Урок переменный ток генератор переменного тока. План-конспект урока по физике
Электромагнитное поле
УРОК 8/20
Тема. Переменный ток. Генератор переменного тока
Цель урока: сформировать у учащихся представление о переменный ток и способы его получения.
Тип урока: комбинированный урок.
ПЛАН УРОКА
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
На производстве и в быту гораздо чаще используют переменный ток, чем постоянный.
Ø Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явления электромагнитной индукции. Представим проводник в виде рамки площадью S , которая равномерно вращается с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле (магнитная индукция перпендикулярна к оси вращения рамки). Магнитный поток через рамку Ф = ВScosα , где α - угол между вектором нормали к площади рамки и линиями магнитной индукции.
Если начать отсчет времени в момент, когда вектор направленный вдоль линий магнитной индукции, то начальное значение угла α равен нулю, а зависимость угла от времени имеет вид: α = ωt , поэтому Ф = BScosωt .
Изменение магнитного потока приводит к возникновению в рамке ЭДС индукции . Согласно закону электромагнитной индукции Скорость изменения магнитного потока Δ Ф/Δ t с точки зрения математики является производной функции Ф(t ), поэтому
Таким образом, рассматриваемая рамка является источником ЭДС, выполняет гармонические колебания с амплитудой Если рамка состоит из N витков, то амплитуда ЭДС увеличивается в N раз:
Чтобы воспользоваться полученной ЭДС, можно прикрепить подвижные концы рамки до неподвижных контактов внешнего электрического круга. Можно, например, обеспечить, чтобы металлическое кольцо от каждого из концов рамки скользило по своему упругому контакту (щетке). Тогда щетки можно рассматривать, как полюсы источников тока.
Если присоединить к этим полюсам резистор сопротивлением R , напряжение на резисторе будет совпадать с ЭДС в рамке: а сила тока в резисторе будет:
Амплитуда силы тока в этом выражении Период переменного тока, а его частота
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ
· Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
· Генератор переменного тока является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока.
Рів1 № 9.2; 9.11; 9.12; 9.13.
Рів2 № 9.24; 9.25; 9.26, 9.27.
Рів3 № 9.31, 9.32; 9.33; 9.34.
Всероссийский фестиваль педагогического творчества
(2016/2017 учебный год)
Номинация: Педагогические идеи и технологии
Название работы: Конспект урока по теме «Генератор переменного тока. Трансформатор» 9 кл
Урок по теме: Генератор переменного тока. Трансформатор.
Цель урока: повторение и обобщение знаний о промышленном способе получения электрической энергии, детальное изучение трансформатора.
Задачи
Обучающая
Закрепить знания по темам «Явление электромагнитной индукции и Переменный ток».
Изучить принцип получения и передачи переменного тока.
Познакомить с техническими устройствами: генератором переменного тока и трансформатором.
Развивающая
Создать условия для развития познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе наблюдения за демонстрацией эксперимента и самостоятельной работы на уроке.
Развивать умения выдвигать и проверять гипотезы, обнаруживать зависимости между электрическим током и магнитным полем, объяснять полученные результаты.
Воспитательная
Создать условия для воспитания интереса к предмету, вооружения учащихся научными методами познания, позволяющими получить объективные знания об окружающем мире.
Воспитывать необходимость соблюдения правил безопасного использования технических устройств, выступать в роли грамотного потребителя электрической энергии.
План урока:
Организационный момент.
Изучение материала о переменном токе (+ демонстрация).
Изучение принципа работы генератора переменного тока.
Знакомство с трудностями передачи переменного тока.
Изучение устройства трансформатора.
Знакомство с принципами передачи переменного тока.
Подведение итогов урока
Домашнее задание.
Ход урока
Оргмомент. Повторение д/з. Мотивация:
Знаете ли вы какое-нибудь физическое явление явление, открытое в начале 19-го века, которое лежит в основе всей современной цивилизациии и даже личный комфорт каждого из нас напрямую связан с этим явлением? Выслушать детей
(Это явление ЭМИ)
Существует ли связь между явлением ЭМИ и производством электроэнергии, которая поступает в каждый наш дом, квартиру?
