Урок физики в 11 классе

Урок физики в 11 классе. Тема урока: §2.10. §2.11. Трансформаторы.
Производство и использование электрической энергии.
Цели урока: образовательная – объяснить функцию трансформатора при
передаче на расстоянии электрического тока без потери энергии;
развивающая – развивать навыки логического мышления,
самоконтроль и взаимоконтроль;
воспитательная – побудить интерес к изучению физики,
воспитать бережное отношение к электроэнергии.
Тип урока объяснение нового материала.
Форма урока традиционная
Методы урока репродуктивный, частично- поисковый, метод
самостоятельного анализа, объяснительно- иллюстративный.
Оборудование плакат, слайд- схемы, тесты, карточки, физические приборы.
План урока:
Оргмомент. Проверка готовности учащихся к уроку, сообщение темы и
целей урока.
II. Опрос ДЗ
1. Теоретический опрос по теме «Генератор переменного тока»
2. Работа по карточкам.
3. Выполнение самостоятельной работы (тест)
III. Объяснение нового материала
1. Вступительное слово учителя
2. Объяснение учителем новой темы
«Трансформаторы. Производство и использование электрической энергии»
IV. Закрепление изученного
1. Решение задач.
2. Выводы по новой теме.
V. Обобщение
Теоретический опрос по теме «Трансформаторы. Производство
и использование электрической энергии».
VI. Домашнее задание §2.10. §2.11
VII. Выставление оценок и комментирование.
I.
Урок физики в 11 классе.Тема урока: §2.10. §2.11. Трансформаторы.
Производство и использование электрической энергии.
Цели урока: образовательная – объяснить функцию трансформатора при
передаче на расстоянии электрического тока без потери энергии;
развивающая – развивать навыки логического мышления,
самоконтроль и взаимоконтроль;
воспитательная – побудить интерес к изучению физики,
воспитать бережное отношение к электроэнергии.
Тип урока объяснение нового материала.
Форма урока традиционная
Методы урока репродуктивный, частично- поисковый, метод
самостоятельного анализа, объяснительно- иллюстративный.
Оборудование плакат, слайд- схемы, тесты, карточки, физические приборы.
План урока:
I. Оргмомент. Проверка готовности учащихся к уроку, сообщение темы и
целей урока.
II. Опрос ДЗ
1. Теоретический опрос по теме «Генератор переменного тока»
2. Работа по карточкам.
3. Выполнение самостоятельной работы (тест)
III. Объяснение нового материала
1. Вступительное слово учителя
2. Объяснение учителем новой темы
«Трансформаторы. Производство и использование электрической энергии»
1. Каким преимуществом обладает переменный ток посравнениюс постоянным?
2. На каком принципе основана работа генераторов переменного тока?
Электрический ток никогда не получил бы такого широкого применения, если
его нельзя было преобразовывать почти без потери энергии.
ЭДС мощных генераторов электростанций довольно велика. При высоком
напряжении переменный ток передается на большие расстояния с малыми
потерями, но для использования в промышленных предприятиях, транспорте, в
быту необходимо понижение напряжения. Повышение и понижение напряжения
переменного тока осуществляются трансформаторами.
Трансформатор был изобретен в 1878г. русским ученым П.Н. Яблочковым.
Трансформатор состоит из замкнутого стального сердечного из пластин, на
который надеты две катушки с проволочными обмотками.
Одна из катушек, концы которой подключаются к источнику переменного
тока напряжения, называется первичной катушкой (обмоткой). Другая
обмотка, к которой присоединяют нагрузку, т.е. приборы и устройства,
потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Условное обозначение
трансформатора приведено на рисунке.
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 каждом витке одинаково. Согласно закону Фарадея оно
определяется
Где
- производная потока магнитной индукции по времени. Если
Следовательно,
е если
- амплитуда ЭДС в одном витке тo
Если число витков в первичной катушке , а ЭДС самоиндукции в одном
витке равно е, то мгновенное значение ЭДС самоиндукции в первичной
катушке
вторичную катушку пронизывает тот же самый магнитный поток, который
проходит через первичную катушку. При изменениях магнитного потока в
каждом ее витке возникает ЭДС индукции. Если число витков провода
вторичной катушки , то мгновенно значение ЭДС в ней равно
.
