Урок по физика на тема "Трансформатор"
За технически специалности
В резултат на изучаването на темата студентът трябва да знае:
- значението на понятията: трансформатор, принцип на действие и предназначение на трансформатора;
- приносът на български и чуждестранни учени с най-голямо влияние върху развитието на физиката.
В резултат на изучаването на темата ученикът трябва да може:
Изучаването на темата допринася за формирането на общи и професионални компетентности на учениците:
- Организират собствените си дейности, избират типични методи и методи за изпълнение на задачи, оценяват тяхното изпълнение и качество.
- Работа в екип и екип.
- Приложете придобитите знания в професионалната дейност.
- да продължи формирането на знания за явлението електромагнитна индукция на примера на практическо приложение в трансформатор; разгледайте устройството, принципа на работа и предназначението на трансформатора; да продължи формирането на умения за прилагане на теоретични знания при решаване на проблеми;
- създаване на смислени и организационни условия за развитие на независимост при получаване на знания от учениците, скоростта на възприемане и обработка на информация, култура на речта, възпитание на постоянство при постигане на целта; развиват умение за работа в екип;
- да развива активността на учениците, способността да анализират, сравняват, правят изводи и обобщават.
Оборудване:модел трансформатор, сгъваем, универсален трансформатор, плоска намотка затворена към крушка, лампа с нажежаема жичка на стойка за 220V и 6V, свързващи проводници.
2. Актуализиране на опорни знания.
Въпроси за фронтално проучване.
При какви условия възниква индуциран ток?
Кой и коя годинаоткри явлението електромагнитна индукция?
Дайте определение на явлението електромагнитна индукция.
Как възниква индукционната ЕДС в неподвижни проводници?
Какво причинява ЕДС в движещи се проводници?
Какъв електрически ток се нарича променлив? С какъв прост опит може да се получи?
На какво явление се основава действието на най-често срещаните алтернатори в момента?
Разкажете ни за устройството и принципа на работа на промишлен генератор.
Какво задвижва ротор на генератор в топлоелектрическа централа? във водноелектрическа централа?
Каква е стандартната честота на индустриалния ток, използван в България и много други страни?
3. Докладване на темата на урока, поставяне на цел, определяне на уместността на тази тема, определяне на интегративни връзки.
4. Учене на нов материал .
В продължение на много векове човечеството използва електрически ток в индустриален мащаб. И през всичките тези години се използва главно променлив ток. Най-широко използваният ток променя посоката си 100–120 пъти в секунда, т.е. честота 50–60 Hz. Променливият ток може лесно да се преобразува в ток с различно напрежение. Генераторите на електроцентрали произвеждат 10–20 kV ток, но е изгодно проводниците да предават 100–1000 kV ток.
Често на практика се налага да използваме различни устройства, оборудване, предназначено за различни напрежения. В предприятията към машинните двигатели се подава напрежение от 380–660 V. Понякога дори в едно и също устройство се използват различни напрежения. Както можете да видите, напрежението по време на производството, преноса и използването на електроенергия е различно. Как може да се реши този проблем?
Следователно има нужда от трансформация (от лат. transformo - ще преобразувам) електрическия ток от едно напрежение в ток от друго напрежение. Назовете устройство, което може да се използва за промяна на напрежението.
Историческа справка. Съобщение на ученик
Спаси Негово Величество Скъпоценно електричество, Предай го на потребителя, Без да бъдеш смятан за разрушител, - Целта на трансформатора. Променя силата на тока и напрежението, Силата не се променя - Верността към себе си остава.
Това универсално устройство се използва както в оборудването, така и е един от основните компоненти в системата за пренос на енергия на разстояние. Трудно е да се назове електронно устройство, където и да се използва трансформатор.
През 1831 г.английският физик Майкъл Фарадей открива явлението електромагнитна индукция, което формира основата за работата на трансформатора. През същата година се появява нейното схематично изображение. Въпреки че Фарадей в своя опит използва подобие на модерен трансформатор, обаче, основното свойство на трансформатора - трансформацията на токове и напрежения, беше открито по-късно.
През 1848 г.френският механик Г. Румкорф изобретява индукционна намотка (индуктивност) - прототип на трансформатор.
През 1884 г.в Англия братята Джон и Едуард Хопкинсън създават първия трансформатор със затворено ядро.
