close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Устройство и принцип действия трансформаторов. 11 класс

код для вставкиСкачать
Открытый урок по физике 11 класс базовый курс
МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 20
"Устройство и принцип действия
трансформаторов"
11 класс
Учитель Голенкина Н.С.
г. КОРОЛЁВ МОСКОВСКАЯ обл.
2011-2012 уч.год Цели урока:
> Познакомить учащихся с устройством и принципом действия трансформаторов;
> развивать логическое мышление; способствовать расширению кругозора и мировоззрения учащихся;
> показать практическую значимость данной темы;
> продолжить воспитание гордости за учёных свой страны.
Тип урока: изучение нового материала.
Технологии урока:
> компьютерные;
> уровневой дифференциации;
> проблемного обучения;
> здоровьесберегающие
Формы работы учащихся: фронтальные, индивидуальные.
Необходимое техническое оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, трансформатор универсальный, лампа накаливания 3,5В, провода соединительные, ключ, реостат (из набора "Электричество" L - Микро), источники питания, в которых есть трансформаторы (например для мобильных телефонов).
Структура и ход урока
1. Организационный момент (1 мин).
Учитель - обеспечивает создание комфортной обстановки на уроке.
Учащиеся - настраиваются на урок.
2. Актуализация опорных знаний. (13 мин).
Учитель проводит фронтальный опрос класса (3 мин).
Вопросы:
1. Какой ток называется переменным?
2. Какова частота промышленного переменного тока?
3. Что это означает?
4. Какие устройства вырабатывают переменный электрически ток?
5. Какие характеристики переменного тока и по какому закону меняются со временем?
А теперь давайте проверим: как вы умеет читать графики зависимости величин от времени, которые характеризуют переменный ток и рассчитывать основные характеристики переменного тока.
Кратковременная письменная работа(10 мин).
1 вариант
1. По графику определите амплитуду ЭДС, период, частоту колебаний ЭДС, циклическую частоту. Напишите уравнение ЭДС.
2. Рамка площадью 3000 см2 имеет 200 витков и вращается в однородном магнитном поле с индукцией 15 мТл. Определите время одного оборота рамки, если максимальная ЭДС в рамке 1,5 В.
2 вариант
1. По графику определите амплитуду колебаний напряжения, период, частоту колебаний, циклическую частоту. Напишите уравнение колебаний напряжения.
2. Определите количество витков в квадратной рамке со стороной 10 см, вращающейся в однородном магнитном поле с частотой 0,5 Гц, если индукция магнитного поля составляет 1 Тл, а максимальное значение ЭДС равно 3,14 В.
3 вариант
1. По графику определите амплитуду колебаний силы тока, период тока, частоту, циклическую частоту. Напишите уравнение колебаний силы тока.
2. Найдите частоту вращения катушки, состоящей из 20 витков, в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл, если максимальная ЭДС равна 7,85 В, а площадь сечения одного витка 25 см2.
4 вариант
1. По графику определите амплитуду ЭДС, период, частоту колебаний ЭДС, циклическую частоту. Напишите уравнение ЭДС.
2. С какой частотой должен вращаться виток провода в однородном магнитном поле с индукцией 1,2 Тл для того, чтобы амплитуда колебаний ЭДС индукции в нём была 1 В? Площадь витка 25 см2.
3. Изучение нового материала. (20 мин)
Учитель проводит фронтальную беседу с классом. (2 мин)
Уже второй век человечество использует электрический ток в промышленных масштабах. И всё это время используется в основном переменный ток. Как мы уже сказали, переменный ток вырабатывают генераторы переменного тока, которые находятся на электростанциях. Например, электрогенераторы гидроэлектростанций вырабатывают ток напряжением 10-20 кВ. Но по проводам выгодно передавить ток напряжением 100-1000 кВ. К двигателям станков на предприятиях подводиться напряжение 380-660 В. В нашей осветительной сети напряжение 220 В. Следовательно возникает потребность в преобразовании электрического тока одного напряжения в ток другого напряжении.
Об устройствах, которые выполняют эти функции нам расскажут Левицкая Наталья и Нагдасёва Ангелина. (Ученицы по очереди выступают и управляют презентацией). Презентация "Трансформаторы" (15 мин).
Слайд 1
Определение трансформатора (Слайд 2).
Трансформатор - устройство, применяемое для повышения или понижения напряжения переменного тока. Из истории создания трансформаторов (Слайды 3, 4)
Слайд 3
В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.
Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своем приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока.
В 1848 году французкий механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.
Слайд 4
30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.
Принцип работы. (Слайд 5). Работа трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции. Рассмотрим его устройство и принцип действия.
Трансформатор это:
- две изолированных друг от друга катушки с разным количеством витков;
- общий сердечник, не проводящий ток.