Отсюда следует,
Активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно
пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки
приблизительно равен модулю ЭДС индукции
При разомкнутой вторичной обмотке трансформатора ток в ней не течет, и
имеет место соотношение
Мгновенные значения ЭДС
выражения 1 следует
и
изменяются одновременно. Поэтому из
Величина к называется коэффициентом трансформации. При к>1
трансформатор является понижающим, а при к<1- повышающим.
При подключении потребляющую электроэнергию к концам вторичной
катушки во вторичной обмотке возникает переменный ток. Мощность тока в
первичной и вторичной цепях, если пренебречь потерями, одинакова.
U1 I1=U2 I2отсюда U1/U2=I2/I1
Это значит,что повышая с помощью трансформатора напряжение в
несколько раз, во столько раз уменьшаем силу тока.
Потребители электроэнергии имеются повсюду. Электроэнергию не удается
консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же
после получения, поэтому возникает необходимость в передаче
электроэнергии на большие расстояние. Электрический ток нагревает
провода линий электропередачи. В соответствии с законом Джоуля – Ленца
энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой
Q=I2Rt
где R- сопротивление линии. Так как мощность тока пропорциональна
произведению силы тока, на напряжение, то для сохранения передаваемой
мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее
линия передачи, тем выгоднее использовать более высокие напряжения.
Поэтому
на
крупных
электростанциях
ставят
повышающие
трансформаторы. Трансформаторы увеличивает напряжение в линии во
столько раз, во сколько уменьшает силу тока.
Дляиспользование электроэнергии напряжение на концах надо понизить.
Это достигается с помощью понижающих трансформаторов. Понижение
напряжение и соответственно увеличение силы тока происходят несколько
этапов.
При очень высоком напряжении между проводами начинается разряд,
приводящий к потерям энергии.
Производится электроэнергия на электрических станциях с помощью
электромеханических индукционных генераторов. Существует два типа
электростанции: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти
электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.
На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь,
газ, нефть, мазут. Роторы электрических генераторов приводятся во
вращения паровыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания.
Наиболее экономичными являются тепловые паротурбинные электростанции
ТЭС. В турбине кинетическая энергия струи пара передается ротору. Вал
Турбины соединен с валом генератора.
Тепловые электростанции (ТЭЦ)- позволяют значительную часть энергии
отработанного пара использовать на промышленных предприятиях.
На гидроэлектростанциях (ТЭС)
используется для вращения роторов
генераторов потенциальная энергия воды.
Роторы электрических
генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами7
Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровни воды
( напора) и от массы воды , приходящей через турбину в секунду.
Главным потребителем электроэнергии является промышленность, так же
транспорт, железнодорожные линии. Все деревни и села получают
электроэнергию для производственных и бытовых нужд.
IV. Закрепление изученного.
Решение задач Р-976,977,978.
V .Обобщение.
Опыт.
Низкий КПД школьного трансформатора объясняется плохим качеством
применяемой трансформаторной стали, плохой изоляцией между
пластинами.
Действие
трансформатора
основано
на
явлении
электромагнитной индукции. Чтоб это показать, на незамкнутый сердечник
универсального трансформатора надевают катушку. 120-220 одну из катушек
включают в сеть, на свободную часть сердечника надевают плоскую
катушку, замкнутую на лампу. Когда катушку опускают вниз, лампа горит
ярче, потому что катушка охватывает весь переменный поток. Перемешенная
катушки вверх все большая часть магнитного потокарассеивается и
охваченная катушкой уменьшается накал лампы, ослабевает. Обе катушки
электрически изолированы друг от друга, связаны только переменным
магнитным полем; переменный ток в первичной катушке создает
переменный магнитный поток в сердечнике. Вокруг последнего образуется
переменные вихревое электрическое поле, которое и является причиной
возникновения переменного тока во вторичной катушке, когда она замкнута.
1. Как изменится ЭДС на вторичной обмотке трансформатора, если
увеличит число витков на первичной?
а) увеличится
б) уменьшится
в) не изменится.
2. Как преобразуют ток для передачи по линиям
а) увеличивают напряжение
б) увеличивают ток
в) охлаждают
г) иной ответ.
VI. Постановка домашнее задание: §2.10, §2.11
VII. Выставление оценок и комментирование.