О том как создаётся электроэнергия мы с вами говорили еще в 9 классе.
(проверка повторения с Plikers)
Итак, тема сегодняшнего урока: «Генератор переменного тока. Трансформатор»
Сегодня на уроке мы разберёмся более детально с физическими основами получения электроэнергии и её передачи потребителям.
Предлагаю рассмотреть эксперимент
катушка и магнит при приближении и удалении,
катушка и магнит при движении перпендикулярно оси катушки
Независимо от полученных предложений провести демонстрацию возникновения индукционного тока (с помощью программы Logger Lite).
Обратить внимание учащихся на отклонение колебаний в противоположных направлениях.
Задать вопросы:
-менялось ли направление индукционного тока при изменении магнитного потока, пронизывающего контур?
-можно ли утверждать, что значение модуля силы индукционного тока было постоянным?
-можно ли для системы катушка-магнит добиться непрерывного изменения магнитного потока?
3. Демонстрация возникновения индукционного тока при вращении магнита. Пошаговый анализ результатов демонстрации. Использовать Logger Lite.
Из графика зависимости значения индукционного тока от времени следует, что переменный ток периодически меняется по модулю и направлению за время, равное времени полного оборота рамки.
Демонстрация видеофрагмента о местной гидроэлектростанции.
Таблица «Генератор переменного тока» + рисунок в учебнике - сравнить, что не понятно?
2. Пояснения к устройству:
В турбогенераторах – ротор (вращается с большой частотой) поэтому он представляет массивный стальной цилиндр с осевыми пазами, где размещены обмотки постоянного тока.
В гидрогенераторах (тихоходные) ротор изготавливают в форме звезды, на внешней поверхности которой укрепляют электромагниты чередующейся полярности, возбуждаемые постоянным током.
РОТОР генератора переменного тока приводится в движение первичным двигателем: паровой турбиной, гидротурбиной, ДВС, ветродвигателем. Его обмотка питается от генератора постоянного тока, который обычно размещают на общем валу с генератором переменного тока, а иногда от выпрямительного устройства, которое подключено к зажимам самого генератора.
Вопрос: Почему в мощных генераторах переменного тока индукционный ток возбуждается не во вращающейся рамке, а в неподвижной обмотке статора за счет вращения индуктора.
Ответ: В статоре мощной машины, например, на на 500 кВт, генерирующей ток напряжением 20 кВ, сила тока в обмотке равна 25кА. Снять такой ток с помощью скользящего контакта невозможно. А возбудители имеют небольшие мощности, токи намагничивания не превышают сотни ампер, что вполне позволяет подавать их в обмотку ротора с помощью скользящего контакта. Кроме того, статор легче охлаждать.
Важной характеристикой генератора является частота, наводимой ЭДС.
$=р·п, где р- число пар полюсов, п- частота вращения ротора.
В) Применение генератора переменного тока - на различных электростанциях. Генераторы мощностью 300-500 МВт имеют КПД 99% - это весьма совершенные установки.
С) об электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных.
КПД тепловых электростанций не больше 40%.
ГЭС – потери энергии очень малы.
D) ОГРАНИЧЕНИЯ:
Чем больше мощность генератора, тем меньше расходуется топлива на 1 кВт.час энергии. Это экономически выгодно. Но чем больше мощность, тем больше сила тока, больше нагревание и потери. Применение различных способов охлаждения (воздухом, водой, водородом, маслом) уже дошло до разумных пределов – дальнейший рост мощности приведет к размерам энергоблоков, невыгодным с точки зрения металлоемкости и потерь электроэнергии.
Поэтому разрабатываются турбогенераторы новой конструкции, в которых используются сверхпроводящие обмотки.
О КРИОГЕННЫХ ТУРБОГЕНЕРАТОРАХ – СООБЩЕНИЕ НА СЛЕДУЮЩИЙ УРОК?
Итак, если магнитный поток пронизывающий контур меняется, то возникает переменный индукционный ток. При этом совершенно неважно будет ли в этом случае магнит двигаться относительно катушки или катушка относительно магнита: главное, чтобы магнитный поток, пронизывающий контур непрерывно менялся.
