ток? -Кто и в каком году открыл явление электромагнитной индукции? -Дать определение явления электромагнитной индукции. -Как возникает ЭДС индукции в неподвижных проводниках? -Что является причиной возникновения ЭДС в движущихся проводниках? Однажды после лекции Фарадея в Королевском обществе, где он демонстрировал свои опыты, к нему подошел богатый коммерсант, оказывавший обществу материальную поддержку, и надменным голосом спросил: -Все, что вы нам показывали, господин Фарадей, действительно красиво. Но теперь скажите мне, для чего годится эта индукция?
-А для чего годится только что родившийся ребенок? – ответил рассердившийся Фарадей. На вопрос коммерсанта в последующие годы ответили многие ученые и изобретатели, и прежде всего, Вернер фон Сименс, изобретший в 1866 г. динамо-машину, положившую основу для промышленного производства электроэнергии. На основе явления электромагнитной индукции были созданы мощные генераторы электрической энергии, оно вызвало появление и бурное развитие электротехники и радиотехники. Прошло немного более половины столетия и, как сказал американский физик Р.Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить» И этим богатырем, изменившим облик Земли, является генератор. Майклом Фарадеем было сделано открытие, лежащее в основе устройства генераторов электростанций мира. Преобразующую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы постоянного и переменного тока. Практически они дают всю используемую энергию. Какие они имеют достоинства, преимущества и недостатки, нам предстоит выяснить на уроке.
Объяснение новой темы
Историческая справка: Сэкономить Его Величество Драгоценное электричество, Передать его потребителю, Не прослыв при этом губителем,- Трансформатора назначение, Изменять силу тока и напряжение, Мощность же не меняет- Верность себе сохраняет. В 1848 году французским механиком Г. Румкорфом была изобретена индукционная катушка- прообраз трансформатора. Датой же рождения первого трансформатора считается 30 ноября 1876 года, когда изобретатель П.Н. Яблочков получил патент на трансформатор с разомкнутым сердечником. Это был стержень с намотанными на него обмотками. В 1884 году в Англии братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсонами был создан первый трансформатор с замкнутым сердечником. В конце 1880-х инженером Д. Свинберном было изобретено масляное охлаждение трансформатора - это повысило надежность и долговечность его обмоток. В 1889 году русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский вместе с предложенной им трехфазной системой переменного тока создал первый трехфазный трансформатор. Так как мы сегодня изучаем генераторы переменного тока, давайте вспомним: -Что называют электрическим током? -Электрический ток- это упорядоченное движение заряженных частиц. -Что такое переменный ток? -Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению, называется переменным током. Переменный ток имеет преимущества перед постоянным, потому что напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовывать 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. Электрическая энергия обладает преимуществом перед всеми другими видами энергии: ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями.
Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в другие формы: механическую, тепловую, световую. В современной энергетики применяются индукционные генераторы переменного тока, действие которого основано на явлении электромагнитной индукции. ГЕНЕРАТОР- это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию. УСТРОЙСТВА ГЕНЕРАТОРА: -РОТОР, вращающаяся часть генератора, создает магнитное поле от электромашины постоянного тока. -СТАТОР, состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов, пластины сделаны из электротехнической стали. -ЩЕТКИ, неподвижные пластины, прижаты к кольцам и осуществляют связь обмотки ротора с внешней цепью. -КОЛЬЦА, чтобы подводить ток к ротору и отводить из обмотки ротора во внешнюю цепь при помощи скользящих контактов. -ТУРБИНА, сочетание турбины с генератором переменного тока называется турбогенератором. -СТАНИНА, корпус, внутри которой размещены статор и ротор. -ВОЗБУДИТЕЛЬ, генератор, вырабатываемый постоянный ток, который подводится к вращающему электромагниту. 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. Один из сердечников вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называется - статором. В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором. Обмотки, в которых наводится ЭДС, вложены в пазах статора. Появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора. Какова скорость изменения магнитного потока, скорость вращения ротора, если в некоторых установках применяются токи в несколько килогерц и даже мегагерц? Для примера, рассчитаем скорость вращения ротора для стандартной частоты промышленного тока? Стандартная частота промышленного переменного тока 50 Гц во многих странах мира, в США частота-60 Гц, это означает, что на протяжении 1 с ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в противоположную. Сколько колебаний будет происходить в 1 минуту? Умножим на 60 сек. Получается 3000 об/ мин. Такая скорость нереальна и чтобы уменьшить скорость вращения, используют многополюсный магнит. Устройство при помощи которого можно изменять напряжение называется трансформатором. Трансформатор представляет собой замкнутый сердечник, на котором находятся две обмотки: первичная и вторичная, а обмотки имеют различное число витков. Концы первичной обмотки, называются входом трансформатора, подключают к сети переменного тока. Концы вторичной обмотки, называемые выходом трансформатора, подключается к потребителю. Протекающий в первичной обмотке переменный ток создает переменное магнитное поле, которое в свою очередь порождает переменное электрическое поле. В результате действия этого поля на концах вторичной обмотки возникает переменное напряжение. Величина напряжения определяется из соотношения: U1/U2=N1/N2 или U2=N2/N1*U1. Значит, при N2 > N1 трансформатор будет повышающим, так как U2 > U1 , а при N2 < N1- понижающим, так как U2 < U1. КПД = Р2/ Р1*100%.
Высокое напряжение не может быть предложено потребителю, поэтому его поочередно подают на несколько трансформаторных подстанций, понижающих напряжение до 380 или 220 В, а затем на предприятия или в жилые дома. Применение трансформатора: -при подзарядке сотового телефона имеющийся в зарядном устройстве трансформатор понижает напряжение, полученное из осветительной сети и равное 220 В до 5,5 В, пригодного для телефона. -в телевизоре имеется несколько трансформаторов, поскольку для питания различных его узлов требуется напряжение от 1,5 В до 25 кВ. М ы ж и в е м в 2 1 в е к е , к о г д а с у щ е с т в у е т п р о б л е м а « т р е х Э » : ЭНЕРГЕТИКА+ЭКОНОМИКА+ ЭКОЛОГИЯ. Энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. Между тем, ТЭЦ является одним из основных загрязнителей атмосферы твердыми частицами золы, углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Над городами образуется, так называемые острова тепла, из-за усиленного выброса энергии которых, нарушается нормальное течение атмосферных процессов. Важнейшим направлением экологизации научно-технического процесса, должны стать – внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий; переход к чистым и неисчерпаемым источникам энергии.
Закрепление новой темы
- решение качественных и количественных задач. -Что называется генератором переменного тока? Какие типы таких генераторов существуют? -Что называется переменным током? -Что такое период, частота, фаза переменного тока? -Начертите график переменного тока и раскройте суть определения переменного тока? -На каком принципе основана работа генератора переменного тока? -Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора. -Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора для повышения напряжения от 220 В до 11000 В, если в первичной обмотке 20 витков? -Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105 В? Каков коэффициент трансформации? -Сила тока в первичной обмотке трансформатора 0,5 А, напряжение на ее концах 220 В. Сила тока во вторичной обмотке 9 А, а напряжение на ее концах 10 В. Определите КПД трансформатора.
ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ
: п.42 упр.39 (1,2) Молодцы! Откройте дневники и запишите домашнее задание. Всем спасибо за урок. Записывают в дневник домашнее задание.