Тема: Переменный ток и его получение.
Цель: дать понятие о переменном токе, его параметрах и ознакомить с принципом действия и устройством индукционного генератора переменного тока; вырабатывать умение сравнивать, анализировать; воспитывать настойчивость, упорство в достижение цели.
Оборудование: модель генератора, источник тока, осциллограф, выпрямитель, кодоскоп, лампы накаливания, соединительные провода, экран.
Организационный момент.
Сообщение темы урока.
Актуализация знаний.
Работа над темой:
а) объяснение,
б) решение задач.
Подведение итогов, задание на дом.
2. Тема нашего урока близка каждому из нас. Дома, в колледже и даже на улице нас окружает множество электрических приборов, которые помогают нам практически во всём. Они освещают нашу жизнь в прямом и переносном смысле. И все эти приборы «оживают» только тогда, когда их включить в сеть переменного тока.
Что такое переменный ток и как его получают, узнаем сегодня на уроке. Итак, тема урока «Переменный ток и его получение».
3. Для этого нам необходимо вспомнить то, о чём говорили на предшествующих уроках:
Что называют электрическими колебаниями?
В каком устройстве создаются электрические колебания?
Из каких частей состоит колебательный контур?
Как будут меняется колебания в реальном колебательном контуре с течением времени?
Что приводит к затуханию колебаний?
Как обеспечить незатухаемость колебаний?
Пополнение энергии колебательного контура можно осуществить и за счёт совершения механической работы. Аналогично тому, как получаем электрический ток в данной демонстрации.
Демонстрация 1. Получение электрического тока от действующей модели генератора.
Каково принципиальное устройство данной модели?
За счёт какого явления при движении витков в магнитном поле возникает электрический ток?
Сформулируйте закон электромагнитной индукции?
4. Устройство, в котором механическая энергия превращается в электрическую с помощью явления электромагнитной индукции, называется индукционным генератором.
Рассмотрим принципиальное устройство генератора на примере вращения с частотой контура с током площадью S в магнитном поле с индукцией В (кодограмма 1). При этом количество линий магнитной индукции, пронизывающих контур, будет изменятся. Рассмотрим момент времени t, когда угол между вектором магнитной индукции и перпендикуляром к плоскости контура равен .
Чему в этом случае будет равен магнитный поток? (записываю на доске)
Как найти ?
Почему поставили «-» ?
Каково максимальное значение синуса?
Следовательно, максимальное значение ЭДС можно найти по следующей формуле: (5).
Обратите внимание, что мгновенные значения величин для переменного тока обозначаются строчными буквами, а амплитудные – заглавными.
Закон изменения силы переменного тока и напряжения имеют аналогичный вид: формулы 6, 7.
- Обратите внимание, что величины, характеризующие переменный ток изменяются по закону синуса. Как называются такие колебания?
Т.о., гармоническое изменение величины эдс, напряжения, силы тока и заряда с течением времени называется переменным током.
Что называют переменным током? (2 –3 студента спросить)
Итак, колебания величин, характеризующих переменный ток, происходит по гармоническому закону, следовательно графически эти колебания изображаются синусоидой или косинусоидой. Рассмотрим график изменения силы переменного тока: (кодограмма 2).
Какова амплитуда переменного тока? Период? Частота?
Запишите уравнение, описывающее данное колебание (1).
Постройте график колебаний по уравнению 2.
Самостоятельная работа по вариантам: записать уравнение и построить график колебаний (2 студента у доски, остальные на местах).
Вариант 1 | Вариант 2 |
| = 10 В = 0,5 Гц По закону синуса | = 25 Гц = 3 А По закону косинуса |
Какое уравнение получили?
Каков период колебаний?
Каково значение изменяющейся величины в момент времени Т/2, Т/4?
Основная сложность изучение электромагнитных полей заключается в том, что их практически невозможно наблюдать. Это можно осуществить лишь с помощью специального прибора - осциллографа. Предлагаю посмотреть осциллограмму переменного тока, который используются в быту.
Демонстрация 2. Получение осциллограммы переменного тока.
– По какому закону происходит изменение тока?
Следовательно, какое это колебание?
Поэтому для его анализа может использоваться закон, который мы записали.
Если снять показания с осциллографа и рассчитать частоту переменного тока, то получим 50 Гц - это промышленный стандарт частоты РФ, а в США - 60 Гц.
Для получения электрического тока в промышленности так же используется явление электромагнитной индукции. Рассмотрим устройство промышленного генератора (модель промышленного генератора) - его основными элементами являются:
1). Ротор – магнит – имеет несколько пар полюсов, что позволяет увеличить частоту получаемого тока, не изменяя частоту вращения ротора.
2). Статор – проводник, в котором наводится эдс индукции, состоит из нескольких сотен витков, что позволяет увеличить амплитуду получаемого тока.
3). Металлические кольца и щетки, соединяющие неподвиэные проводники с вращающимися.
С помощью индукционных генераторов получают более 95 % всей электроэнергии мира. Но уверенность в таком широком применении переменного тока возникла не сразу. Даже создатель лампы накаливания американский ученый Эдисон (портрет) категорически отрицал возможность применения переменного тока: в 1889 году Эдисон был в Берлине. На предложение ознакомится с новым оборудованием переменного тока он ответил: «Нет, нет, переменный ток – это вздор не имеющий будущего. Я не только не хочу осматривать оборудование переменного тока, но и знать о нем!»
Это еще раз подтверждает, что ошибаются даже великие люди. Ошибиться не зазорно, главное – не опускать руки, а признать свои ошибки и с новыми силами взятся за дело, например, за решение физических задач.
Откройте учебник на странице 53 – упр. 2, № 4. Прочитайте условие.
Что требуется найти в задаче?
Что нужно знать, чтобы ответить на вопрос задачи?
Можем ли мы ответить на вопрос задачи?
Решаем самостоятельно (1 студент у доски).
Посмотрите внимательно на решение задачи. У кого другой ответ?
Есть ли замечания по решению или оформлению задачи?
Что называют переменным током?
Какое физическое явление используется для получения переменного тока?
С помощью какого устройства получают переменный ток в промышленности?
В чем отличие реального генератора от принципиальной модели?
На какие характеристики генератора влияет число пар полюсов ротора и число витков статора?
Рецензирую и оцениваю работу студентов на уроке.
Задание на дом: § 17, § 23, упр. 2, № 4, если количество витков рамки равно 25.
Урок окончен.
