Трансформатор. Передача электроэнергии на расстояние - ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ - Поурочные разработки по физике к учебнику С. В. Громова - Физика - Поурочные планы к учебникам Г. Я. Мякишева, С. В. Громова и В. Л. Касьянова 10 класс - разработки уроков - авторские уроки - план-конспект урока

Цель: показать способы передачи электроэнергии, познакомить с трансформатором.

Ход урока

I. Повторение. Беседа

1. Что такое автоколебания?

2. Опишите принцип действия лампового генератора.

3. Начертите схему генератора на транзисторе.

4. Перечислите основные элементы автоколебания системы.

5. Какие детали лампового генератора им соответствуют?

II. Изучение нового материала

ЭДС мощных генераторов электростанций довольно велика. Между тем, на практике чаще всего нужно не слишком высокое напряжение. Преобразование переменного тока, при котором напряжение увеличивается или уменьшается в несколько раз, практически без потерь мощности, осуществляется с помощью трансформатора.

Он состоит из замкнутого стального сердечника, собранного из пластин, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками. Одна называется первичной, подключается к источнику переменного напряжения. Вторую обмотку, к которой присоединяют «нагрузку» (приборы), называют вторичной.

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.

- амплитуда ЭДС в одном витке. Полная ЭДС в первичной обмотке N₁e₁. Во второй - N₂e₂.

k - коэффициент трансформации.

Если k > 1, трансформатор понижающий. Если k < 1, трансформатор повышающий.

Если вторая обмотка замкнута на нагрузку, в ней появляется переменный ток. Мощность в первичной будет приблизительно равна мощности во вторичной:

Повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока и наоборот.

Существующие в трансформаторе незначительные потери энергии (2-9%) обусловлены перемагничиванием сердечника, выделением тепла в обмотках и сердечнике.

III. Закрепление изученного

1. Что называют трансформатором?

2. На каком явлении основан принцип его действия?

3. Опишите устройство трансформатора.

4. Что называют коэффициентом трансформации?

IV. Самостоятельная работа

Вариант 1

1. В колебательный контур включен конденсатор емкостью 200 мФ. Какую индуктивность нужно включить в контур, чтобы получить в нем электрические колебания частот 400 кГц?

2. К зажимам генератора подсоединен конденсатор емкостью 0,1 мкФ. Определить амплитуду колебаний напряжения на зажимах конденсатора, если сила тока равна 1,6 А, период колебаний равен 0,2 мс.

3. В колебательном контуре индуктивность катушки равна 0,2 Гц, а амплитуда колебаний силы тока равна 40 мА. Найти энергию электрического поля конденсатора и магнитного поля катушки в тот момент, когда мгновенное значение силы тока в 2 раза меньше амплитудного значения.

4. (дополнительная). Трансформатор с коэффициентом трансформации, равным 10, понижает напряжение с 10 кВ до 800 В, при этом во вторичной обмотке идет ток силой 2 А. Определите сопротивление вторичной обмотки. (Потерями энергии пренебречь.)

Вариант 2

1. Сила тока изменяется по закону Определите амплитуду колебаний силы тока, действующее значение силы тока, циклическую и линейную частоту колебаний, период, фазу и начальную фазу колебаний.

2. Конденсатор включен в цепь переменного тока с частотой 50 Гц. Напряжение в сети равно 220 В. Сила тока в цепи равна 2,5 А. Какова емкость конденсатора?

3. Найдите отношение энергии магнитного поля к энергии электрического поля для момента времени Т/8, считая, что процессы происходят в идеальном колебательном контуре.

4. (дополнительная). Сила тока в первичной обмотке трансформатора равна 0,5 А, напряжение на ее концах равно 220 В. Какова сила тока во вторичной обмотке трансформатора, если напряжение во вторичной равно 12 В, а КПД трансформатора равно 87%.

Ответы:

Вариант 1: 1. 0,8 Гц. 2. 700 В. 3. 120 мкДж; 40 мкДж. 4. 100 Ом.

Вариант 2: 1. 3 А; 2,13 А; 100 п; 50 Гц; 0,02 с; 100 πt + π/3. 2. 36 мкФ. 3. 1:1. 4. 8 А.

Оценки ставятся: «3» - за решение одной задачи; «4» - двух задач; «5» - трех задач.

Домашнее задание

П. 95, задачи 443-444.