Lektion Wechselstromgenerator. Überblick über den Physikunterricht
Elektromagnetisches Feld
LEKTION 8/20
Thema. Wechselstrom. Generator
Der Zweck der Lektion: das Verständnis der Schüler für Wechselstrom und wie man ihn erhält.
Lektionsart: kombinierte Lektion.
UNTERRICHTSPLAN
NEUES MATERIAL STUDIEREN
In der Produktion und im Alltag wird Wechselstrom viel häufiger verwendet als Gleichstrom.
Ø Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, dessen Größe und Richtung sich periodisch ändert.
Wechselstrom wird durch Wechselstromgeneratoren unter Verwendung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion erzeugt. Stellen Sie sich einen Leiter in Form eines Rahmens mit der Fläche S vor, der sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld gleichmäßig mit einer Winkelgeschwindigkeit ω dreht (die magnetische Induktion verläuft senkrecht zur Drehachse des Rahmens). Magnetfluss durch den Rahmen Ф \u003d ВScosα, wobei α der Winkel zwischen dem Normalenvektor zur Fläche des Rahmens und den Linien der magnetischen Induktion ist.
Wenn wir das Timing in dem Moment beginnen, in dem der Vektor entlang der Linien der magnetischen Induktion gerichtet ist, dann ist der Anfangswert des Winkels α Null, und die Abhängigkeit des Winkels von der Zeit hat die Form: α \u003d ωt, daher Ф \u003d BScosωt.
Eine Änderung des Magnetflusses führt zur Entstehung einer EMF-Induktion im Rahmen. Nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion ist die Änderungsrate des Magnetflusses Δ Ф / Δ t aus mathematischer Sicht daher die Ableitung der Funktion Ф (t)
Somit ist der betrachtete Rahmen eine EMF-Quelle, führt harmonische Schwingungen mit einer Amplitude aus. Wenn der Rahmen aus N Windungen besteht, erhöht sich die EMF-Amplitude um das N-fache:
Um die resultierende EMF zu nutzen, können Sie die beweglichen Enden des Rahmens an den festen Kontakten des äußeren elektrischen Kreises befestigen. Es kann zum Beispiel sichergestellt werden, dass der Metallring von jedem der Enden des Rahmens über seinen elastischen Kontakt (Bürste) gleitet. Dann können Bürsten als Pole von Stromquellen betrachtet werden.
Wenn Sie einen Widerstand mit dem Widerstand R an diese Pole anschließen, stimmt die Spannung am Widerstand mit der EMK im Rahmen überein: und der Strom im Widerstand beträgt:
Die Amplitude des Stroms in diesem Ausdruck ist die Periode des Wechselstroms und seine Frequenz
BEFESTIGEN DES STUDIERTEN MATERIALS
Was wir in der Lektion gelernt haben
· Wechselstrom ist ein elektrischer Strom, dessen Größe und Richtung sich periodisch ändert.
· Ein Generator ist ein elektromechanisches Gerät, das mechanische Energie in elektrische Wechselstromenergie umwandelt.
1ів1 № 9.2; 9,11; 9,12; 9.13.
2ів2 № 9,24; 9,25; 9,26, 9,27.
3ів3 № 9.31, 9.32; 9,33; 9.34.
Allrussisches Festival für pädagogische Kreativität
(Studienjahr 2016/2017)
Nominierung: Pädagogische Ideen und Technologien
Titel der Arbeit: Zusammenfassung der Lektion zum Thema „Lichtmaschine. Transformator "9 Zellen
Lektion zum Thema: Lichtmaschine. Transformator.
Der Zweck der Lektion: Wiederholung und Verallgemeinerung des Wissens über die industrielle Methode zur Gewinnung elektrischer Energie, eine detaillierte Untersuchung des Transformators.
Aufgaben
Lehrreich
Festigung des Wissens zu den Themen "Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion und des Wechselstroms".
Studieren Sie das Prinzip des Empfangens und Sendens von Wechselstrom.
Technische Geräte kennenlernen: Lichtmaschine und Transformator.
Entwicklung
Schaffen Sie Bedingungen für die Entwicklung kognitiver Interessen und intellektueller Fähigkeiten, während Sie die Demonstration des Experiments und die unabhängige Arbeit im Unterricht beobachten.
Um die Fähigkeit zu entwickeln, Hypothesen aufzustellen und zu testen, entdecken Sie die Beziehung zwischen elektrischem Strom und Magnetfeld und erklären Sie die Ergebnisse.
Lehrreich
Schaffen Sie Bedingungen, um das Interesse an dem Fach zu fördern und die Schüler mit wissenschaftlichen Erkenntnismethoden auszustatten, damit sie objektives Wissen über die Welt um sie herum erlangen können.
Aufklärung über die Notwendigkeit, die Regeln für die sichere Verwendung technischer Geräte einzuhalten und als kompetenter Verbraucher elektrischer Energie zu agieren.
Unterrichtsplan:
Zeit organisieren.
Materialstudie über Wechselstrom (+ Demo).
Untersuchung des Funktionsprinzips einer Lichtmaschine.
