Пошук по сайту


Урок засвоєння нових знань

Урок засвоєння нових знань

«Погоджено»

Заступник директора з НР

___________ Тибель Г.Я.

Трансформатор. Виробництво, передача

та використання енергії електричного струму.


Розглянуто і схвалено на засіданні

методкомісії викладачів природничо-

математичної та загально технічної підготовки

Протокол № від р

Голова методкомісії О.С.Ткачук

Підготувала викладач фізики

________ Р. О. Оранюк

Львів 2012

Мета уроку: організувати діяльність учнів з вивчення будови, принципу дії

та призначення трансформатора , ознайомити учнів із способом

передавання електроенергії на великі відстані з мінімальними

втратами;

розвивати науковий стиль мислення та творчу активність учнів;

виховувати політехнічний світогляд та формувати екологічну культуру особистості.

Тип уроку: урок засвоєння нових знань

Міжпредметні зв’язки : математика, історія, електротехніка, інформатика, географія, екологія.

Обладнання: трансформатори, роздатковий матеріал, мультимедійні

презентації, мультимедійний проектор.

Очікувані результати:

учні знатимуть:

1) будову та принцип дії трансформатора;

2) фізичні характеристики трансформатора;

3) практичне застосування трансформаторів.

учні вмітимуть :

1)застосовувати знання про трансформатори на практиці;

2) досліджувати екологічні проблеми , пов’язані з виробництвом, передачею та споживанням електричної енергії.
Методи проведення уроку:
за джерелом знань: словесний, наочний, практичний.
за характером пізнавальної діяльності: пояснювально-ілюстративний,

частково-пошуковий.

Наука в наші дні захоплює більше ,

ніж будь-які романи.

Ромен Роллан


Хід уроку
І. Організаційний момент.

ІІ. Актуалізація опорних знань та життєвого досвіду учнів.

  • Фронтальне опитування :

  1. Який струм протікає в електромережі ? І як він називається ?

  2. Який струм називають змінним ?

  3. Який прилад цей струм виробляє ?

  4. На якому явищі ґрунтується дія генератора змінного струму ?

  5. Де виробляють змінний струм ?

6) Які типи електричних станцій ви знаєте ?

7) Які нетрадиційні способи вироблення електроенергії вам відомі?


  • Перевірка домашнього завдання:

Презентація проекту №1 «Виробництво електроенергії в Україні»

Учень 1

Сучасний розвиток суспільства нерозривно пов'язаний зі зростанням темпів виробництва енергії. На сьогодні 6 млрд людей на Землі споживають більше 12 млрд кВт енергії за рік, тобто в середньому 2млрд кВт на людину . Тому темпи зростання виробництва енергії перевищують нині темпи приросту населення на Землі.

На сьогодні Україна є однією з країн світу, де енергія використовується найменш ефективно. Енергетика України складається з 15 ТЕС, 5АЕС, 8 ГЕС та нетрадиційних джерел енергії, а саме 78 малих ГЕС, 27 СЕС, 13 ВЕС, 2 біоенергетичних станцій.

ТЕС виробляють — 48% енергії, АЕС—33%,ГЕС—12%, а решту –7% альтернативні джерела енергії.

Які ж переваги та недоліки кожної з них ?

Теплові ЕС. ККД ТЕС складає 35-55%.

Переваги:

1) дешеві у будівництві;

2) близьке розташування біля споживача

3) різні види органічного палива (вугілля, нафту , газ)

4) виробляють тепло для опалення міст

Недоліки:

1) хімічне забруднення повітря (карбон (ІV) оксид, сполуки Нітрогену, свинцю)

2) згорає кисень, виділяється вуглекислий газ, що веде до «парникового ефекту»

3) кислотні дощі

4) сильне теплове забруднення води

5) невідновне пальне

6)шумове забруднення навколишнього середовища

ТЕС ,що працюють на вугіллі, викидають в атмосферу більше радіоактивних речовин, ніж АЕС тієї ж потужності. Високий ризик для життя людини становить видобування кам’яного вугілля у шахтах.

Атомні ЕС. ККД АЕС складає 30%

Переваги:

  1. великі запаси пального

  2. Немає хімічних забруднювачів

Недоліки:

  1. проблема утилізації ядерних відходів

  2. загроза вибуху

  3. теплове забруднення води

Гідро ЕС.ККД ГЕС складає 95%

Переваги :

  1. дешева енергія

  2. відтворюване джерело

  3. не забруднюють повітря

Недоліки :

  1. затоплення земель

  2. зменшення вмісту кисню, що протікає через греблю

  3. зниження швидкості руху річок, цвітіння води

  4. заболочування , розмивання берегів

  5. скорочення кількості риби

Учень 2

В умовах складної екологічної ситуації на Землі , перед усіма країнами світу постає завдання пошуку та запровадження нетрадиційних відновлювальних джерел енергії. Ця стратегія, розроблена Національною академією наук і Міністерством палива та енергетики України базується на проекті « Енергетична стратегія України на період до 2030року». Основні напрямки розвитку відновних джерел енергії вбачаються у використанні енергії вітру, Сонця, біоенергії, геотермальної енергії.

Вітрові ЕС. ККД ВЕС 10%.

Популярність її використання швидко зростає. Відомо , що першу в світі вітрову електростанцію потужністю 100кВт було споруджено в Криму, біля Севастополя в 1931 р. за проектом Юрія Кондратюка. На сьогоднішній день в Україні 13 ВЕС.

Переваги :

  • екологічно чисте відновлювальне джерело

Недоліки :

  1. шумові забруднення

  2. велика площа

  3. нестабільність роботи


Сонячні ЕС

В недалекому майбутньому люди все більше будуть використовувати енергію Сонця. ККД СЕС 12%.

Переваги:

  • екологічно чисте відновлювальне джерело

Недоліки:

  1. висока собівартість будівництва

  2. велика площа

  3. мала густина

Сонячна ЕС збудована в Криму в м.Євпаторія .Зараз в деяких місцях світу є будинки із фотоелектричними дахами. В Україні теж є такі розробки. Прикладом є «будинок нуль енергії» у Львові , а також будинок у Києві.

Біоенергія

--вироблення енергії із відходів сільськогосподарської продукції. В перспективі біомаса в Україні здатна забезпечити 50% нетрадиційних джерел енергії.

Дякуємо за увагу!
ІІІ. Мотивація навчальної діяльності учнів. Повідомлення теми, мети уроку.

Споживачами електроенергії є підприємства, організації, великі та малі будинки, а виробляється електроенергія на електростанціях, тому виникає потреба передавати її від джерела до споживача на великі відстані. Як знизити втрати у лініях електропередач? Електрорушійна сила генераторів електростанцій велика. При передачі використовується напруга в сотні тисяч кіловольт. Але на практиці більшість споживачів потребують електроенергію напругою 220В, а в промисловості – 360В і 600В. Напругу потрібно постійно перетворювати. Отже перед нами два проблемні питання:

  1. Як передати енергію з найменшими втратами?

  2. Як перетворити напругу з високої на низьку і навпаки?



Запишіть тему уроку «Трансформатор. Виробництво, передача, та використання енергії електричного струму».

Сьогодні на уроці ми розглянемо такі питання:

1. Трансформатор та його будова

2. Фізичні основи роботи трансформатора

3. Коефіцієнт трансформації

4. ККД трансформатора

5. Застосування трансформатора

6. Виробництво, передача та використання енергії електричного струму
ІV . Організація діяльності учнів із засвоєння нової навчальної інформації.

  1. Трансформатор та його будова

    • Дослід

Прилади за допомогою яких здійснюється перетворення напруги змінного струму носять назву трансформаторів. Трансформатор (від лат. Transformo - перетворювати)

Трансформатор — це прилад для перетворення сили струму і напруги при незмінній частоті.

Дослід показує, що трансформатор зменшує напругу, але збільшує силу струму.


  • Презентація проекту №2 « Винахідники трансформатора»

У 1848 р. французький механік Г. Румкорф винайшов індукційну котушку. Вона стала прообразом трансформатора.

У 1876 – 1882 роках Павлом Миколайовичем Яблочковим, російським винахідником, була висунута і здійснена ідея трансформації електричного струму. Він вперше використав індукційну котушку в якості трансформатора з розімкненим сердечником для живлення декількох дугових ламп.

У 1882 р. російський електротехнік Іван Пилипович Усагін і український професор Київського університету М.О. Доліво-Добровольський створили трансформатор перетворювач електричного струму. Розробка силових трансформаторів дала можливість передавати електрику на далекі відстані.

У 1885 році угорські інженери М. Дері та О. Блат разом з К. Зіперновскім розробили трансформатори із замкнутим магнітопроводом. З'явилася система розподілу електроенергії.



  • Пояснення будови трансформатора.

Трансформатор складається осердя замкненої форми ,що виготовлене з м’якого феромагнетика, та двох обмоток, надітих на осердя . Первинна обмотка — з’єднана з джерелом змінної напруги, а вторинна обмотка приєднана до споживача . Осердя набирається з тонких ізольованих листів трансформаторної сталі для зменшення вихрових струмів , які б його розігрівали .
2. Фізичні основи роботи трансформатора

Мультимедійна презентація.

Принцип дії трансформатора засновано на явищі електромагнітної індукції. Під час проходження змінного струму в первинній обмотці в осерді виникає змінний магнітний потік, залізне осердя передає магнітний потік від первинної обмотки до вторинної і збуджує ЕРС самоіндукції у вторинній обмотці. Використовуючи закон ЕМІ запишемо:






Складемо відношення


  1. Коефіцієнт трансформації


Якщо коло вторинної обмотки розімкнене ,то таке явище називають холостим

ходом трансформатора ( I= 0 ). У цьому разі напруга на вторинній обмотці дорівнює ЕРС на вторинній обмотці

U2=2

а ЕРС на первинній приблизно рівна напрузі на первинній обмотці

U1=1

тому під час холостого ходу:

k – коефіцієнт трансформації
якщо k > 1, напруга U2 < U1 трансформатор є знижувальним

якщо k < 1, то U2 > U1 трансформатор є підвищувальним
Якщо до кола вторинної обмотки під єднати споживач струму , то трансформатор працюватиме під навантаженням . Струм, що появився у вторинній обмотці . створює свій магнітний потік, який за правилом Ленца прагне компенсувати зміни магнітного потоку в осерді. Це призводить до автоматичного збільшення сили струму в первинній обмотці. Збільшення сили струму у колі первинної обмотки відбувається за законом збереження енергії. Потужність у первинному колі близька до потужності у вторинному колі:



Висновок:

У скільки разів трансформатор зменшує напругу у стільки разів він збільшує силу струму.

Тому у понижувальних трансформаторах діаметр витків на вторинній обмотці більший ніж на первинній



оскільки




Розглянемо дослід
У знижувального трансформатора у колі низької напруги сила струму у вторинній обмотці у стільки разів більша за силу струму у первинній обмотці, у скільки разів напруга у вторинній обмотці менша за напругу у первинній. Це можна продемонструвати за допомогою такого трансформатора, у якого вторинна обмотка має лише п’ять товстих мідних витків ,з’єднаних між собою стальним стержнем. Напруга на кінцях обмотки дуже мала і тому до неї можна доторкнутися рукою, але сила струму настільки велика , що розплавляє стержень.


4. ККД трансформатора

Мультимедійна презентація.

– ККД трансформатора



5.Застосування трансформаторів
Презентація проекту №3 « Застосування трансформаторів »

Трансформатор перетворює напруги в низькі або високі з малими втратами енергії. Він є важливим елементом багатьох електроприладів, механізмів і пристроїв: зарядних пристроїв, радіоприймачів, телевізорів, підстанцій, електростанцій і т.п

Слайд 1. Силові трансформатори, встановлені на електростанціях

підстанціях, призначені для перетворення електроенергії з однієї напруги на іншу. Найбільшого поширення набули трифазні трансформатори .

Силові трансформатори є основними елементами систем електропостачання і використовуються у всіх галузях економіки, включаючи промисловість, житлово-комунальне і сільське господарство, окремі установи, організації, фірми.

Слайд 2. Вимірювальні трансформатори

Призначені для живлення електровимірювальних приладів, передавачі сигналу інформації вимірювальних приладів в установках змінного струму частоти 50 або 60 Гц .

Слайд 3. Зварювальні трансформатори --- для електрозварювання і електроплавлення.