Машина, в которой магнитный поток, пронизывающий контур меняется непрерывно периодическим образом и при этом генерируется переменный, ток называют электромеханическим индукционным генератором.
Вращающаяся часть генератора называется ротором, а неподвижная статором.
Генераторы, производящие большие индукционные токи, в качестве ротора используют электромагнит и как правило не один, а несколько. Это позволяет снизить скорость вращения и уменьшить износ генератора. Стандартная частота переменного тока в промышленной и осветительной сети России 50 Гц.
Генераторы, вырабатывающие большие переменные токи, приводит в движение механическая энергия: падающей воды (ГЭС), пара (ТЭС, АЭС). Но электростанции располагают вблизи энергоресурсов, а электроэнергию по проводам передают к потребителю. При протекании тока по проводам возникает нагрев проводов. Поэтому некоторое количество теплоты по закону Джоуля-Ленца теряется.
Но сечение провода не может быть очень большим, поэтому для передачи электроэнергии к потребителю на большие расстояния необходимо понизить значение переменного тока
Трансформатор.
Изменять значение переменного тока и напряжения помогло изобретение в 1876 году П.Н. Яблочковым трансформатора.
Назначение: 1 – повышать и понижать напряжение переменного тока при передаче его от источника на дальние расстояния к потребителю.
2- для питания различных приборов и установок от сети переменного тока.
Устройство: самостоятельная работа на модели трансформатора и по плакату.
Задание: - рассмотреть устройство, зарисовать схематически, работа трансформатора на холостом ходу (????- почему при разомкнутой вторичной цепи трансформатор почти не потребляет энергию)
Демонстрации: понижение напряжения (Logger Lite).
Использовать рисунок и обозначение на схемах.
13 QUOTE 13 QUOTE 1415 1415 13 QUOTE 1415
Предлагаю вам оценить свои знания по теме «переменный ток, трансформатор»
Далее тест с Plikers.
Домашнее задание: 51 упр 42 (1, 2)
Рисунок 5515
Приложенные файлы
Урок на тему «Получение переменного электрического тока».
Тип урока: изучение нового материала.
Цели урока:
Обучающая
Закрепление знаний по теме «Явление электромагнитной индукции».
Изучение устройства и принципа действия генератора переменного тока и его применения.
Развивающая
Развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе наблюдений и демонстрации эксперимента.
Воспитательная
Воспитание интереса к предмету, вооружение учащихся научными методами познания, позволяющими получить объективные знания об окружающем мире.
Воспитание ответственного отношения к природе, как социальной черты личности.
Оборудование
Источник тока (ВС - 24М);
Демонстрационный разборный трансформатор;
Ключ, гальванометр, электронный осциллограф, лампочки (220В, 40Вт; 3,5В, 0,2А)
Плакаты.
Компьютер и проектор.
Ход урока
Организационный момент
Проверка домашнего задания.
1. Какую задачу в 1821 году поставил перед собой учёный М. Фарадей?
2. Как он решил эту задачу? (Ученик демонстрирует опыты)
3. Сделать вывод: при каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?
4. В чём заключается явление электромагнитной индукции?
5. В чём практическая важность открытия явления электромагнитной индукции?
6. Назовите фамилии отечественных учёных, внесших большой вклад в разработку и создание генераторов электрической энергии?
Итак, мы переходим к устройству, которое дает возможность получить электрический ток, и называется генератором.
Идея получения электрического тока таким способом впервые пришла Майклу Фарадею. В его рисунках даже сохранился чертеж первого генератора.
Большинство генераторов - это т.н. электромеханические генераторы, в них за счет механического движения подвижной части такого генератора создается переменный электрический ток.
На сегодняшний день вся промышленность использует именно переменный электрический ток.
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.
Современный генератор представляет собой довольно сложное устройство, но в основном состоит он из двух частей - ротора и статора.
Рисунок 12 - 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.
Рисунок 13 - 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.
Большое значение имеет вопрос о передаче переменного электрического тока. Передача переменного электрического тока на большие расстояния связана с электромагнитной индукцией. Чтобы передать переменный электрический ток, используются приборы, которые называются трансформаторами. Трансформатор - прибор для преобразования 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.
Рисунок 14 - Внешний вид трансформатора.
Трансформатор - это устройство, которое состоит из двух или большего количества катушек, надетых на общий 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. Следовательно, 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 220 Вт, 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.
Задача
Проволочное кольцо помещено в однородное магнитное поле (рис. 1).
Стрелочки, изображенные рядом с кольцом, показывают, что в случаях а и б кольцо движется прямолинейно вдоль линий индукции магнитного поля, а в случаях в, г и д - вращается вокруг оси 00". В каких из этих случаев в кольце может возникнуть индукционный ток?
Рисунок 15
Ответ:
Индукционный ток в кольце возникает только в случае г) , так как только в этом случае изменяется магнитный поток, пронизывающий контур кольца.
Изучение нового материала.
Учитель демонстрирует опыт Фарадея, акцентируя внимание на том, что модуль и направление индукционного тока периодически меняется.
Демонстрация опыта.
Рисунок 16 - Схема демонстрации опыта и полученной осциллограммы.
Наблюдая опыт по осциллограмме напряжения, ученики должны подойти к выводу: сила тока (напряжение) в осветительной сети меняется со временем по гармоническому закону (то есть по закону синуса или косинуса). Учитель дополняет вывод информацией, что стандартная частота тока, применяемая в осветительной сети и промышленности России и большинства стран мира, равна 50Гц.
Учитель демонстрирует модель генератора переменного тока (вращение проволочной рамки в магнитном поле). Учитель заостряет внимание учащихся на том, что в генераторе происходит превращение механической энергии в электрическую.
4 . Объяснение по плакату устройства современного электромеханического индукционного генератора и назначения его основных элементов.
Рисунок 17 - Устройство современного электромеханического индукционного генератора.
Вопрос к классу : каким образом приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции, на тепловой электростанции?
Обсуждаются и уточняются ответы учащихся.
Добиться ответа:
На гидроэлектростанциях - потоком падающей воды;
На тепловых - паром высокого давления и температуры.
5. Учитель демонстрирует действующую модель электростанции.
Содержание демонстрационного опыта:
Соединяем шкив водяной турбины с помощью резинового ремня со шкивом генератора. Генератор замыкаем на низковольтовую лампочку 3,5В. Подаём воду из водопроводного крана в турбину. Вращение турбины передаётся генератору. Наблюдаем свечение лампочки.
Ученики должны подойти к выводу: что механическая энергия воды (пара) превращается в механическую энергию ротора, которая в свою очередь превращается в электрическую энергию!
6. На экран проецируются фотографии промышленных предприятий.
Закрепление знаний, полученных на уроке.
1) Вопросы:
Какой электрической ток называется переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
Где используют переменный электрический ток?
На каком явлении основано действие наиболее распростра-ненных в настоящее время генераторов переменного тока?
Расскажите об устройстве и принципе действия промыш-ленного генератора.
Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловой электростанции? на гидроэлектростанции?
Какова стандартная частота промышленного тока, приме-няемого в России и многих других странах?
2) Решение задачи:
Волжская ГЭС им. В.И. Ленина построена в 1950-1957 г.г., имеет напор 30м (разность высот между верхним и нижним течением), и электрическую мощность 2300 МВт.
Оценить ежесекундный расход воды.
Дано: Решение:
V = 1 м 3
1) Ep = m·g·h m = ρ·V Ep = ρ·V·g·h ≈ 300 ·103 Дж
2) P = W = n·Ep
Количество кубометров ежесекундно падающих с плотины
Ответ: Ep = 300 кДж, ≈
ρ = 10 3 кг/м 3
P = 2,3 ·10 9 Вт
E p - ? n = = ?
Подведение итогов.
Учитель подводит итоги урока, выставляет оценки ученикам, комментируя каждый ответ и оценку.
Домашнее задание:
Основной материал § 50. Упр. 40(2), стр. 168.