Vertrautheit mit den Herausforderungen der Wechselstromübertragung.
Untersuchung des Transformatorgeräts.
Vertrautheit mit den Prinzipien der Wechselstromübertragung.
Zusammenfassung der Lektion
Hausaufgaben.
Während des Unterrichts
Organisatorischer Moment. Wiederholung d / z. Motivation:
Kennen Sie ein zu Beginn des 19. Jahrhunderts entdecktes physikalisches Phänomen, das der gesamten modernen Zivilisation zugrunde liegt, und selbst der persönliche Komfort eines jeden von uns steht in direktem Zusammenhang mit diesem Phänomen? Hören Sie Kindern zu
(Dies ist ein EMP-Phänomen)
Gibt es einen Zusammenhang zwischen dem Phänomen der EMP und der Stromerzeugung in jedem unserer Häuser und Wohnungen?
Wir haben darüber gesprochen, wie in der 9. Klasse Strom erzeugt wird.
(Wiederholung mit Plikers wiederholen)
Das Thema der heutigen Lektion lautet also: „Lichtmaschine. Transformator"
Heute in der Lektion werden wir uns eingehender mit den physischen Grundlagen der Stromerzeugung und der Übertragung an die Verbraucher befassen.
Ich schlage vor, das Experiment zu betrachten
spule und Magnet beim Annähern und Wegbewegen,
spule und Magnet bei Bewegung senkrecht zur Spulenachse
Unabhängig von den eingegangenen Vorschlägen, um das Auftreten von Induktionsstrom zu demonstrieren (unter Verwendung des Logger Lite-Programms).
Machen Sie die Schüler auf die Abweichung der Schwingungen in entgegengesetzte Richtungen aufmerksam.
Fragen stellen:
- Hat sich die Richtung des Induktionsstroms geändert, als sich der in den Stromkreis eindringende Magnetfluss geändert hat?
- Kann man behaupten, dass der Wert des Moduls des Induktionsstroms konstant war?
- Kann ein Spulen-Magnet-System eine kontinuierliche Änderung des Magnetflusses erreichen?
3. Demonstration der Induktionsstromerzeugung während der Magnetrotation. Schrittweise Analyse der Demonstrationsergebnisse. Verwenden Sie Logger Lite.
Aus dem Diagramm der Abhängigkeit des Wertes des Induktionsstroms von der Zeit folgt, dass sich der Wechselstrom periodisch in Größe und Richtung für eine Zeit ändert, die der Zeit einer vollständigen Umdrehung des Rahmens entspricht.
Vorführung eines Videoclips über ein lokales Wasserkraftwerk.
Tabelle "Lichtmaschine" + Bild im Lehrbuch - vergleiche, was ist nicht klar?
2. Erläuterungen zum Gerät:
Bei Turbinengeneratoren ist der Rotor (dreht sich mit hoher Frequenz) daher ein massiver Stahlzylinder mit axialen Nuten, in dem sich die Gleichstromwicklungen befinden.
Bei Hydrogeneratoren (niedrige Drehzahl) hat der Rotor die Form eines Sterns, auf dessen Außenfläche Elektromagnete alternierender Polarität, die durch Gleichstrom angeregt werden, verstärkt werden.
Der ROTOR der Lichtmaschine wird von einer Antriebsmaschine angetrieben: Dampfturbine, Hydraulikturbine, Verbrennungsmotor, Windkraftanlage. Seine Wicklung wird von einem Gleichstromgenerator angetrieben, der normalerweise auf einer gemeinsamen Welle mit einem Generator angeordnet ist, und manchmal von einem Gleichrichter, der an die Klemmen des Generators selbst angeschlossen ist.
Frage: Warum wird bei leistungsstarken Lichtmaschinen der Induktionsstrom nicht im rotierenden Rahmen, sondern in der stationären Statorwicklung aufgrund der Drehung des Induktors angeregt?
Antwort: Im Stator einer leistungsstarken Maschine, zum Beispiel für 500 kW, die einen Strom von 20 kV erzeugt, beträgt der Strom in der Wicklung 25 kA. Es ist unmöglich, einen solchen Strom mit einem Gleitkontakt zu entfernen. Und die Erreger haben geringe Leistungen, die Magnetisierungsströme überschreiten nicht Hunderte von Ampere, wodurch sie über einen Gleitkontakt in die Rotorwicklung eingespeist werden können. Außerdem ist der Stator leichter abzukühlen.
Ein wichtiges Merkmal des Generators ist die Frequenz der induzierten EMF.
$ \u003d p · n, wobei p die Anzahl der Polpaare ist, n die Rotordrehzahl ist.
C) Anwendung der Lichtmaschine - in verschiedenen Kraftwerken. Generatoren mit einer Leistung von 300-500 MW haben einen Wirkungsgrad von 99% - dies sind sehr fortschrittliche Anlagen.
C) über Kraftwerke: thermisch, hydraulisch, nuklear.
Der Wirkungsgrad von Wärmekraftwerken beträgt nicht mehr als 40%.
HPP - Energieverluste sind sehr gering.