По одной из обмоток (первичная обмотка) пропускается переменный ток, другая (вторичная обмотка) соединяется с потребителем.
Ток в первичной обмотке создает ЭДС самоиндукции в каждом витке первичной катушки (вывод формул на доске):
= - N Этот же магнитный поток пронизывает вторичную обмотку и создает в каждом ее витке ЭДС самоиндукции :
= - N
Проанализировав полученные формулы, увидим, что возникающие в обмотках ЭДС самоиндукции пропорциональны числу витков в них:
Характеристики трансформатора. (Слайд 6).
(Запись в тетрадь)
U1, U2 - электрическое напряжение на концах первичной и вторичной обмоток.
I1, I2 - сила тока в первичной и вторичной обмотках.
N1, N2 - число витков первичной и вторичной обмоток.
k - коэффициент трансформации.
Коэффициент трансформации. (Слайд 7).
(Запись в тетрадь)
При k > 1 трансформатор называют понижающим.
При k < 1 трансформатор называют повышающим. Принципиальные схемы понижающего (a) и повышающего (b) автотрансформаторов. (Слайд 8). (Запись в тетрадь)
а) U1 > U2, то k > 1б) U1 < U2, то k < 1 Мощность и КПД трансформаторов. (Слайд 9).
(Запись в тетрадь)
Любой КПД определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой. Учитывая, что работа равна отношению мощности ко времени, для трансформатора можно записать формулу КПД через мощность:
η = P2 / P1
Так как КПД трансформатора примерно 94-98%, то Р2 немного меньше чем Р1.
Во сколько раз трансформатор увеличивает напряжение переменного тока, во столько же раз уменьшается сила тока.
Демонстрация работы трансформатора. (1 мин)
Учитель демонстрирует работу ненагруженного трансформатора и трансформатора с нагрузкой. Для этого собирается электрическая цепь, состоящая из универсального трансформатора, проводов, электрической лампочки 3,5 В, ключа и реостата. Использование трансформаторов. (Слайды 10, 11, 12).
Применение в электросетях (Слайд 10).
Поскольку потери на нагревание провода согласно закону Джоуля-Ленца пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня.
Применение трансформаторов в источниках питания (Слайд 11).
Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы.
Разделительные трансформаторы (Слайд 12).
Такие трансформаторы используются в электросетях для устранения угрозы поражения электрическим током (при одновременном касании человеком фазового провода или корпуса прибора с плохой изоляцией и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь). Прибор, включенный в сеть через трансформатор, безопасен, поскольку вторичная цепь трансформатора контакта с "землёй" не имеет.
Слайд 13 используется далее в качестве фона.
Психологически разгрузка (2 мин).
Учитель. Оказывается трансформатор можно встретить не только в сложных технических устройствах, но и в ... толковании снов. Что же следует ожидать, если вам приснится трансформатор?
Это предвестие того, что вскоре вы увязните во множестве дел. Вам потребуется время, чтобы разобраться в них и добиться своей цели. Если вам приснилось, что вы измеряете напряжение электрического тока при помощи трансформатора, то это значит, что в скором времени вас ждут уважение и почёт, но вы не будете им рады, потому что они достанутся вам нечестным путём. Увидеть во сне сломанный трансформатор - знак того, что вашим ожиданиям и надеждам не суждено сбыться. Войти во сне в трансформаторную будку - свидетельство того, что вы что-то тщательно скрываете, но помните, что шила в мешке не утаишь.
4. Закрепление материала (10 мин).
Учитель проводит фронтальный опрос.
Давайте подведем итог.
1. Для чего нужны трансформаторы?
2. На каком явлении работают трансформаторы?
3. Каково устройство трансформатора? (Здесь можно опять вернуться к слайду № 5 или использовать модель трансформатора).
4. Что такое коэффициент трансформации?
5. Какой трансформатор называют повышающим, а какой понижающим?
Вопросы - проблемы:
6. Можно ли подключить трансформатор к сети постоянного напряжения?
7. Почему гудит трансформатор?
8. Как известно КПД трансформатора достигает 97-98%. Почему он всё таки не равен 100 %?
9. Решите задачу
Понижающий трансформатор с 110 витками во вторичной обмотке понижает напряжение от 22 000 В до 110 В. Сколько витков в его первичной обмотке? Каков его коэффициент трансформации?
Домашнее задание. (1 мин).
§38 учить, №985, 986, 988 решить (задачник А.П. Рымкевич, 10-11 кл).
Урок закончен, до свидания.
Автор
n-golenkina
Документ
Категория
Методические пособия
Просмотров
5 469
Размер файла
472 Кб
Теги
действий, трансформатор, класс, принципы, устройства
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа