Lekcia alternátora na striedavý prúd. Osnova hodiny fyziky
Elektromagnetické pole
20. LEKCIA
Téma. Striedavý prúd. Alternátor
Cieľ lekcie: formovať chápanie striedavého prúdu študentmi a ako ho získať.
Typ lekcie: kombinovaná hodina.
PLÁN LEKCIE
ŠTÚDIUM NOVÉHO MATERIÁLU
Vo výrobe a v každodennom živote sa oveľa častejšie používa striedavý prúd ako jednosmerný prúd.
Ø Striedavý prúd je elektrický prúd, ktorý sa pravidelne mení vo veľkosti a smere.
Striedavý prúd sa vyrába generátormi striedavého prúdu pomocou fenoménu elektromagnetickej indukcie. Predstavte si vodič vo forme rámu s plochou S, ktorý sa rovnomerne otáča s uhlovou rýchlosťou ω v rovnomernom magnetickom poli (magnetická indukcia je kolmá na os otáčania rámu). Magnetický tok cez rám Ф \u003d ВScosα, kde α je uhol medzi normálnym vektorom k ploche rámu a líniami magnetickej indukcie.
Ak začneme časovať v okamihu, keď je vektor nasmerovaný pozdĺž línií magnetickej indukcie, potom je počiatočná hodnota uhla α nulová a závislosť uhla od času má tvar: α \u003d ωt, teda Ф \u003d BScosωt.
Zmena magnetického toku vedie k vzniku EMF indukcie v ráme. Podľa zákona o elektromagnetickej indukcii je rýchlosť zmeny magnetického toku Δ Ф / Δ t z hľadiska matematiky deriváciou funkcie Ф (t), preto
Zvažovaný rámec je teda zdrojom EMF, vykonáva harmonické kmity s amplitúdou. Ak sa rám skladá z N závitov, potom sa amplitúda EMF zvyšuje o N-krát:
Ak chcete využiť výhody výsledného EMF, môžete pripevniť pohyblivé konce rámu k pevným kontaktom vonkajšieho elektrického kruhu. Je napríklad možné zabezpečiť, aby kovový krúžok z každého z koncov rámu kĺzal po jeho pružnom kontakte (kefa). Potom môžu byť kefy považované za póly prúdových zdrojov.
Ak na tieto póly pripojíte rezistor s odporom R, napätie na rezistore sa bude zhodovať s EMF v ráme: a prúd v rezistore bude:
Amplitúda prúdu v tomto vyjadrení je obdobím striedavého prúdu a jeho frekvenciou
UPEVNENIE ŠTUDOVANÉHO MATERIÁLU
ČO sme sa naučili v lekcii
· Striedavý prúd je elektrický prúd, ktorý sa pravidelne mení vo veľkosti a smere.
· Alternátor je elektromechanické zariadenie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrickú energiu so striedavým prúdom.
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.
Všeruský festival pedagogickej tvorivosti
(Akademický rok 2016/2017)
Nominácia: Pedagogické nápady a technológie
Názov práce: Synopsa lekcie na tému „Alternátor. Transformátor „9 buniek
Lekcia na tému: Alternátor. Transformátor.
Účel hodiny: opakovanie a zovšeobecnenie poznatkov o priemyselnej metóde získavania elektrickej energie, podrobná štúdia transformátora.
Úlohy
Vzdelávacie
Upevniť vedomosti o témach „Fenomén elektromagnetickej indukcie a striedavého prúdu“.
Preštudujte si princíp príjmu a vysielania striedavého prúdu.
Oboznámiť sa s technickými zariadeniami: alternátorom a transformátorom.
Rozvoj
Vytvoriť podmienky pre rozvoj kognitívnych záujmov a intelektuálnych schopností v procese pozorovania ukážky experimentu a samostatnej práce na hodine.
Rozvíjať schopnosť predkladať a testovať hypotézy, objavovať vzťah medzi elektrickým prúdom a magnetickým poľom, vysvetľovať výsledky.
Vzdelávacie
Vytvoriť podmienky na podporu záujmu o predmet, vybaviť študentov vedeckými metódami poznávania a umožniť im získať objektívne vedomosti o svete okolo nich.
Vychovávať potrebu dodržiavať pravidlá bezpečného používania technických zariadení, pôsobiť ako kompetentný spotrebiteľ elektrickej energie.
Plán lekcie:
Organizácia času.
Štúdium materiálu o striedavom prúde (+ demo).
Štúdium princípu činnosti alternátora.
Oboznámenie sa s výzvami prenosu striedavého prúdu.
Štúdia transformačného zariadenia.
Oboznámenie sa s princípmi AC prenosu.
Zhrnutie lekcie
Domáca úloha.
Počas vyučovania
Organizačný moment. Opakovanie d / z. Motivácia:
Poznáte nejaký fyzikálny jav objavený na začiatku 19. storočia, ktorý je základom celej modernej civilizácie a dokonca s ním priamo súvisí aj osobné pohodlie každého z nás? Počúvajte deti
(Toto je jav EMP)
Existuje spojenie medzi fenoménom EMP a výrobou elektriny, ktorá prúdi do každého z našich domov a bytov?
Hovorili sme o tom, ako sa vyrába elektrina v 9. ročníku.
(opakujte kontrolu u spoločnosti Plikers)
Takže téma dnešnej lekcie: „Alternátor. Transformátor "
Dnes v lekcii sa budeme podrobnejšie zaoberať fyzickými základmi výroby a prenosu elektriny spotrebiteľom.
Navrhujem zvážiť experiment
cievka a magnet pri približovaní a vzďaľovaní,
cievka a magnet pri pohybe kolmo na os cievky
Bez ohľadu na prijaté návrhy preukázať výskyt indukčného prúdu (pomocou programu Logger Lite).
Upozorniť študentov na odchýlku vibrácií v opačných smeroch.
Klásť otázky:
- zmenil sa smer indukčného prúdu, keď sa zmenil magnetický tok prenikajúci do obvodu?
- je možné tvrdiť, že hodnota modulu indukčného prúdu bola konštantná?
- Je možné, aby systém cievka-magnet dosiahol nepretržitú zmenu magnetického toku?
3. Ukážka generovania indukčného prúdu počas otáčania magnetu. Podrobná analýza výsledkov demonštrácie. Použite Logger Lite.
Z grafu závislosti hodnoty indukčného prúdu na čase vyplýva, že striedavý prúd sa periodicky mení vo veľkosti a smere po čas, ktorý sa rovná času úplnej revolúcie rámca.
Ukážka videoklipu o miestnej vodnej elektrárni.
Tabuľka „Alternátor“ + obrázok v učebnici - porovnajte, čo nie je jasné?
2. Vysvetlenie zariadenia:
V turbínových generátoroch - rotor (točí sa s vysokou frekvenciou), ide teda o mohutný oceľový valec s axiálnymi drážkami, kde sú umiestnené jednosmerné vinutia.
V hydrogenerátoroch (s nízkou rýchlosťou) je rotor vyrobený v tvare hviezdy, na ktorej vonkajšej ploche sú vystužené elektromagnety striedavej polarity excitované jednosmerným prúdom.
ROTOR alternátora je poháňaný hnacím motorom: parná turbína, hydraulická turbína, spaľovací motor a veterná turbína. Jeho vinutie je napájané generátorom jednosmerného prúdu, ktorý je zvyčajne umiestnený na spoločnom hriadeli s alternátorom, a niekedy aj z usmerňovača, ktorý je pripojený k svorkám samotného generátora.
Otázka: Prečo vo výkonných alternátoroch nie je indukčný prúd budený nie v rotujúcom ráme, ale v stacionárnom vinutí statora v dôsledku otáčania induktora.
Odpoveď: Napríklad v statore výkonného stroja s výkonom 500 kW generujúcim prúd 20 kV je prúd vo vinutí 25 kA. Je nemožné odstrániť taký prúd pomocou posuvného kontaktu. A budiče majú nízky výkon, magnetizačné prúdy nepresahujú stovky ampérov, čo umožňuje ich dodávanie na vinutie rotora pomocou posuvného kontaktu. Okrem toho sa stator ľahšie ochladzuje.
Dôležitou charakteristikou generátora je frekvencia indukovaného EMF.
$ \u003d p · n, kde p je počet pólových párov, n sú otáčky rotora.
C) Použitie alternátora - v rôznych elektrárňach. Generátory s výkonom 300 - 500 MW majú účinnosť 99% - ide o veľmi pokročilé inštalácie.
C) o elektrárňach: tepelné, hydraulické, jadrové.
Účinnosť tepelných elektrární nie je vyššia ako 40%.
HPP - energetické straty sú veľmi malé.
D) OBMEDZENIA:
Čím viac energie má generátor, tým menej paliva sa spotrebuje na 1 kWh energie. Je to nákladovo efektívne. Ale čím viac energie, tým viac prúdu, väčšie kúrenie a straty. Používanie rôznych spôsobov chladenia (vzduch, voda, vodík, olej) už dosiahlo rozumné limity - ďalšie zvýšenie kapacity povedie k veľkosti pohonných jednotiek, čo je nevýhodné z hľadiska spotreby kovov a strát elektrickej energie.
Preto sa vyvíjajú turbínové generátory novej konštrukcie, v ktorých sa používajú supravodivé vinutia.
O KRYOGÉNNYCH TURBOGENERÁTOROCH - SPRÁVA DO ĎALŠEJ lekcie?
Takže ak sa zmení magnetický tok prenikajúceho obvodu, potom vznikne striedavý indukčný prúd. V tomto prípade vôbec nezáleží na tom, či sa v tomto prípade magnet bude pohybovať vzhľadom na cievku alebo cievka vzhľadom na magnet: hlavnou vecou je, že magnetický tok prenikajúci do obvodu sa neustále mení.
Stroj, v ktorom sa magnetický tok prenikajúci do obvodu pravidelne mení plynulo a vytvára sa striedavý prúd, ktorý sa nazýva elektromechanický indukčný generátor.
Rotujúca časť generátora sa nazýva rotor a stacionárna časť sa nazýva stator.
Generátory, ktoré vytvárajú veľké indukčné prúdy, používajú elektromagnet ako rotor a spravidla nie jeden, ale niekoľko. To umožňuje nižšiu rýchlosť otáčania a menšie opotrebenie generátora. Štandardná frekvencia striedavého prúdu v priemyselnej a osvetľovacej sieti v Rusku je 50 Hz.
Generátory generujúce veľké striedavé prúdy sú uvádzané do pohybu mechanickou energiou: padajúca voda (HPP), para (TPP, NPP). Ale elektrárne sa nachádzajú v blízkosti energetických zdrojov a elektrina sa prenáša vodičmi k spotrebiteľovi. Keď prúd preteká vodičmi, dochádza k zahrievaniu vodičov. Preto sa podľa Joule-Lenzovho zákona stratí určité množstvo tepla.
Ale prierez drôtu nemôže byť veľmi veľký, preto na prenos elektriny k spotrebiteľovi na veľké vzdialenosti je potrebné znížiť hodnotu striedavého prúdu
Transformátor.
K zmene hodnoty striedavého prúdu a napätia pomohol vynález v roku 1876 P.N. Yablochkov transformátor.
Účel: 1 - zvýšiť a znížiť striedavé napätie pri jeho prenose zo zdroja na veľké vzdialenosti k spotrebiteľovi.
2- na napájanie rôznych zariadení a inštalácií z elektrickej siete.
Zariadenie: samostatná práca na modeli transformátora a na plagáte.
Úloha: - zvážte zariadenie, schematicky načrtnite činnosť transformátora pri voľnobehu (???? - prečo, keď je sekundárny obvod otvorený, transformátor takmer nespotrebováva energiu)
Ukážky: podpätie (Logger Lite).
Použite výkres a označenie na schémach.
13 CENOVÁ ČÍSLO 13 KVÓTOVÁ 1415 1415 13 KVÓTOVÁ 1415
Pozývam vás zhodnotiť svoje vedomosti o téme „striedavý prúd, transformátor“
Ďalšie testovanie s Plikers.
Domáce úlohy: 51 cvičení 42 (1, 2)
Obrázok 5515
Priložené súbory
Lekcia na tému „Získanie striedavého elektrického prúdu“.
Typ lekcie: učenie sa nového materiálu.
Ciele lekcie:
Vzdelávacie
Upevnenie poznatkov na tému „Fenomén elektromagnetickej indukcie“.
Štúdium zariadenia a princíp činnosti alternátora a jeho použitie.
Rozvoj
Rozvoj kognitívnych záujmov a intelektuálnych schopností pozorovaním a demonštráciou experimentu.
Vzdelávacie
Podpora záujmu o predmet, vybavovanie študentov vedeckými metódami poznávania, čo im umožňuje získať objektívne vedomosti o svete okolo nich.
Podpora zodpovedného postoja k prírode ako vlastnosti sociálnej osobnosti.
Vybavenie
Zdroj prúdu (ВС - 24М);
Demonštračný skladací transformátor;
Kľúč, galvanometer, elektronický osciloskop, žiarovky (220 V, 40 W; 3,5 V, 0,2 A)
Plagáty.
Počítač a projektor.
Počas vyučovania
Organizácia času
Kontrola domácich úloh.
1. Akú úlohu dal vedec M. Faraday v roku 1821?
2. Ako vyriešil tento problém? (Študent demonštruje experimenty)
3. Urobte záver: za akých podmienok bol pri všetkých experimentoch v cievke uzavretej s galvanometrom indukčný prúd?
4. Aký je jav elektromagnetickej indukcie?
5. Aký praktický význam má objav fenoménu elektromagnetickej indukcie?
6. Ako sa volajú domáci vedci, ktorí veľkou mierou prispeli k vývoju a tvorbe generátorov elektrickej energie?
Obrátime sa teda na zariadenie, ktoré umožňuje prijímať elektrický prúd, a nazýva sa to generátor.
Myšlienka získavať elektrický prúd týmto spôsobom ako prvá prišla k Michaelovi Faradayovi. Jeho kresby dokonca obsahujú kresbu prvého generátora.
Väčšina generátorov je tzv. elektromechanické generátory, v ktorých sa generuje striedavý elektrický prúd v dôsledku mechanického pohybu pohyblivej časti takéhoto generátora.
Dnes celé odvetvie využíva presne striedavý elektrický prúd.
Vysvetľuje to skutočnosť, že je veľmi výhodné po prvé prijímať striedavý elektrický prúd a po druhé je vhodné ho prenášať na veľké vzdialenosti. Preto sa všade na svete používa striedavý prúd.
Na všetkých diagramoch je označený vlnovkou.
Moderný generátor je dosť zložité zariadenie, ale v zásade sa skladá z dvoch častí - rotora a statora.
Obrázok 12 - Generátorové zariadenie.
Stator je pevná časť. Rotor je pohyblivý. Môžeme povedať, že stator je analógom cievky s veľkým počtom závitov. A rotor je magnet, ktorý sa otáča a v priebehu času vytvára meniaci sa magnetický tok, ktorý preniká cez tie slučky, ktoré sú v statore, indukuje, indukuje elektrický prúd v týchto slučkách.
Ak je generátor s nízkou spotrebou, potom je rotor obvykle vyrobený z permanentného magnetu. Dávajú jej určitý tvar, vo vnútri vytvárajú niekoľko samostatných pólov. Tento permanentný magnet, ktorý sa otáča priamo vo vnútri statora, priamo vytvára indukčný elektrický prúd. Ak je potrebný výkonný generátor, potom v tomto prípade rotor už nie je permanentný magnet, ale elektromagnet.
Samozrejme treba povedať, že vo všetkých generátoroch sa rotor vďaka práci vonkajšej sily otáča. Ak je tento generátor nainštalovaný vo vodnej elektrárni, potom sa tam využíva energia padajúcej vody. V tomto prípade sa rotor otáča nízkou rýchlosťou. Preto je potrebné vyrobiť rotor zložitého tvaru, aby sa pri rotácii rotora vytvorila veľká zmena magnetického toku a získal sa značný elektrický prúd. Napríklad v generátore v tepelných elektrárňach sa bude rotor otáčať kvôli prichádzajúcej pare, frekvencia otáčania je dosť vysoká, a v tomto prípade bude počet pólov a tvar rotora úplne odlišný.
Obrázok 13 - Zariadenie rotora a statora.
Ak hovoríme o statore, potom ide o stacionárnu časť generátora. V ňom sú vyrezané drážky. Predstavte si valec, v ktorom sú vyrezané drážky, v týchto drážkach je uložené vinutie statora, kde sa vytvára indukčný elektrický prúd. Takto fungujú alternátory.
Otázka prenosu striedavého elektrického prúdu má veľký význam. Prenos striedavého elektrického prúdu na veľké vzdialenosti je spojený s elektromagnetickou indukciou. Na prenos striedavého elektrického prúdu sa používajú zariadenia nazývané transformátory.Transformátor- zariadenie na premenu elektrického prúdu a napätia.Skladá sa z dvoch cievok, hovorí sa im vinutie a tieto dve cievky (môže ich byť skutočne viac) sú umiestnené na jednom jadre.
Obrázok 14 - Vzhľad transformátora.
Transformátorje zariadenie, ktoré sa skladá z dvoch alebo viacerých cievok umiestnených na spoločnom jadre. Keď sa spojímestriedavý elektrický prúdna jednu z cievok sa v nej vytvorí striedavé magnetické pole. Magnetické pole jednej cievky je zosilnené železným jadrom a jeho magnetický tok preniká do závitov druhej cievky. Elektrický prúd sa teda vytvorí aj v druhej cievke. Ak teraz zmeníme počet závitov v jednej cievke a v inej cievke, potom sa zmenia hodnoty elektrického prúdu v rôznych cievkach.
Tu sa deje najdôležitejšia vec. Jedná sa o to, že keď elektrický prúd preteká drôtmi, hlavná strata je spôsobená tým, že drôty sú ohrievané, t.j. ovplyvňuje tepelný účinok elektrického prúdu. Toto je hlavná nevýhoda pri prenose jednosmerného elektrického prúdu.
A ak hovoríme o striedavom prúde, potom vďaka transformátoru je možné zmenou závitov v cievkach regulovať hodnotu elektrického prúdu. Ak znížime počet závitov, potom môžeme zmeniť hodnotu elektrického prúdu. Môžeme to znížiť a zníži sa aj strata elektrického prúdu počas prenosu. Transformátor preto umožňuje znížiť hodnotu elektrického prúdu a zvýšiť napätie elektrického prúdu.
Je teda vhodné prenášať striedavý elektrický prúd, transformátor sa pri zvýšení napätia nazýva zosilnený. Keď takýto elektrický prúd prichádza priamo do našich bytov, potom zapnú ďalší transformátor, ktorý sa nazýva transformátor s postupným znižovaním. V tomto prípade napätie klesá na 220 W, ale prúd v obvode sa zvyšuje.
Tento elektrický prúd používame v domácich spotrebičoch. Ak uvažujeme osobitne každé elektrické vedenie (skrátene sa tomu hovorí elektrické vedenie), potom je každé také vedenie osobitne vyvinuté pre konkrétnu elektráreň, z ktorej dostávame elektrinu. Na spôsobe jeho prenosu sú inštalované trafostanice, ktoré menia napätie striedavého elektrického prúdu.
Úloha
Drôtený krúžok je umiestnený v rovnomernom magnetickom poli (obr. 1).
Šípky vedľa krúžku znamenajú, že v niektorých prípadochaabkrúžok sa pohybuje priamočiaro pozdĺž magnetických indukčných čiarpolia,a v prípadochc, dad- otáča sa okolo osi00". V ktorom z týchto prípadov môže dôjsť k indukčnému prúdu v krúžku?
Obrázok 15
Odpoveď:
Indukčný prúd v krúžku vzniká, iba akd) , pretože iba v tomto prípade sa mení magnetický tok, ktorý preniká cez obrys prstenca.
Učenie sa nového materiálu.
Učiteľ demonštruje Faradayove skúsenosti so zameraním na skutočnosť, že modul a smer indukčného prúdu sa pravidelne menia.
Ukážka skúseností.
Obrázok 16 - Schéma demonštrácie skúseností a výsledného oscilogramu.
Pri pozorovaní skúseností s priebehom napätia by sa študenti mali priblížiťk záveru: intenzita prúdu (napätie) v osvetľovacej sieti sa časom mení podľa harmonického zákona (teda podľa sínusového alebo kosínového zákona). Učiteľ doplní záver informáciou, že štandardná prúdová frekvencia používaná v osvetľovacej sieti a priemysle v Rusku a vo väčšine krajín sveta je 50Hz.
Učiteľ demonštruje model alternátora (rotácia drôteného rámu v magnetickom poli). Učiteľ upozorňuje študentov na skutočnosť, že mechanická energia sa v generátore premieňa na elektrickú.
4 . Vysvetlenie plagátom zariadenia moderného elektromechanického indukčného generátora a účel jeho hlavných prvkov.
Obrázok 17 - Zariadenie moderného elektromechanického indukčného generátora.
Otázka pre triedu : Ako sa točí rotor generátora vo vodnej elektrárni, v tepelnej elektrárni?
Odpovede študentov sú prediskutované a spresnené.
Získajte odpoveď:
Vo vodných elektrárňach - prietokom padajúcej vody;
Na termálnej - vysokotlakovej a teplotnej pare.
5. Učiteľ predvedie funkčný model elektrárne.
Obsah ukážkového zážitku:
Kladku vodnej turbíny spojíme pomocou gumeného pásu s remenicou generátora. Generátor zatvoríme pred žiarovkou s nízkym napätím 3,5 V. Dodávame vodu z kohútika do turbíny. Rotácia turbíny sa prenáša na generátor. Pozorujeme žiaru žiarovky.
Žiaci by mali dospieť k záveru: že mechanická energia vody (pary) sa premení na mechanickú energiu rotora, ktorá sa zase premení na elektrickú energiu!
6. Fotografie priemyselných podnikov sa premietajú na obrazovku.
Upevnenie vedomostí získaných na hodine.
1) Otázky:
Aký elektrický prúd sa nazýva striedavý?ZOakú jednoduchú skúsenosť môžete získať?
Kde sa používa striedavý elektrický prúd?
Na akom fenoméne je dnes založená prevádzka najrozšírenejších alternátorov?
Povedzte nám o zariadení a princípe činnosti priemyselného generátora.
Čo poháňa rotor generátora v tepelnej elektrárni? vo vodnej elektrárni?
Aká je štandardná frekvencia priemyselného prúdu používaná v Rusku a mnohých ďalších krajinách?
2) Riešenie problému:
Volžskaja HPP V A. Lenin bol postavený v rokoch 1950-1957, má výtlak 30 metrov (výškový rozdiel medzi horným a dolným tokom) a elektrický výkon 2300 MW.
Odhadnite spotrebu vody za sekundu.
Dané: Riešenie:
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
Počet metrov kubických padajúcich z priehrady každú sekundu
Odpoveď: Ep \u003d 300 kJ, ≈
ρ \u003d 103 kg / m3
P \u003d 2,3 109 Ž
E p -? n \u003d \u003d?
Zhrnutie.
Učiteľ zhrnie hodinu, známkuje študentov, komentuje každú odpoveď a známku.
Domáca úloha:
Základný materiál § 50. Cvičenie. 40 (2), s. 168.
Dodatočný materiál: pripraviť správy na tému „Tepelné elektrárne Togliatti“ a „Problémy životného prostredia spojené s prevádzkou tepelných a vodných elektrární“.
Sekcie: Fyzika
Typ hodiny - formovanie nových poznatkov.
Vybavenie:
- tabuľka "Princíp činnosti alternátora",
- videoklip „AC verzus DC“,
- alternátorový model.
Účel lekcie:
- študovať zariadenie a princíp činnosti alternátora, definíciu striedavého prúdu, parametre charakterizujúce prúd (amplitúdu, periódu, frekvenciu, fázu), formovať schopnosť určovať parametre striedavého prúdu analytickou a grafickou metódou;
- rozvíjať schopnosť analyzovať a klasifikovať prijaté informácie, používať príručky.
Počas vyučovania
1. Organizácia času.
2. Aktualizácia základných vedomostí. (Snímky 1,2)
1. Vodič je v elektrickom poli. Ako sa v ňom pohybujú bezplatné elektrické náboje?
A. Oscilovať
B. Chaotické
B. Usporiadaný
2. Aký je prijatý smer elektrického prúdu?
A. Smer usporiadaného pohybu kladne nabitých častíc.
B. Smer usporiadaného pohybu záporne nabitých častíc.
C. Nie je možné poskytnúť jednoznačnú odpoveď.
3. Aká je úloha zdroja prúdu v elektrickom obvode?
A. Vytvára nabité častice.
B. Vytvára a udržiava potenciálny rozdiel v elektrickom obvode.
B. Oddeľuje kladné a záporné náboje.
4. Vo vodiči nie je žiadne elektrické pole. Ako sa v ňom pohybujú bezplatné elektrické náboje?
A. Urobte kmitavý pohyb.
B. Chaotické.
B. Usporiadaný.
5. Aké sily spôsobujú oddelenie náboja v zdroji prúdu?
A. Coulombove odpudivé sily.
B. Vonkajšie (neelektrické) sily.
C. Coulombove odpudivé sily a vonkajšie (neelektrické) sily.
3. Oznámenie účelu a plánu lekcie.
Opakovali sme materiál o jednosmernom elektrickom prúde a teraz budeme študovať striedavý elektrický prúd. (Snímky 3.4)
vedieť:
- detekcia striedavého prúdu
- aC parametre (amplitúda, perióda, frekvencia, fáza)
- metóda získavania striedavého prúdu
byť schopný:
- určiť parametre striedavého prúdu
- zakreslite podľa tabuľky a prečítajte graf striedavého prúdu
4. Učenie sa nového materiálu.
Do konca 19. storočia sa používali iba zdroje jednosmerného prúdu - chemické prvky a generátory. To obmedzovalo schopnosť prenášať elektrickú energiu na veľké vzdialenosti. Problém bol vyriešený použitím striedavého prúdu a transformátorov.
(Snímky 5.6)
Striedavý prúd Je prúd, ktorého zmena veľkosti a smeru sa periodicky opakuje v pravidelných intervaloch a ktorý sa vyznačuje amplitúda, perióda, frekvencia, fáza.
Amplitúda- maximálna hodnota fyzikálnej veličiny. (Označuje sa veľkými písmenami s indexom m: Im, Um, Em
Obdobie - čas, počas ktorého striedavý prúd vykoná celý cyklus svojich zmien. T - obdobie, s.
FrekvenciaJe počet období za sekundu. f - frekvencia, Hz.
f \u003d 50 Hz - priemyselná frekvencia striedavého prúdu v Rusku.
Je to zaujímavé. (Snímka 7).
(Správa študentov o výbere priemyselnej frekvencie v iných krajinách).
Zvážme príklady parametrov striedavého prúdu. (Snímka 8)
| Fyzikálne veličiny | Hodnoty amplitúdy | Skutočné hodnoty | Okamžité hodnoty |
| Sila prúdu, A | Im - prúd | Id \u003d | i \u003d Im sin (t + 0), i \u003d 5in (2f t + 0) \u003d 5in (250t + 0) \u003d 5 sín (100 t + 0, A |
| Napätie, V | Hm - napätie | Uд \u003d | U \u003d Umsin (t + 0) \u003d 50t + 0) \u003d 380 (100 t + 0), V |
| EMF, V | m - E DS | d \u003d d \u003d | \u003d hriech (t + 0) \u003d 12in (250t + 0) \u003d 12 (100t + 0), V |
Príjem (generovanie) striedavého prúdu.
(Snímky 9,10)
Česť vytvárania alternátorov, ktoré spôsobili revolúciu v elektrotechnike, patrí Srbovi N. Teslovi a ruskému inžinierovi M.O. Dolivo-Dobrovolsky.
Prevádzka alternátora je založená na fenoméne elektromagnetickej indukcie (EMI).
Alternátorové zariadenie. (Snímka 11)
- Statorové vinutie s veľkým počtom závitov umiestnené v jeho štrbinách. Je v ňom indukovaný EMF.
- Rám, vo vnútri ktorého sú umiestnené stator a rotor.
- Rotor (rotujúca časť generátora) vytvára magnetické pole z jednosmerného elektrického stroja.
- Stator je tvorený samostatnými doskami na zníženie ohrevu vírivými prúdmi. Dosky sú vyrobené z elektrickej ocele.
- Svorkovnica na ráme pre odľahčenie napätia.
Pri rovnomernom otáčaní rotora sa vo vinutí statora indukuje EMF:
e \u003d E sin t \u003d BSN sin 2nt,
kde e \u003d BSN je maximálna hodnota EMF; n je počet otáčok rotora za sekundu; N je počet závitov vinutia statora.
Generované napätie v priemyselných generátoroch je V.
Keď sa rám otáča v magnetickom poli, magnetický tok sa mení. V rámci sa indukuje EMF s variabilnou indukciou. Ak je obvod uzavretý, potom vznikne indukčný prúd, ktorý sa neustále mení vo veľkosti a cez 1/2 T - v smere.
Nútené elektrické oscilácie, ktoré vznikajú v obvodoch pri pôsobení napätia, sa uskutočňujú podľa sínusového zákona u \u003d sint alebo u \u003d cena. ...
Alternátor . Generátor prúdu - zariadenie, ktoré premieňa mechanickú energiu na elektrickú.Hlavné časti generátora:
- Induktor je zariadenie, ktoré vytvára MP. Kotva je vinutie, v ktorom je indukovaný EMF. Krúžky s kefami sú zariadenie, ktoré odstraňuje indukčný prúd z rotujúcich častí alebo dodáva napájací prúd s elektromagnetom.
Transformátor.
Transformátory prvýkrát použil v roku 1878 ruský vedec P.N. Yablochkov na napájanie "" elektrických sviečok ", ktoré vynašiel - v tom čase nový zdroj svetla. Myšlienka P.N. Yablochkova bola vyvinutá zamestnancom Moskovskej univerzity I.F. Usagin, ktorý navrhol vylepšený transformátor. (Ukážka skladacieho univerzálneho transformátora). Pomocou skladacieho univerzálneho transformátora považujeme transformačné zariadenie.Transformátor pozostáva z uzavretého jadra, na ktoré sú navlečené dve (niekedy viac) cievky s drôtovými vinutiami. Jedno z vinutí, nazývané primárne, je pripojené k zdroju striedavého napätia. Druhé vinutie, ku ktorému je pripojený "náklad", to znamená zariadenia a zariadenia, ktoré spotrebúvajú elektrickú energiu, sa nazýva sekundárne.Nakreslite do notebooku schému transformačného zariadenia, jeho symbol (tablet)
Pôsobenie transformátora je založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie. Pri prechode striedavého prúdu cez primárne vinutie sa v jadre objaví striedavý magnetický tok, ktorý budí indukčný EMF v každom vinutí. Oceľové jadro transformátora koncentruje magnetické pole tak, že magnetický tok existuje iba vo vnútri jadra a je rovnaký vo všetkých jeho častiach.V primárnom vinutí sn 1 otáčkach, celkový EMF indukcie e 1 sa rovná n 1 e. V sekundárnom vinutí je celkový EMF e 2
rovná san 2
e, preto Aktívny odpor vinutí transformátora je zvyčajne malý a možno ho zanedbať. V tomto prípade je modul napätia na svorkách cievky približne rovnaký ako indukčný EMF, čo znamená:, Okamžité hodnoty EMF e 1
a napr 2
zmena fázy (súčasne dosiahnuť maximum a súčasne prejsť nulou.) Preto pomer možno nahradiť: 
Hodnota k nazývaný transformačný pomer. Kedy k \u003e 1, - transformátor - zostupný. Vidlička
Záver o účele transformátora
- Najdôležitejšou aplikáciou transformátora je prenos elektrickej energie na veľké vzdialenosti. Transformátor nachádza veľké praktické uplatnenie v elektrickom zváraní. Tvorba dvoch protiľahlých magnetických tokov v jadre plne zaťaženého transformátora predstavuje základ pre moderný elektrický zvon pre domácnosť. V rádiotechnike na znižovanie napätia (výkonové transformátory).
Otázka:
1. Aký elektrický prúd sa nazýva striedavý?
1) Elektrický prúd, periodicky sa meniaci v absolútnej hodnote a smere
2) Elektrický prúd, periodicky sa meniaci v priebehu času
3) Elektrický prúd, pravidelne sa meniaci v absolútnej hodnote
4) Elektrický prúd, periodicky sa meniaci v čase v smere
2. Kde sa používa striedavý elektrický prúd?
1) v domoch. 2) apartmány. 3) vo výrobe. 4) na automobiloch.
5) bicykle.
3. Prečo sa alternátory nazývajú indukčné?
1) ich pôsobenie je založené na fenoméne elektrického prúdu
2) ich pôsobenie je založené na magnetickom pôsobení
3) ich pôsobenie je založené na fenoméne elektromagnetickej indukcie
4) ich pôsobenie je založené na fenoméne permanentného magnetu:
4. Z čoho sa skladá elektromechanický indukčný generátor?
1) generátor. 2) posteľ. 3) stator.
4) rotor. 5) polkrúžky. 6) kefy.
5. Aká časť indukčného generátora je pohyblivá?
1) stator. 2) rotor. 3) kefy. 4) navíjanie.
6. Aká časť indukčného generátora nie je pohyblivá?
1) navíjanie. 2) rotor. 3) stator.
7. Ako sa otáča rotor generátora v tepelných elektrárňach?
1) voda. 2) para zo spáleného paliva. 3) benzín. 4) petrolej.
8. Čo poháňa rotor generátora vo vodnej elektrárni?
1) trajekt. 2) voda. 3) petrolej. 4) kladivo.
9. Aká je štandardná frekvencia striedavého prúdu?
1) 65 Hz. 2) 55 Hz. 3) 40 Hz. 4) 50 Hz. 5) 70 Hz.
10. Aké sú prvky transformátora?
1) jadro. 2) jadro. 3) primárne vinutie.
4) sekundárne vinutie. 5) navíjanie drôtu.
11. Na čo slúži transformátor?
1) Transformátor je navrhnutý na zvýšenie alebo zníženie striedavého napätia a prúdu
2) Transformátor je navrhnutý na zvýšenie alebo zníženie striedavého napätia
3) Transformátor je navrhnutý na zvýšenie alebo zníženie prúdu
4) Transformátor je navrhnutý tak, aby znižoval striedavé napätie a prúd
5) Transformátor je navrhnutý na zvýšenie napätia a prúdu
12. Koľko typov transformátorov je?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. Na ktoré vinutie transformátora je pripojený striedavý prúd?
1) k primárnemu. 2) na sekundárne. 3) na primárne a sekundárne.
14. Aký fyzikálny zákon možno použiť na určenie straty elektriny v prenosových vedeniach?
1) Jouleov zákon. 2) Joule-Lenzov zákon. 3) Lenzov zákon.
4) Pascalov zákon. 5) Newtonov zákon.
15. Kto vynašiel transformátor?
1) Lebedev. 2) Timiryazev. 3) Jablká. 4) Pascal.