D) EINSCHRÄNKUNGEN:
Je mehr Leistung der Generator hat, desto weniger Kraftstoff wird pro 1 kWh Energie verbraucht. Es ist kostengünstig. Aber je mehr Leistung, desto mehr Stromstärke, mehr Heizung und Verluste. Der Einsatz verschiedener Kühlmethoden (Luft, Wasser, Wasserstoff, Öl) hat bereits vernünftige Grenzen erreicht - eine weitere Kapazitätserhöhung führt zur Größe der Aggregate, was hinsichtlich Metallverbrauch und Stromverlusten nachteilig ist.
Daher werden Turbinengeneratoren mit neuem Design entwickelt, bei denen supraleitende Wicklungen verwendet werden.
ÜBER KRYOGENE TURBOGENERATOREN - NACHRICHT ZUR NÄCHSTEN LEKTION?
Wenn sich also der magnetische Fluss des Durchdringungskreises ändert, entsteht ein alternierender Induktionsstrom. In diesem Fall spielt es keine Rolle, ob sich in diesem Fall der Magnet relativ zur Spule oder die Spule relativ zum Magneten bewegt: Hauptsache, der sich ändernde Magnetfluss ändert sich ständig.
Eine Maschine, bei der sich der in den Stromkreis eindringende Magnetfluss periodisch kontinuierlich ändert und ein Wechselstrom erzeugt wird, wird als elektromechanischer Induktionsgenerator bezeichnet.
Der rotierende Teil des Generators wird als Rotor und der stationäre Teil als Stator bezeichnet.
Generatoren, die große Induktionsströme erzeugen, verwenden einen Elektromagneten als Rotor und in der Regel nicht einen, sondern mehrere. Dies ermöglicht eine niedrigere Drehzahl und einen geringeren Verschleiß des Generators. Die Standardfrequenz des Wechselstroms im Industrie- und Beleuchtungsnetz Russlands beträgt 50 Hz.
Generatoren, die große Wechselströme erzeugen, werden durch mechanische Energie in Bewegung gesetzt: fallendes Wasser (HPP), Dampf (TPP, Kernkraftwerk). Kraftwerke befinden sich jedoch in der Nähe von Energieressourcen, und Strom wird über Kabel an den Verbraucher übertragen. Wenn Strom durch die Drähte fließt, kommt es zu einer Erwärmung der Drähte. Daher geht nach dem Joule-Lenz-Gesetz eine gewisse Wärmemenge verloren.
Der Querschnitt des Drahtes kann jedoch nicht sehr groß sein. Um Elektrizität über große Entfernungen an den Verbraucher zu übertragen, muss der Wert des Wechselstroms gesenkt werden
Transformator.
Das Ändern des Wertes von Wechselstrom und Wechselspannung wurde durch die Erfindung im Jahre 1876 von P.N. Yablochkov Transformator.
Zweck: 1 - Erhöhen und Verringern der Wechselspannung beim Übertragen von der Quelle über große Entfernungen zum Verbraucher.
2- zur Stromversorgung verschiedener Geräte und Installationen über das Wechselstromnetz.
Gerät: Selbständige Arbeit am Transformatormodell und am Poster.
Aufgabe: - Betrachten Sie das Gerät, skizzieren Sie schematisch den Betrieb des Transformators im Leerlauf (???? - warum verbraucht der Transformator bei offenem Sekundärkreis fast keine Energie)
Demos: Unterspannung (Logger Lite).
Verwenden Sie Zeichnung und Bezeichnung in Diagrammen.
13 ZITAT 13 ZITAT 1415 1415 13 ZITAT 1415
Ich lade Sie ein, Ihr Wissen zum Thema "Wechselstrom, Transformator" zu bewerten.
Weiterer Test mit Plikers.
Hausaufgaben: 51 Übung 42 (1, 2)
Abbildung 5515
Angehängte Dokumente
Lektion zum Thema "Wechselstrom bekommen".
Unterrichtstyp: Neues Material lernen.
Unterrichtsziele:
Lehrreich
Festigung des Wissens zum Thema "Das Phänomen der elektromagnetischen Induktion".
Untersuchung des Gerätes und des Funktionsprinzips der Lichtmaschine und ihrer Anwendung.
Entwicklung
Entwicklung kognitiver Interessen und intellektueller Fähigkeiten durch Beobachtung und Demonstration des Experiments.
Lehrreich
Das Interesse an dem Fach fördern, die Schüler mit wissenschaftlichen Erkenntnismethoden ausstatten und ihnen ermöglichen, objektives Wissen über die Welt um sie herum zu erlangen.
Eine verantwortungsvolle Haltung gegenüber der Natur als soziales Persönlichkeitsmerkmal fördern.
Ausrüstung
Stromquelle (ВС - 24М);
Demonstrationsklapptransformator;
Schlüssel, Galvanometer, elektronisches Oszilloskop, Glühbirnen (220 V, 40 W; 3,5 V, 0,2 A)
Plakate.
Computer und Projektor.
Während des Unterrichts
Zeit organisieren
Hausaufgabencheck.