В края на 1880-теинженерът Д. Суинбърн изобретява трансформатора с маслено охлаждане - това повишава надеждността и издръжливостта на неговите намотки.
През 1889 г.българският електроинженер М. О. Доливо-Доброволски, заедно с предложената от него трифазна система за променлив ток, създава първия трифазен трансформатор.
По-нататъчно развитиена трансформаторите се сведе до подобряване на материала на сърцевината, което направи възможно намаляването на загубите и значително повишаване на ефективността на трансформаторите.
Съобщение на ученика заP.N. Яблочкове.
Трансформаторът извършва преобразуване на променлив ток, докато напрежението му може да намалее или да се увеличи няколко пъти без почти никаква загуба на мощност.
Трансформаторъте сърцевина със затворена форма, изработена от мек феромагнетик, върху която има две намотки: първична и вторична,инамотките имат различен брой навивки. Краищата на първичната намотка, нареченивходна трансформатора, са свързани към захранващата мрежа с променлив ток. Краищата на вторичната намотка, наречениизходна трансформатора, са свързани към консуматора.
Конвенционално обозначение на трансформаторите на диаграмите.
Работата на трансформатора се основава на явлението електромагнитна индукция.
Принципът на работа на трансформатора. На входа на трансформатора се подава променливо напрежение U1. В сърцевината на трансформатора възниква магнитен поток, който прониква както в първичната, така и в вторичната намотка на трансформатора. Те имат еднакви ЕМП, равни според закона на Фарадей
EMF E1 и E2, действащи в цялата първична или вторична намотка, са равни на произведението на EMF в един оборот e1 или e2 от броя на оборотите в намотката N1 и N2
E1 = e1• N1 E2 = e2• N2
Заключение: ЕМП, действаща в намотките, е право пропорционална на броя на завоите в тях.
Силата на тока в първичната намотка на трансформатора е толкова пъти по-голяма от силата на тока във вторичната намотка, колкото пъти напрежението в нея е по-голямо от напрежението в първичната намотка:
Ако пренебрегнем спада на напрежението в съпротивленията на намотката, когато съпротивленията са ниски, тогава можем да пишемотношение и за напрежения върху намотките на трансформатора
При отворена вторична намотка напрежението на нейните клеми U2 ще бъде равно на EMF E2, индуцирана в нея.
В първичната намотка EMF E1 се различава малко по числена стойност от напрежението U1, подадено към тази намотка, на практика те могат да се считат за равни.
Стойността, показваща колко пъти даден трансформатор променя променливотоковото напрежение, се наричакоефициент на трансформация.
Ако N2>gt; N1 след това U2>gt; U1, коефициент на трансформацияk 1,тогава трансформаторът се наричапонижаващ.
Режими на работа на трансформатора
а) режим на празен ход - такъв режим, при който вторичната намотка е отворена и токът в тази намотка не преминава.
б) режим на работа - режим, при който товар (приемник на електрическа енергия) е свързан към вторичната намотка
в) режим на късо съединение - това е режим, при който изходите на вторичната намотка са затворени от токопроводник със съпротивление равно на нула.
Известно е, че за създаването на трансформатори е необходимо да се познават добре свойствата на материалите. Днес загубите в някои трансформатори възлизат на 2–3% от мощността на източника. При големите силови трансформатори тези загуби могат да бъдат големи и за работата им се използват мощни охладителни системи.
Загуби на енергия в трансформатора
а) нагряване на намотките (джаулова топлина);
б) повторно намагнитване на сърцевината;
в) нагряване на сърцевината чрез токове на Фуко;
г) разсейване на магнитния поток
Съобщение на ученика.Видове трансформатори.
Има и конструкции на трансформатори, когато част от първичната намотка е вторична или обратно.Такива трансформатори се наричат автотрансформатори.Ако един от контактитенаправете автотрансформатора подвижен, след което можете плавно да промените изходното напрежение. Един от видовете такива трансформатори, използвани в лабораторните изследвания, се нарича LATR. За да се получи променлив ток с високо напрежение в лабораторни условия поради енергията на постоянен ток, се използва трансформатор със специален дизайн, наречен индукционна намотка Ruhmkorf , Тази намотка ви позволява да получите напрежение от около 10 kV между краищата на вторичната намотка.
Съобщение на ученика.Заваръчни трансформатори.
Заваряването се използва в много отрасли. Заварчиците работят на строителни обекти, създавайки структури и системи от различни комуникации, в промишлеността, където прилагат своя опит и умения в машиностроенето, корабостроенето и други области, като енергетика, нефтопреработка, селско стопанство. Трудно е да се назове такъв сегмент от производството, където няма да се използва трудът на заварчик.
Заваръчните трансформатори са предназначени за заваряване. Те преобразуват мрежовото напрежение (220 V или 380 V) в намаленото напрежение, необходимо за заваряване. Заваръчният трансформатор е най-простият и евтин източник на заваръчен ток. DC трансформаторът осигурява лесно запалване на електрическата дъга и нейното стабилно горене. Те имат значително по-ниска цена в сравнение с други съоръжения за заваряване, което разбира се е основното им предимство.
В зависимост от електромагнитната верига се разграничават следните видове трансформатори:
трансформатори с нормално регулиране на амплитудата на разсейване;
трансформатори с повишена дисперсия на регулиране на амплитудата;
тиристорни трансформатори (фазрегулиране);
Източник на променлив ток, който е преобразувател на заваръчно напрежение, е необходим за ръчно заваряване с пръчкови електроди и за механизирано заваряване, както и за аргонно-дъгово заваряване на леки сплави. Един от основните компоненти на източника на променлив ток е еднофазен заваръчен трансформатор. Основното изискване за заваръчните трансформатори е възможността за регулиране на режима на заваряване в доста широк диапазон. Основната характеристика на това заваръчно оборудване се крие именно в метода на настройка, от това трябва да се ръководят хората, които искат да закупят заваръчен трансформатор. Така че на пазара има трансформатори с механично регулиране и регулируемо отклонение. Съвременните преобразуватели на заваръчно напрежение са оборудвани с транспортни колела и се произвеждат в единична конструкция. Най-популярните модели модерни заваръчни трансформатори са следните видове:
5.Затвърдяване на изучения материал.
1. Защо трансформаторните сърцевини са направени от отделни листове електрическа стомана, изолирани с лак?
Отговор: Сърцевината е изработена от специална трансформаторна стомана за намаляване на загубите от повторно намагнитване. Направен е затворен - за намаляване на дисперсията на магнитния поток. Ядрото не е направено от едно парче, а е набрано от отделни изолирани плочи, за да се смекчат токовете на Фуко.
Решаване на задачи на дъската.
Трансформаторът повишава напрежението от 220 V до 1,1 kV и съдържа 700 оборота в първичната намотка. Какъв е коефициентът на трансформация? Колко навивки има във вторичната намотка?
Под какво напрежение е първичната намотка на трансформатора, която има 1000 оборота, ако във вторичната намотка3500 оборота и напрежението върху него е 105 V?
6- 7. Обобщаване на урока, оценяване. Диференцирана домашна работа
1. Повторете резюмето.
2. Подгответе съобщения и отчети:
"Трансформатор Никола Тесла"
„Използване на заваръчни трансформатори в производството в района на Пенза“
"Правила за безопасност при работа с трансформатори".
М. О. Доливо-Доброволски
Ученик чете стихотворение
Корабите посрещат вълната с гърдите си,
Мостовете бръмчат под напрегнатите ветрове,
Сателитите на Земята отиват в космоса.
И навсякъде, заварчик, има твоя работа!
Гордееш ли се с професията си?
И ако е необходимо, независимо от останалото,
Вие създавате мир и щастие за хората
С горещо сърце, заваряване с гореща светкавица!
Файлът ще бъде тук: /data/edu/files/i1461163555.docx (Технологична карта на урока) Файлът ще бъде тук: /data/edu/files/y1461764490.pptx (Презентация „История на трансформатора“)
ОСНОВНИ СЪСТЕЗАНИЯ ЗА ДЕЦА И УЧИТЕЛИ
Наградният фонд е над 200 000 рубли и стотици страхотни подаръци за кураторите: уебинари, преносими компютри и книги!
Колаж на тема "Моето бъдеще" Регистрирайте се
Приказка Направи си сам занаяти Регистрирайте се
За предучилищна възраст (3-7 години)
Рисуване на тема "Портрет на мама" Регистър
Откраднете името и измислете история Регистрирайте се