Для зварювальних апаратів використовують знижувальні трансформатори. Для зварювання потрібні дуже сильні струми, і трансформатор зварювального апарата має усього єдиний вихідний виток.

Слайд 4. В медицині

Слайд 5. Випробувальні трансформатори.

Для випробування високовольтного електротехнічного обладнання

Слайд 6 Автотрансформатори

Автотрансформатори ручного регулювання напруги на виході

Слайд 7. Стабілізатори напруги

Незначні зміни на вході не дають значних змін на виході. Це дозволяє не порушувати режим роботи комп’ютерів, телевізорів і іншої техніки.

Отже ,як бачимо трансформатори невеликих потужностей (десятки ватт) використовуються головним чином в лабораторіях та побуті, вони мають також невеликі розміри ( наприклад у зарядових пристроях для мобільних телефонів використовують знижувальні трансформатори) , у радіотехніці, у всіх побутових електроприладах.

Багатьом доводилося мати справу з бобінами автомобіля. Бобіна – це підвищувальний трансформатор. Для створення іскри, що підпалює робочу суміш, потрібна висока напруга, яку ми й одержуємо від акумулятора автомобіля, попередньо перетворивши постійний струм акумулятора в змінний за допомогою переривача.

Розміри трансформаторів можуть бути різними від горошини до велетнів вагою в 500 тонн. Зменшення габаритів трансформаторів досягається за рахунок більш ефективного відведення тепла за допомогою вентиляторів, зовнішніх радіаторів, спеціальних насосів. В даний час функції трансформаторів можуть брати на себе напівпровідникові прилади. Однак трансформатори ще будуть виконувати свою службу досить тривалий час .



  1. Виробництво, передача та використання енергії електричного струму

Пояснення вчителя
Споживачі електроенергії є всюди, а виробляється вона порівняно в небагатьох місцях, тому виникає потреба передавати її на великі відстані .

Під час передавання електричного струму велика кількість електричної енергії йде на нагрівання проводів . Згідно із законом Джоуля-Ленца :
Q = I2Rt

Як знизити втрати у лініях електропередач ?

Є два шляхи : 1) зменшити опір провідників R=

значить збільшити S – площу поперечного перерізу провідника

Але для зменшення R, приміром, у 100 разів потрібно збільшити масу проводу також у 100 разів. Зрозуміло, що не можна допустити такої великої витрати дорогого кольорового металу, не говорячи вже про труднощі закріплення важких проводів на високих щоглах і т.п.

Або 2) зменшити силу струму , збільшивши напругу .
Наприклад, зменшення струму в 10 разів зменшує кількість тепла, що виділився в провідниках, у 100 разів, тобто досягається той же ефект, що і від сторазового обваження дроту.

Висновок: щоб знизити втрати в лініях електропередач потрібно збільшити напругу змінного струму за допомогою підвищувальних трансформаторів.

Так генератори виробляють струм напругою від 6 до 20 кВ, а трансформатори її підвищують до декількох сотень кіловольтів. Після цього електричний струм подають на лінії електропередач.

  • Повідомлення учня «Про шкідливий вплив ЛЕП»

Особливо сильний вплив для здоров'я надають високовольтні лінії електропередач(ЛЕП). Напруженість поля безпосередньо під ЛЕП сягає часом десятків кіловольт на метр.

Дослідження засвідчили, що біологічний вплив ЛЕП залежить від тривалості перебування людини у електричному полі. Найбільш уразлива нервова система. Після неї можуть бути розлади роботи серцево-судинної системи,зміни у складі крові. Вченими встановлено потенційна небезпека перебування людини,в електричному полі,напруженість якого за 25 кВ/м. У зоні ЛЕП небажано гуляти,кататися на лижах,особливо дітям .


На місцях споживання електроенергії за допомогою знижувальних трансформаторів напругу зменшують і далі електроенергія передається по низьковольтним лініям передач. Біля будинків знаходяться трансформаторні будки, у яких напруга змінного струму зменшується за допомогою знижувального трансформатора до 220 В і подається в електромережу.

  • Використання електроенергії.

Сучасна цивілізація немислима без широкого використання електроенергії.