1. Welche Aufgabe stellte der Wissenschaftler M. Faraday 1821?
2. Wie hat er dieses Problem gelöst? (Der Student demonstriert die Experimente)
3. Fazit: Unter welchen Bedingungen trat in allen Experimenten ein Induktionsstrom in einer Spule auf, die für ein Galvanometer geschlossen war?
4. Was ist das Phänomen der elektromagnetischen Induktion?
5. Welche praktische Bedeutung hat die Entdeckung des Phänomens der elektromagnetischen Induktion?
6. Wie heißen einheimische Wissenschaftler, die einen großen Beitrag zur Entwicklung und Schaffung elektrischer Energieerzeuger geleistet haben?
Wir wenden uns also einem Gerät zu, das es ermöglicht, elektrischen Strom zu empfangen, und das als Generator bezeichnet wird.
Die Idee, auf diese Weise elektrischen Strom zu erzeugen, kam zuerst Michael Faraday. Seine Zeichnungen enthalten sogar eine Zeichnung des ersten Generators.
Die meisten Generatoren sind sogenannte. elektromechanische Generatoren, bei denen aufgrund der mechanischen Bewegung des beweglichen Teils eines solchen Generators ein elektrischer Wechselstrom erzeugt wird.
Heute verwendet die gesamte Branche genau elektrischen Wechselstrom.
Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass es zum einen sehr bequem ist, elektrischen Wechselstrom zu empfangen und zum anderen über große Entfernungen zu übertragen. Deshalb wird überall auf der Welt Wechselstrom verwendet.
Es ist in allen Diagrammen mit einer Wellenlinie gekennzeichnet.
Ein moderner Generator ist ein ziemlich komplexes Gerät, besteht jedoch im Wesentlichen aus zwei Teilen - einem Rotor und einem Stator.
Abbildung 12 - Generatorgerät.
Der Stator ist ein fester Bestandteil. Der Rotor ist beweglich. Wir können sagen, dass der Stator ein Analogon einer Spule mit einer großen Anzahl von Windungen ist. Und der Rotor ist ein Magnet, der sich dreht und im Laufe der Zeit einen sich ändernden Magnetfluss erzeugt, der die Windungen im Stator durchdringt, in diesen Windungen elektrischen Strom induziert und induziert.
Wenn der Generator eine geringe Leistung aufweist, besteht der Rotor normalerweise aus einem Permanentmagneten. Sie geben ihm eine bestimmte Form, schaffen mehrere separate Pole im Inneren. Dieser Permanentmagnet, der sich direkt im Stator dreht, erzeugt direkt einen induktiven elektrischen Strom. Wenn ein leistungsstarker Generator benötigt wird, ist der Rotor in diesem Fall kein Permanentmagnet mehr, sondern ein Elektromagnet.
Natürlich muss gesagt werden, dass sich bei allen Generatoren der Rotor aufgrund der Arbeit einer externen Kraft dreht. Wenn dieser Generator in einem Wasserkraftwerk installiert ist, wird dort die Energie des fallenden Wassers genutzt. In diesem Fall dreht sich der Rotor mit einer niedrigen Geschwindigkeit. Daher ist es notwendig, einen Rotor mit einer komplexen Form herzustellen, um eine große Änderung des Magnetflusses zu erzeugen, wenn sich der Rotor dreht, und um einen signifikanten elektrischen Strom zu erhalten. Beispielsweise dreht sich bei einem Generator in Wärmekraftwerken der Rotor aufgrund des einströmenden Dampfes, die dortige Rotationsfrequenz ist ziemlich hoch, und in diesem Fall sind die Anzahl der Pole und die Form des Rotors völlig unterschiedlich.
Abbildung 13 - Die Vorrichtung von Rotor und Stator.
Wenn wir über den Stator sprechen, dann ist dies der stationäre Teil des Generators. Darin sind Rillen geschnitten. Stellen Sie sich einen Zylinder vor, in den Rillen geschnitten sind. In diesen Nuten wird die Statorwicklung verlegt, in der ein elektrischer Induktionsstrom erzeugt wird. So funktionieren Lichtmaschinen.
Die Frage der Übertragung von elektrischem Wechselstrom ist von großer Bedeutung. Die Übertragung von elektrischem Wechselstrom über große Entfernungen ist mit einer elektromagnetischen Induktion verbunden. Zur Übertragung von elektrischem Wechselstrom werden Geräte verwendet, die als Transformatoren bezeichnet werden.Transformator- ein Gerät zur Umwandlung von elektrischem Strom und Spannung.Es besteht aus zwei Spulen, sie werden Wicklungen genannt, und diese beiden Spulen (es können tatsächlich mehr Spulen vorhanden sein) werden auf einen Kern gelegt.
Abbildung 14 - Aussehen des Transformators.
Transformatorist ein Gerät, das aus zwei oder mehr Spulen besteht, die auf einem gemeinsamen Kern angeordnet sind. Wenn wir uns verbindenelektrischer Wechselstromzu einer der Spulen wird darin ein magnetisches Wechselfeld erzeugt. Das Magnetfeld einer Spule wird durch den Eisenkern verstärkt und sein Magnetfluss durchdringt die Windungen der anderen Spule. Somit wird auch in der anderen Spule ein elektrischer Strom erzeugt. Wenn wir jetzt die Anzahl der Windungen in einer Spule und in einer anderen Spule ändern, ändern sich die Werte des elektrischen Stroms in verschiedenen Spulen.
Hier passiert das Wichtigste. Der Punkt ist, dass, wenn ein elektrischer Strom durch die Drähte fließt, der Hauptverlust auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass die Drähte erwärmt werden, d.h. Der thermische Effekt des elektrischen Stroms wirkt sich aus. Dies ist der Hauptnachteil bei der Übertragung von elektrischem Gleichstrom.
Und wenn es sich um Wechselstrom handelt, ist es aufgrund des Transformators durch Ändern der Windungen in den Spulen möglich, den Wert des elektrischen Stroms zu regulieren. Wenn wir die Anzahl der Windungen verringern, können wir den Wert des elektrischen Stroms ändern. Wir können es reduzieren, und der Verlust an elektrischem Strom während der Übertragung wird ebenfalls abnehmen. Der Transformator ermöglicht es daher, den Wert des elektrischen Stroms zu verringern und die Spannung des elektrischen Stroms zu erhöhen.
Somit ist es zweckmäßig, elektrischen Wechselstrom zu übertragen, der Transformator wird als Aufwärtsbewegung bezeichnet, wenn die Spannung ansteigt. Wenn ein solcher elektrischer Strom direkt in unsere Wohnungen fließt, wird ein anderer Transformator eingeschaltet, der als Abwärtstransformator bezeichnet wird. In diesem Fall nimmt die Spannung auf 220 W ab, aber der Strom in der Schaltung steigt an.
Wir verwenden diesen elektrischen Strom in Haushaltsgeräten. Wenn wir jede Stromleitung separat betrachten (kurz Stromleitungen genannt), wird jede dieser Leitungen separat für ein bestimmtes Kraftwerk entwickelt, von dem wir Strom erhalten. Auf dem Weg der Übertragung werden Transformatorstationen installiert, die die Spannung eines elektrischen Wechselstroms ändern.
Aufgabe
Der Drahtring befindet sich in einem gleichmäßigen Magnetfeld (Abb. 1).
Die Pfeile neben dem Ring zeigen dies in bestimmten Fällen anundundbder Ring bewegt sich geradlinig entlang der magnetischen Induktionslinienfelder,und in Fällenc, dundd- dreht sich um eine Achse00". In welchem \u200b\u200bdieser Fälle kann im Ring Induktionsstrom auftreten?
Abbildung 15
Antworten:
Der Induktionsstrom im Ring entsteht nur wennd) , denn nur in diesem Fall ändert sich der magnetische Fluss, der die Kontur des Rings durchdringt.
Neues Material lernen.
Der Lehrer demonstriert Faradays Erfahrung und konzentriert sich auf die Tatsache, dass sich das Modul und die Richtung des Induktionsstroms periodisch ändern.
Demonstration von Erfahrung.
Abbildung 16 - Schema der Demonstration der Erfahrung und des daraus resultierenden Oszillogramms.
Während Sie die Erfahrung mit der Spannungswellenform beobachten, sollten sich die Schüler nähernzum schluss: Die Stromstärke (Spannung) im Beleuchtungsnetz ändert sich im Laufe der Zeit gemäß dem Oberschwingungsgesetz (dh gemäß dem Sinus- oder Cosinusgesetz). Der Lehrer ergänzt die Schlussfolgerung mit der Information, dass die im Beleuchtungsnetz und in der Industrie in Russland und den meisten Ländern der Welt verwendete Standardfrequenz 50 Hz beträgt.
Der Lehrer zeigt ein Modell einer Lichtmaschine (Drehung eines Drahtrahmens in einem Magnetfeld). Der Lehrer macht die Schüler darauf aufmerksam, dass mechanische Energie im Generator in elektrische Energie umgewandelt wird.
4 . Erläuterung per Plakat geräte eines modernen elektromechanischen Induktionsgenerators und den Zweck seiner Hauptelemente.
Abbildung 17 - Das Gerät eines modernen elektromechanischen Induktionsgenerators.
Frage an die Klasse : Wie dreht sich der Rotor eines Generators in einem Wasserkraftwerk, in einem Wärmekraftwerk?
Die Antworten der Schüler werden diskutiert und spezifiziert.
Erhalten Sie die Antwort:
In Wasserkraftwerken - durch fallenden Wasserfluss;
Auf thermisch - Hochdruck- und Temperaturdampf.
5. Der Lehrer demonstriert ein Arbeitsmodell eines Kraftwerks.
Demo-Erlebnisinhalt:
Wir verbinden die Riemenscheibe der Wasserturbine mit einem Gummiband mit der Generatorscheibe. Wir schließen den Generator an eine 3,5-V-Niederspannungslampe. Wir versorgen die Turbine mit Wasser aus dem Wasserhahn. Die Turbinendrehung wird auf den Generator übertragen. Wir beobachten das Leuchten der Glühbirne.