Дополнительный материал: подготовить сообщения по теме «Тепловые станции Тольятти» и «Экологические проблемы, связанные с работой тепловых и гидроэлектростанций».
Разделы: Физика
Тип урока – формирование новых знаний.
Оборудование:
- таблица “Принцип работы генератора переменного тока”,
- видеофрагмент “Переменный ток против постоянного”,
- модель генератора переменного тока.
Цель урока:
- изучить устройство и принцип работы генератора переменного тока, определение переменного тока, параметры, характеризующие ток (амплитуда, период, частота, фаза), сформировать умение аналитическим и графическим методом определять параметры переменного тока;
- развивать умение анализировать и классифицировать полученную информацию, пользоваться справочной литературой.
Ход урока
1. Организационный момент.
2. Актуализация опорных знаний. (Слайды 1,2)
1. Проводник находится в электрическом поле. Как движутся в нём свободные электрические заряды?
А. Совершают колебательное движение
Б. Хаотично
В. Упорядоченно
2. Что принято за направление электрического тока?
А. Направление упорядоченного движения
положительно заряженных частиц.
Б. Направление упорядоченного движения
отрицательно заряженных частиц.
В. Определённого ответа дать нельзя.
3. Какова роль источника тока в электрической цепи?
А. Порождает заряженные частицы.
Б. Создаёт и поддерживает разность потенциалов в
электрической цепи.
В. Разделяет положительные и отрицательные
заряды.
4. В проводнике отсутствуют электрическое поле. Как движутся в нём свободные электрические заряды?
А. Совершают колебательное движение.
Б. Хаотично.
В. Упорядоченно.
5. Какие силы вызывают разделение зарядов в источнике тока?
А. Кулоновские силы отталкивания.
Б. Сторонние (неэлектрические) силы.
В. Кулоновские силы отталкивания и сторонние
(неэлектрические) силы.
3. Сообщение цели и плана урока .
Мы повторили материал о постоянном электрическом токе, а теперь изучим переменный электрический ток. (Слайды 3,4)
знать:
- определение переменного тока
- параметры переменного тока (амплитуда, период, частота, фаза)
- способ получения переменного тока
уметь:
- определять параметры переменного тока
- строить по данным таблицы и читать график переменного тока
4. Изучение нового материала.
До конца XIX века использовались только источники постоянного тока – химические элементы и генераторы. Это ограничивало возможности передачи электрической энергии на большие расстояния. Проблема была решена при использовании переменного тока и трансформаторов.
(Слайды 5,6)
Переменный ток – это ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени и который характеризуется амплитудой, периодом, частотой, фазой .
Амплитуда – максимальное значение физической величины.(обозначают прописными буквами с индексом m: Im, Um, Em
Период – время, в течение которого переменный ток совершает полный цикл своих изменений. Т – период, с.
Частота – это число периодов в секунду. f – частота, Гц.
f = 50Гц– промышленная частота переменного тока в России.
Это интересно. (Слайд 7).
(Сообщение студента о выборе промышленной частоты в других странах).
Рассмотрим примеры параметров переменного тока. (Слайд 8)
| Физические величины | Амплитудные значения | Действующие значения | Мгновенные значения |
| Сила тока, А | Im – тока | Iд= | i= Im sin(t+0), i= 5sin (2f t + 0) =5sin(250t+ 0)= 5sin(100t+ 0, А |
| Напряжение, В | Um – напряжения | Uд= | U=Umsin (t+0) =50t+ 0) = 380(100 t + 0),В |
| ЭДС, В | m – Э ДС | д =д = | =
sin(t+0)= 12sin(250t + 0) =12(100 t+ 0), В |
Получение (генерирование) переменного тока.
(Слайды 9,10)
Честь создания генераторов переменного тока, совершивших революцию в электротехнике, принадлежит сербу Н. Тесле и русскому инженеру М.О. Доливо-Добровольскому.
Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции (ЭМИ).
Устройство генератора переменного тока. (Слайд 11)
- Обмотка статора с большим числом витков, размещенных в его пазах. В ней наводится ЭДС.
