План – конспект теоретичного уроку з предмета “Електротехніка з основами промислової електроніки” Тема уроку: Послідовне з’єднання елементів кіл змінного струму.

План – конспект теоретичного уроку з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку: №18 Послідовне з’єднання елементів кіл змінного струму.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про послідовне з’єднання елементів кіл змінного струму.
Виховна: виховувати культуру праці, працелюбність, повагу до праці.
Розвиваюча: розвивати мислення, сприяти всебічному розвитку учнів, розвивати пам`ять, мислення.
Тип уроку:  урок засвоєння нових знань.

Наочні засоби :

1. плакати.

                            2)  зразки активного, індуктивного, ємнісного опорів.

СТРУКТУРА УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина уроку.

2. Актуалізація опорних знань учнів.

3. Постановка завдань уроку.

4. Пояснення нової теми.

5. Оперативний контроль вивченого на уроці.

6. Закріплення теми уроку (практичне завдання).

7. Систематизація та узагальнення знань.

8. Підсумок уроку:

    а) підведення підсумків розглянутих на уроці знань

    б) пояснення домашнього завдання

    в) оцінювання знань учнів.

ХІД УРОКУ

1. Організаційно-вступна частина

     Налаштування психологічного настрою учня на продуктивну роботу

1. взаємне вітання;
2. перевірка наявності учнів;
3. організація уваги учнів до уроку.

2. Актуалізація та корекція опорних знань учнів

    Актуалізація мотиваційних резервів учня шляхом фронтального опитування учнів з пройденого раніше матеріалу. Запитання до учнів :

1. якості кола змінного струму з активним опором ?
2. якості кола змінного струму з індуктивним опором ?
3. якості кола змінного струму з ємнісним опором ?

3. Постановка завдання уроку

    Сьогодні на уроці ми вивчимо властивості послідовного та паралельного кола змінного струму з активним, індуктивним, ємнісним опорами.

4. Пояснення нової теми

 Послідовно сполучені реальна індуктивна
котушка і конденсатор в ланцюзі синусоїдального струму

           Котушка з активним опором    R   і індуктивністю    L   і конденсатор ємністю   С   включені послідовно (рис.1). У схемі протікає синусоїдальний струм

.

        Визначимо напругу на вході схеми.
           Відповідно до другого закону Кірхгофа,

                        (1.1)

           Підставимо ці формули в рівняння (1.1). Одержимо:

                  (1.2)

Із   формули (1.2) видно: напруга в активному опру співпадає по фазі зі струмом, напруга на індуктивності опереджає по фазі струм на 90º, напруга по ємності відстає по фазі від струму на 90º.
     Запишемо формулу (1.2) в комплексній формі:

(1.3)

                                                                 Мал. 1

           Поділимо ліву і праву частини рівняння (1.3) на
           Одержимо рівняння для комплексів діючих значень струмів і напруг

           ,        (1.4)

           де - комплексний опір ланцюга;
         - модуль комплексного опору, або повний опір ланцюга;
                    - початкова фаза комплексного опору.

           При побудові векторних діаграм ланцюга розглянемо три випадки.

1. XL > XC, ланцюг носить індуктивний характер. Вектори напруг на індуктивності і місткості направлені в протилежні сторони, частково компенсують один одного. Вектор напруги на вході схеми випереджає вектор струму (мал.2).
2. Індуктивний опір менше місткості. Вектор напруги на вході схеми відстає від вектора струму. Ланцюг носить характер місткості (мал.3).
3. Індуктивний і місткість опори однакові. Напруги на індуктивності і місткості повністю компенсують одна одну. Струм в ланцюзі співпадає по фазі з вхідною напругою. В електричному ланцюзі наступає режим резонансної напруги (мал.4).

           Струм в резонансному режимі досягає максимуму, оскільки повний опір (z) ланцюга має мінімальне значення.

              Умова виникнення резонансу: , звідси резонансна частота рівна

         .

              З формули виходить, що режиму резонансу можна добитися наступними способами:

1. зміною частоти;
2. зміною індуктивності;
3. зміною місткості.

         У резонансному режимі вхідна напруга рівна падінню напруги в активному опорі. На індуктивності і місткості схеми можуть виникнути напруги, що у багато разів перевищують напругу на вході ланцюга. Це пояснюється тим, що кожна напруга рівна твору струму I0 (а він найбільший), на відповідний індуктивний або місткість опір (а вони можуть бути великими).

.

Мал. 2                             Мал. 3                       Мал. 4

 Паралельно сполучені індуктивність, місткість
і активний опір в ланцюзі синусоїдального струму

                                  Мал. 5                                               

           До схеми на мал. 5 підключена синусоїдальна напруга .

Схема складається з паралельно включених індуктивності, місткості і активного опору.
           Визначимо струм на вході схеми.

         Відповідно до першого закону Кірхгофа:
                  ,        (1.5)
         де                   - активна провідність.

            Підставимо ці формули в рівняння (1.5). Одержимо:

,        (1.6)

           де    - індуктивна провідність;
                       - провідність місткості.

         З рівняння (1.6) видно, що струм в гілці з індуктивністю відстає по фазі від напруги на 90º, струм в гілці з активним опором співпадає по фазі з напругою, струм в гілці з місткістю випереджає по фазі напругу на 90º.
            Запишемо рівняння (1.6) в комплексній формі.

,        (1.7)

            де   - комплексна провідність;
                     - повна провідність;
                     - початкова фаза комплексної провідності.

          Побудуємо векторні діаграми, відповідні комплексному рівнянню (1.7).

 Мал. 6                            Мал. 7                               Мал. 8

         У схемі на рис. 5  може виникнути режим резонансу струмів. Резонанс струмів виникає тоді, коли індуктивна і місткість провідності однакові. При цьому індуктивний і місткість струми, направлені в протилежні сторони, повністю компенсують один одного. Струм в нерозгалуженій частині схеми співпадає по фазі з напругою.
         З умови виникнення резонансу струму одержимо формулу для резонансної частоти струму

.

           У режимі резонансу струму повна провідність ланцюга - мінімальна, а повний опір - максимально. Струм в нерозгалуженій частині схеми у резонансному режимі має мінімальне значення. У випадку R, що ідеалізується = 0,

         і         .Струм в нерозгалуженій частині ланцюга I = 0. Така схема називається фільтр - пробкою.

5. Оперативний контроль

Викладач оперативно проводить опитування учнів з викладеного матеріалу:

1. властивість послідовного з’єднання елементів кіл ;
2. властивість паралельного з’єднання елементів кіл;
3. що таке режим резонансу.

6. Закріплення теми уроку

  Викладач дає завдання учням намалювати на дошці  : кола з послідовно та паралельно з’єднаними  активним, індуктивним, ємнісним опорами та пояснити їх властивості.

7. Систематизація та узагальнення знань

   Викладач викликає до дошки по одному учнів із завданням :

- написати формулу повного опору ланцюга;

- написати формулу повної провідності;

                           - написати формулу для резонансної частоти струму.

8. Пояснення домашнього завдання

Викладач

- підводить підсумки уроку коротким оглядом його змісту.

- проводить оцінювання знань учнів, які відповідали на уроці, оголошує оцінки.

На дошці викладач пише домашнє завдання

Сторінки 120 – 128 у підручнику «Електротехніка з основами промислової електроніки» , Автор  А.М. Гуржій та інші. Київ Форум 2002

План – конспект теоретичного уроку

 з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку №18: Послідовне з’єднання елементів кіл змінного струму.

                                                                            Склав викладач: Р.В. Лакуста