Die Schüler sollten zu dem Schluss kommen: dass die mechanische Energie von Wasser (Dampf) in mechanische Energie des Rotors umgewandelt wird, die wiederum in elektrische Energie umgewandelt wird!
6. Fotos von Industrieunternehmen werden auf die Leinwand projiziert.
Festigung des in der Lektion gewonnenen Wissens.
1) Fragen:
Welcher elektrische Strom wird Wechselstrom genannt?VONwelche einfache Erfahrung können Sie machen?
Wo wird elektrischer Wechselstrom verwendet?
Auf welchem \u200b\u200bPhänomen basiert der Betrieb der heute am weitesten verbreiteten Lichtmaschinen?
Erzählen Sie uns von der Vorrichtung und dem Funktionsprinzip eines Industriegenerators.
Was treibt den Rotor eines Generators in einem Wärmekraftwerk an? in einem Wasserkraftwerk?
Was ist die Standardfrequenz des in Russland und vielen anderen Ländern verwendeten Industriestroms?
2) Lösung des Problems:
Volzhskaya HPP benannt nach IN UND. Lenin wurde 1950-1957 gebaut, hat eine Förderhöhe von 30 m (Höhenunterschied zwischen Ober- und Unterlauf) und eine elektrische Leistung von 2300 MW.
Schätzen Sie den Wasserverbrauch pro Sekunde.
Gegeben: Lösung:
V. \u003d 1 m3
1) Ep \u003d m g h m \u003d ρ V Ep \u003d ρ V g h ≈ 300 103 J.
2) P \u003d W \u003d n Ep
Die Anzahl der Kubikmeter, die pro Sekunde vom Damm fallen
Antwort: Ep \u003d 300 kJ, ≈
ρ \u003d 103 kg / m3
P. \u003d 2,3 109 W.
E p -? n \u003d \u003d?
Zusammenfassen.
Der Lehrer fasst die Lektion zusammen, gibt den Schülern Noten und kommentiert jede Antwort und Note.
Hausaufgaben:
Hauptmaterial § 50. Übung. 40 (2), S. 168.
Zusätzliches Material: Berichte zum Thema "Wärmekraftwerke von Togliatti" und "Umweltprobleme beim Betrieb von Wärme- und Wasserkraftwerken" erstellen.
Abschnitte: Physik
Unterrichtstyp - Bildung neuen Wissens.
Ausrüstung:
- tabelle "Funktionsprinzip der Lichtmaschine",
- videoclip „AC versus DC“,
- generatormodell.
Der Zweck der Lektion:
- das Gerät und das Funktionsprinzip des Wechselstromgenerators, die Definition des Wechselstroms und die den Strom charakterisierenden Parameter (Amplitude, Periode, Frequenz, Phase) zu untersuchen, um die Fähigkeit zu bilden, die Parameter des Wechselstroms unter Verwendung der analytischen und grafischen Methode zu bestimmen;
- entwicklung der Fähigkeit zur Analyse und Klassifizierung der erhaltenen Informationen unter Verwendung von Referenzliteratur.
Während des Unterrichts
1. Zeit organisieren.
2. Grundkenntnisse aktualisieren. (Folien 1,2)
1. Der Leiter befindet sich in einem elektrischen Feld. Wie bewegen sich freie elektrische Ladungen darin?
A. Oszillieren
B. Chaotisch
B. Ordentlich
2. Wie ist die akzeptierte Richtung des elektrischen Stroms?
A. Richtung der geordneten Bewegung positiv geladener Teilchen.
B. Richtung der geordneten Bewegung negativ geladener Teilchen.
C. Es kann keine eindeutige Antwort gegeben werden.
3. Welche Rolle spielt eine Stromquelle in einem Stromkreis?
A. Erzeugt geladene Teilchen.
B. Erzeugt und erhält eine Potentialdifferenz in einem Stromkreis.
B. Trennt positive und negative Ladungen.
4. Im Leiter liegt kein elektrisches Feld an. Wie bewegen sich freie elektrische Ladungen darin?
A. Machen Sie eine oszillierende Bewegung.
B. Chaotisch.
B. Ordentlich.
5. Welche Kräfte verursachen eine Ladungstrennung in der Stromquelle?
A. Coulomb-Abstoßungskräfte.
B. Externe (nicht elektrische) Kräfte.
C. Coulomb-Abstoßungskräfte und äußere (nicht elektrische) Kräfte.
3. Mitteilung von Zweck und Unterrichtsplan.
Wir haben das Material über Gleichstrom wiederholt und werden nun Wechselstrom untersuchen. (Folien 3.4)
kennt:
- wechselstromerkennung
- wechselstromparameter (Amplitude, Periode, Frequenz, Phase)
- verfahren zur Gewinnung von Wechselstrom
in der Lage sein:
- wechselstromparameter bestimmen
- zeichnen Sie gemäß der Tabelle und lesen Sie die Grafik des Wechselstroms
4. Neues Material lernen.
Bis zum Ende des 19. Jahrhunderts wurden nur Gleichstromquellen verwendet - chemische Elemente und Generatoren. Dies begrenzte die Fähigkeit, elektrische Energie über große Entfernungen zu übertragen. Das Problem wurde mit Wechselstrom und Transformatoren gelöst.
