Урок "Трансформатор"
план-конспект урока по физике (11 класс) по теме

Урок «Трансформатор»

Тема:  « Трансформатор, его устройство и принцип действия».

Цель:

1. Изучение трансформатора, его устройства и принципа действия;
2. Формирование умений переносить в новую ситуацию, развитие умений анализировать;
3. Заинтересовать учащихся профессиональной ориентацией изучаемого материала;
4. Показать практическую значимость знаний данной темы;
5. Продолжить воспитание гордости за ученых своего Отечества.

Оборудование: трансформатор разборный, универсальный, плоская катушка замкнутая на лампочку, лампа накаливания на подставке на  220В и на 6В, провода соединительные, спираль из 5 витков, 2 гвоздя, таблица «Трансформатор», учебник электронное издание «Физика».

ТСО: интерактивная доска.

I. Актуализация  урока.

1.Ребята, сегодня опроса  д / з не будет, но по ходу урока я буду опираться именно на те знания, которые вы получили в этой теме. Я вас прошу, будьте активными, внимательными и покажите свои знания.

     Очень часто на практике приходиться различными приборами, аппаратурой, рассчитанными на различные напряжения. Даже в одном и том же электрическом аппарате необходимо бывает применение различных напряжений тока. Например, для питания ламп в радиоприемнике и телевизорах требуется несколько сот вольт. А в сети, как вы знаете напряжение  220В. Как же быть? Не знаете ли вы приборов, устройств, при помощи которых можно менять напряжение?

1.Слушаю предположение и объявляю тему урока.( Тема на доске).

2.Чтобы понять принцип действия трансформатора нам необходимо вспомнить явление электромагнитной индукции.

1. Суть явления  э/ магнитной индукции.
2. Закон  э/ магнитной индукции        

II. Формирование новых знаний.

1.Устройство трансформатора по модели и проектирую схему через Лектор, там же условное обозначение.

2. Слушаем реферат « О смелой мысли » для того, чтобы при каких условиях и кем был изобретен трансформатор ( сообщение дается по ходу заранее). Во время рассказа демонстрация портрета П.Н. Яблочкова через интерактивную доску.

3.Как видно из сообщения, задача заключалась в том, что нужно было «дробить» электричество и эта задача была решена при помощи трансформатора.

4.Демонстрация 1:  опыт с плоским кольцом с низковольтной лампой и прошу объяснить данный опыт.

Объяснение:  изменяющийся во времени ток создает изменяющиеся магнитное поле, а в переменное магнитное поле в свою очередь создает вихревое электрическое поле, которое действуя на электроны, приводит их в движении, поэтому низковольтная лампа горит. Обращаю внимание на то, что напряжение на зажимах низковольтной лампы не равно напряжению на зажимах первичной катушки. Здесь же приближая и удаляя лампочку от  сердечника обращаю на неоднородную яркость. Что нужно делать, чтобы яркость была стабильной, т.е. подвожу к мысли о необходимости замкнутого сердечника.

5.Опишем количественно то, что сейчас наблюдали:

e= -’ , если   ∮=∮m cos t

e= - (∮m coswt)’=∮ m  sin t

Em=∮m×  -  амплитуда эдс в одном витке. В первичной обмотке число витков n1  и полная эдс индукции  e1=n1e

а во вторичной обмотке e2=n2e , отсюда  следует

6. Холостой ход.

Если вторичная обмотка разомкнута, ток в ней не течет, первичную обмотку можно рассматривать, как чисто индуктивное сопротивление R0

  *  l1 и  l2  меняются синфразно, поэтому их можно заменить действующими значениями

     и учитывая (*)  -=  K

K- коэффициент трансформации, К>1 пониж., К<1 повыш.

Демонстрация 2.  Как U зависит от  N

Низковольтная лампа, замкнутая на катушке с большим числом витков.

7. Режим нагрузка.

Рассмотрим случай, что в цепь вторичной обмотки соединена чисто активное сопротивление.  Если R велико, по сравнению с индуктивным сопротивлением, то  i2  меняется синфазно с  e2.  По правилу Ленца магнитный поток, создаваемый током  i2  должен уменьшать изменение магнитного потока созданного i1 , т.е. ∮(t),  а это, при неизменной частоте означает, должна уменьшатся (∮m) амплитуда результирующего магнитного потока. Но уменьшение  ∮m  в свою очередь уменьшил бы эдс индукции в первичной обмотке, однако, это невозможно, т.к.  , поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. P=JU

8. Выполнение закона с сохранением энергии.

U1J1=U2J2                                      P1=P2

   -- это значит, если мы увеличиваем силу тока, то напряжение уменьшается и наоборот.

Повышающий трансформатор на электростанциях используется для :

1. Увеличение  J в линиях электропередач;
2. Увеличение частоты передаваемого U;
3. Уменьшение частоты передаваемого U;
4. Уменьшение доли потерянной энергии на линии электропередач.

Демонстрация 3: даем от сети  - 220В получаем -  6В и даем  - 6В получаем  - 220В.

Вопрос:  Как вы думаете, можно ли увеличивать  сколько угодно? т.е. подвожу к выводу: P1=P2

Демонстрация 4: на короткое замыкание.

Демонстрация 5: трансформатор как сварочный аппарат( сварка гвоздей).

9. О потере энергии: суммарная потеря энергии 2 -3 %, т.е. КПД трансформатора может достичь 97 – 98%. А потери 2 – 3 % получаются из – за токов Фуко.

Демонстрация 6:  нагревание кольца и уменьшение потерь на сердечниках, показываю устройство сердечника, путем охлаждения. Таблица «Трансформатор» - способ охлаждения  9 через интерактивную доску).

10. Применение трансформаторов.

11. Профориетационная информация: в этом году вы заканчиваете школу. Возможно кто – то из вас выберет себе профессию электрика, механика, радио – телемастера, программиста, электросварщика и т.д. Применение этого прибора вы найдете во всех перечисленных областях.

V.Домашнее задание: & 24, анализировать рис.58, Упр.3 ( 4,5).