Конспект урока «Генератор. Трансформатор. Применение трансформатора» по физике для 11 класса

Класс

11 Б

Учитель

Алимов М.Т.

Тема урока

«Генератор. Трансформатор. Применение трансформатора»

Цель урока:

• познакомить учащихся с устройством генератора и трансформатора;

• рассмотреть на опытах действие генератора и трансформатора;

• познакомить учащихся с применением генератора и трансформаторов на производстве и в быту.

Повторение:

Так как действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции, следовательно, перед объяснением нового материала необходимо повторить следующие вопросы:

• При каких условиях возникает индукционный ток?

• Что называется электромагнитной индукцией?

• В каких опытах можно получить индукционный ток?

• Как возникает ЭДС индукции в неподвижных проводниках?

• Что является причиной возникновения ЭДС в движущихся проводниках?

Объяснение нового материала.

Генератор переменного тока.

Генератор тока – устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.

Основные части генератора:

1. Индуктор – устройство, создающее МП.

2. Якорь – обмотка, в которой индуцируется ЭДС.

3. Кольца со щетками – устройство, которым снимают с вращающихся частей индукционный ток или подают ток питания электромагнитом.

ЭДС, индуцируемая в последовательно соединенных витках, будет складываться из суммы ЭДС в каждом из них, поэтому обмотка якоря состоит из множества витков.

Генератор состоит из неподвижной части - статора и подвижной части - ротора. Обычно на роторе располагаются электромагниты с полюсами N и S. Их обмотка, называемая обмоткой возбуждения, питается через кольца и щетки от источника постоянного тока. В пазах статора, собранного из стальных листов, находятся проводники обмотки статора. Они соединены друг с другом последовательно поочередно с передней и с задней сторон статора.

Для технических целей применяется переменный ток синусоидальной формы с частотой 50 Гц, для этого ротор должен вращаться с частотой 50 об/с. Чтобы уменьшить частоту вращения, увеличивают число пар полюсов индуктора. ν = nf, n – число пар полюсов, f - частота вращения ротора.

Трансформатор.

Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г. русским учёным П.Н. Яблочковым для питания изобретённых им ''электрических свечей» – нового в то время источника света. Идея П.Н. Яблочкова была развита сотрудником Московского университета И.Ф. Усагиным, сконструировавшим усовершенствованный трансформатор. (Демонстрация разборного универсального трансформатора).

С помощью разборного универсального трансформатора рассматриваем устройство трансформатора.

Трансформатор состоит из замкнутого сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками. Одну из обмоток, называемую первичной, подключают к источнику переменного напряжения. Вторую обмотку, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называют вторичной.

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

Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так, что магнитный поток существует только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях.

В первичной обмотке, имеющей n₁ витков, полная ЭДС индукции е₁ равна n₁е.

Во вторичной обмотке полная ЭДС е₂ равна n₂е, следовательно

Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен ЭДС индукции, значит:

,

Мгновенные значения ЭДС е₁ и е₂ изменяются синфазно (одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль.) Поэтому отношение можно заменить:

Величину k называют коэффициентом трансформации.

При k > 1, - трансформатор – понижающий. При k

Вывод о назначении трансформатора

1. Наиболее важное применение трансформатора - это передача электрической энергии на большое расстояние.

2. Большое практическое применение трансформатор находит в электросварке.

3. Образование двух противоположных магнитных потоков в сердечнике полностью нагруженного трансформатора положено в основу устройства современного бытового электрического звонка.

4. В радиотехнике для понижения напряжения (силовые трансформаторы).

КПД трансформатора ɳ = * 100%, или ɳ= I₂U₂/I₁U₁.

Р₂-мощность вторичной обмотки, Р₁-мощность первичной обмотки. В современных мощных трансформаторах суммарные потери 2-3%. КПД составляет 97-98%.

Закрепление:

1. Почему сердечники трансформаторов изготовляют из отдельных листов, изолированных лаком?

2. Почему трансформатор выходит из строя, когда замыкаются накоротко хотя бы два соседних витка?

3. Почему сердечники трансформаторов собирают из пластин электротехнической стали?

Дома:

1. Подготовить доклад: передача электрической энергии, и ее использование.

2. Изготовить модель понижающего трансформатора.

3. Доклад: успехи и перспективы электрификации России.

4. Доклад: экономия электроэнергии.

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1

1,2,3

3

3,4,5,6

2

3

2

2

4

2,3,4

1

2

1

2

3