(Folien 5.6)
Wechselstrom Ist ein Strom, dessen Änderung in Größe und Richtung sich in regelmäßigen Abständen periodisch wiederholt und der durch gekennzeichnet ist amplitude, Periode, Frequenz, Phase.
Amplitude- der Maximalwert einer physikalischen Größe (bezeichnet durch Großbuchstaben mit einem Index m: Im, Um, Em
Zeitraum - die Zeit, in der der Wechselstrom seine Änderungen vollständig durchläuft. T - Periode, s.
FrequenzIst die Anzahl der Perioden pro Sekunde. f - Frequenz, Hz.
f \u003d 50Hz - Industriefrequenz des Wechselstroms in Russland.
Das ist interessant. (Folie 7).
(Studentenbericht über die Wahl der Industriefrequenz in anderen Ländern).
Betrachten wir Beispiele für AC-Parameter. (Folie 8)
| Physikalische Quantitäten | Amplitudenwerte | Istwerte | Sofortwerte |
| Stromstärke, A. | Im - aktuell | Id \u003d | i \u003d Im sin (t + 0), i \u003d 5sin (2f t + 0) \u003d 5sin (250t + 0) \u003d 5sin (100 t + 0, A. |
| Spannung, V. | Um - Spannung | Uд \u003d | U \u003d Umsin (t + 0) \u003d 50 t + 0) \u003d 380 (100 t + 0), V. |
| EMF, V. | medikamente | d \u003d d \u003d | \u003d sin (t + 0) \u003d 12sin (250 t + 0) \u003d 12 (100 t + 0), V. |
Wechselstrom empfangen (erzeugen).
(Folien 9,10)
Die Ehre, Lichtmaschinen zu schaffen, die die Elektrotechnik revolutionierten, gehört dem Serben N. Tesla und dem russischen Ingenieur M.O. Dolivo-Dobrovolsky.
Der Betrieb einer Lichtmaschine basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion (EMI).
Lichtmaschinenvorrichtung. (Folie 11)
- Statorwicklung mit einer großen Anzahl von Windungen in ihren Schlitzen. EMF wird darin induziert.
- Der Rahmen, in dem sich Stator und Rotor befinden.
- Der Rotor (der rotierende Teil des Generators) erzeugt ein Magnetfeld von einer elektrischen Gleichstrommaschine.
- Der Stator besteht aus separaten Platten, um die Wirbelstromerwärmung zu reduzieren. Die Platten bestehen aus Elektrostahl.
- Anschlussplatte am Rahmen zum Spannungsabbau.
Bei gleichmäßiger Rotation des Rotors wird EMF in den Statorwicklungen induziert:
e \u003d E sin t \u003d BSN sin 2nt,
wobei e \u003d BSN der maximale EMF-Wert ist; n ist die Anzahl der Rotorumdrehungen pro Sekunde; N ist die Anzahl der Windungen der Statorwicklung.
Die in Industriegeneratoren erzeugte Spannung beträgt V.
Wenn sich der Rahmen in einem Magnetfeld dreht, ändert sich der Magnetfluss. Im Rahmen wird eine variable Induktions-EMF induziert. Wenn der Stromkreis geschlossen ist, entsteht ein induktiver Strom, dessen Größe sich kontinuierlich ändert, und zwar in Richtung 1/2 T - Richtung.
Erzwungene elektrische Schwingungen, die in Schaltkreisen unter Spannungseinwirkung aufgetreten sind, werden nach dem Sinusgesetz u \u003d sint oder u \u003d cost ausgeführt. ...
Generator . Stromgenerator - ein Gerät, das mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt.Die Hauptteile des Generators:
- Ein Induktor ist ein Gerät, das einen MP erzeugt. Ein Anker ist eine Wicklung, in der eine EMF induziert wird. Ringe mit Bürsten sind ein Gerät, das Induktionsstrom von rotierenden Teilen entfernt oder einen Versorgungsstrom mit einem Elektromagneten versorgt.
Transformator.