- Станина, внутри которой размещены статор и ротор.
- Ротор (вращающаяся часть генератора) создаёт магнитное поле от электромашины постоянного тока.
- Статор состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов. Пластины – из электротехнической стали.
- Клеммный щиток на корпусе станины для снятия напряжения.
При равномерном вращении ротора в обмотках статора наводится ЭДС:
е = E sin t = BSN sin 2nt,
где e = BSN – максимальное значение ЭДС; n – число оборотов ротора в секунду; N – число витков обмотки статора.
Вырабатываемое напряжение в промышленных генераторах -В.
При вращении рамки в магнитном поле меняется магнитный поток. В рамке наводится переменная ЭДС индукции. Если цепь замкнута, то возникает индуктивный ток, который непрерывно меняется по модулю, а через 1 / 2 Т – по направлению.
Вынужденные электрические колебания, возникшие в цепях под действием напряжения, осуществляются по синусоидальному закону u =sint или u =cost. .
Генератор переменного тока . Генератор тока – устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.Основные части генератора:
- Индуктор – устройство, создающее МП.
Якорь – обмотка, в которой индуцируется ЭДС.
Кольца со щетками – устройство, которым снимают с вращающихся частей индукционный ток или подают ток питания электромагнитом.
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
n
1 витков, полная ЭДС индукции е 1 равна n 1 е.Во вторичной обмотке полная ЭДС е
2
равна
n
2
е, 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 е
1
и е
2
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
- Наиболее важное применение трансформатора - это передача электрической энергии на большое расстояние.
Большое практическое применение трансформатор находит в электросварке.
Образование двух противоположных магнитных потоков в сердечнике полностью нагруженного трансформатора положено в основу устройства современного бытового электрического звонка.
В радиотехнике для понижения напряжения (силовые трансформаторы).
Вопрос:
1. Какой электрический ток называется переменным?
1) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению
2) Электрический ток, периодически меняющийся со временем
3) Электрический ток, периодически меняющийся по модулю
4) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по направлению
2. Где используют переменный электрический ток?
1) в домах. 2) квартирах. 3) на производстве. 4) на автомобилях.
5) велосипедах.
3. Почему генераторы переменного тока называют индукционными?
1) их действие основано на явлении электрического тока
2) их действие основано на магнитном действии
3) их действие основано на явлении электромагнитной индукции
4) их действие основано на явлении постоянного магнита:
4. Из чего состоит электромеханический индукционный генератор?
1) генератора. 2) станины. 3) статора.
4) ротора. 5) полукольца. 6) щетки.
5. Какая часть индукционного генератора подвижная?
1) статор. 2) ротор. 3) щетки. 4) обмотка.
6. Какая часть индукционного генератора не подвижна?
1) обмотка. 2) ротор. 3) статор.
7. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловых станциях?
1) водой. 2) паром от сгоревшего топлива. 3) бензином. 4) керосином.
8. Чем приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции?
1) паром. 2) водой. 3) керосином. 4) кувалдой.
9. Какова стандартная частота переменного тока?
1) 65Гц. 2) 55 Гц. 3) 40 Гц. 4) 50 Гц. 5) 70 Гц.
10. Из каких элементов состоит трансформатор?
1) сердцевина. 2) сердечник. 3) первичная обмотка.
4) вторичная обмотка. 5) обмотки из проволоки.
11. Для чего предназначен трансформатор?
1) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока
2) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения
3) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения силы тока
4) Трансформатор предназначен для уменьшения переменного напряжения и силы тока
5) Трансформатор предназначен для увеличения напряжения и силы тока
12. Сколько видов трансформаторов существует?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. К какой обмотке трансформатора подключают переменный электрический ток?
1) к первичной. 2) к вторичной. 3) к первичной и вторичной.
14. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП?
1) закон Джоуля. 2) закон Джоуля-Ленца. 3) закон Ленца.
4) закон Паскаля. 5) закон Ньютона.
15. Кто изобрел трансформатор?
1) Лебедев. 2) Тимирязев. 3) Яблочков. 4) Паскаль.