А) промисловість — 56%

Б) металургія — 21%

В) побут – 12%

Г) транспорт – 7%

Д) сільське господарство – 4%



V. Узагальнення і систематизація навчальної інформації .

Самостійна робота учнів.

Дати відповіді на питання і записати їх у таблицю:

1. Який прилад використовують для перетворення змінного струму та напруги ?

А) генератор Б) трансформатор В) вольтметр

2. Чи змінює трансформатор частоту змінного струму ?

А) ні Б) так В) змінює, якщо він навантажений

3.Яке числове значення має коефіцієнт трансформації у підвищувальних трансформаторах ?

А) k=1 Б ) k<1 В) k>1

4. Ви придбали електроприлад , розрахований на напругу 110В , а в мережі напруга 220 В, з яким коефіцієнтом трансформації вам потрібно підключити до мережі трансформатор , щоб електроприлад не перегорів ?

А) k= 0,5 Б) k= 3 В) k= 2

5. З якою метою під час передачі електроенергії на великі відстані підвищують напругу змінного струму ?

А) щоб збільшити потужність струму

Б) щоб зменшити втрати енергії на нагрівання проводів ліній електропередачі

В) для запобігання перевантаження генератора
Записати відповіді у таблицю




1

2

3

4

5

А
















Б
















В

















Розв’язати задачу, якщо буде час.

1

Скільки витків повинна мати вторинна обмотка трансформатора для підвищення напруги від 220 В до 11000В, якщо в первинній обмотці 20 витків? Який коефіцієнт трансформації ?


VI. Домашнє завдання .

§ 19 – вивчити;

Задачі №1,№2—письм.;

повторити основні величини,формули та закони з теми

« Електромагнітне поле»

2

Сила струму у первинній обмотці трансформатора 0,5 А, напруга на її кінцях 220В. Сила струму у вторинній обмотці 10А, а наруга на її кінцях 10 В. Визначте ККД трансформатора.


VIІ. Підведення підсумків уроку

поділитися в соціальних мережах



Схожі:

Уроку: урок засвоєння нових знань Обладнання
На цьому уроці ми з Вами маємо вивчити тему «Рівняння». З даною темою ви вже неодноразово стикалися, тому основна наша мета – поглибити...

Урок 48. Підсумковий урок. Територіальний поділ україни навчальна мета
Навчальна мета: повторити, узагальнити та систематизувати знання з вивчених тем; перевірити рівні засвоєння навчального матеріалу,...

Активізація знань учнів на уроках образотворчого мистецтва
Любарська Л., Вовк Л. Орієнтовний запитальник: для актуалізації опорних знань учнів 1 класу з образотворчого мистецтва, визначення...

Урок з математики, інформатики та світової літератури
Мета уроку: домогтися засвоєння учнями змісту поняття дискримінант квадратного рівняння, формули дискримінанта, формули дискримінанта,...

Метод навчання (м\н): взаємопов'язана діяльність викладача та уч­нів,...
Передбачають викладання на­вчального матеріалу без докладного пояснення, узагаль­нення й систематизації, а учні — заучують його без...

Реалізація методів та методичних прийомів на етапі вивчення нового матеріалу
Щоб забезпечити ефективність кожного з них, учитель мас використовувати сукупність методів (словесних, наочних І практичних) та методичних...

Радіоактивність. Види радіоактивного випромінювання. Самостійна робота. 9 клас. Мета уроку
Засвоєння учнями знань з даної теми, перевірити їх вміння розв’язувати стандартні задачі; продовжити формувати вміння осмислювати...

Урок 14. Проміжне оцінювання знань з теми «Початкові хімічні поняття» Варіант I
У наведеному переліку: пенал, срібло, крижина, вода, водень, гумка, залізо, цвях — переважають

Історія становлення І розвитку соціології
Звісно, предметна сфера будь-якої галузі знань, а отже І соціології, з часом (з появою нових пізнавальних можливостей І зростанням...

Урок вивчення нового матеріалу. Хід уроку І. Організаційний етап...
Тема. Карбон І силіцій: місцезнаходження в періодичній системі, будова атомів. Алотропні модифікації Кар­бону



База даних захищена авторським правом © 2017
звернутися до адміністрації

h.lekciya.com.ua
Головна сторінка