Transformatoren wurden erstmals 1878 vom russischen Wissenschaftler P.N. Yablochkov, um die von ihm erfundenen "elektrischen Kerzen" anzutreiben - eine neue Lichtquelle zu dieser Zeit. Die Idee von P.N. Yablochkova wurde von einem Mitarbeiter der Moskauer Universität I.F. Usagin, der einen verbesserten Transformator entworfen hat. (Demonstration eines zusammenlegbaren Universaltransformators). Mit Hilfe eines zusammenklappbaren Universaltransformators betrachten wir das Transformatorgerät.Der Transformator besteht aus einem geschlossenen Kern, auf den zwei (manchmal mehr) Spulen mit Drahtwicklungen gelegt werden. Eine der Wicklungen, die als Primärwicklung bezeichnet wird, ist an eine Wechselspannungsquelle angeschlossen. Die zweite Wicklung, an die die "Last" angeschlossen ist, dh Geräte und Geräte, die Strom verbrauchen, wird als sekundär bezeichnet.Skizzieren Sie in einem Notizbuch ein Diagramm eines Transformatorgeräts, dessen Symbol (Tablet)
Die Wirkung des Transformators basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion. Wenn Wechselstrom durch die Primärwicklung fließt, erscheint im Kern ein magnetischer Wechselfluss, der die EMK der Induktion in jeder Wicklung anregt. Der Transformatorstahlkern konzentriert das Magnetfeld so, dass der Magnetfluss nur innerhalb des Kerns existiert und in allen Abschnitten gleich ist.In der Primärwicklung mitn 1 Umdrehungen ist die Gesamt-EMK der Induktion e 1 gleich n 1 e. In der Sekundärwicklung beträgt die Gesamt-EMK e 2
gleichn 2
e also Normalerweise ist der aktive Widerstand der Transformatorwicklungen gering und kann vernachlässigt werden. In diesem Fall ist der Spannungsmodul an den Spulenanschlüssen ungefähr gleich der Induktions-EMK, was bedeutet:, Momentanwerte von EMF e 1
und e 2
phasenwechsel (gleichzeitig ein Maximum erreichen und gleichzeitig durch Null gehen.) Daher das Verhältnis kann ersetzt werden: 
Der Wert k Transformationsverhältnis genannt. Wann k \u003e 1, - Transformator - Absenkung. Für k
Schlussfolgerung zum Zweck des Transformators
- Die wichtigste Anwendung eines Transformators ist die Übertragung elektrischer Energie über große Entfernungen. Der Transformator findet eine große praktische Anwendung beim Elektroschweißen. Die Bildung von zwei entgegengesetzten Magnetflüssen im Kern eines voll beladenen Transformators bildet die Basis für eine moderne elektrische Haushaltsglocke. In der Funktechnik zur Spannungsreduzierung (Leistungstransformatoren).
Frage:
1. Welcher elektrische Strom wird als Wechselstrom bezeichnet?
1) Elektrischer Strom, der sich im Laufe der Zeit periodisch in absoluten Werten und Richtungen ändert
2) Elektrischer Strom, der sich im Laufe der Zeit periodisch ändert
3) Elektrischer Strom, dessen absoluter Wert periodisch variiert
4) Elektrischer Strom, der sich im Laufe der Zeit periodisch in Richtung ändert
2. Wo wird elektrischer Wechselstrom verwendet?
1) in Häusern. 2) Wohnungen. 3) in der Produktion. 4) auf Autos.
5) Fahrräder.
3. Warum werden Lichtmaschinen Induktion genannt?
1) ihre Wirkung basiert auf dem Phänomen des elektrischen Stroms
2) ihre Wirkung basiert auf magnetischer Wirkung
3) ihre Wirkung basiert auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion
4) ihre Wirkung basiert auf dem Phänomen eines Permanentmagneten:
4. Woraus besteht ein elektromechanischer Induktionsgenerator?
1) Generator. 2) Bett. 3) Stator.
4) Rotor. 5) Halbringe. 6) Bürsten.
5. Welcher Teil des Induktionsgenerators ist beweglich?
1) Stator. 2) Rotor. 3) Bürsten. 4) Wicklung.
6. Welcher Teil des Induktionsgenerators ist bewegungslos?
1) Wicklung. 2) Rotor. 3) Stator.
7. Wie dreht sich der Rotor des Generators in Wärmekraftwerken?
1) Wasser. 2) Dampf aus verbranntem Kraftstoff. 3) Benzin. 4) Kerosin.
8. Was treibt den Rotor eines Generators in einem Wasserkraftwerk an?
1) Fähre. 2) Wasser. 3) Kerosin. 4) ein Vorschlaghammer.
9. Was ist die Standard-Wechselstromfrequenz?
1) 65 Hz. 2) 55 Hz. 3) 40 Hz. 4) 50 Hz. 5) 70 Hz.
10. Was sind die Elemente des Transformators?
1) Kern. 2) Kern. 3) Primärwicklung.
4) Sekundärwicklung. 5) Drahtwicklung.
11. Wofür ist der Transformator?
1) Der Transformator dient zum Erhöhen oder Verringern der Wechselspannung und des Wechselstroms
2) Der Transformator dient zum Erhöhen oder Verringern der Wechselspannung
3) Der Transformator dient zum Erhöhen oder Verringern des Stroms
4) Der Transformator ist zur Reduzierung von Wechselspannung und Wechselstrom ausgelegt
5) Der Transformator dient zur Erhöhung von Spannung und Strom
12. Wie viele Arten von Transformatoren gibt es?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. An welche Wicklung des Transformators ist der Wechselstrom angeschlossen?
1) zum primären. 2) zum sekundären. 3) zu primären und sekundären.
14. Welches physikalische Gesetz kann verwendet werden, um den Stromverlust in Übertragungsleitungen zu bestimmen?
1) Joules Gesetz. 2) Joule-Lenz-Gesetz. 3) Lenzsches Gesetz.
4) Pascals Gesetz. 5) Newtons Gesetz.
15. Wer hat den Transformator erfunden?
1) Lebedev. 2) Timiryazev. 3) Äpfel. 4) Pascal.
