План – конспект теоретичного уроку з предмета “Електротехніка з основами промислової електроніки” Тема уроку: Індуктивність.

План – конспект теоретичного уроку з предмета

“Електротехніка з основами промислової електроніки”

Тема уроку: №15 Індуктивність.

Мета уроку:

Навчальна: сформувати знання про сутність індуктивності та його застосування.
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 магнітних матеріалів та приладів.

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. закон повного струму ?
2. як розрахувати магнітне коло ?

3. Постановка завдання уроку

    Сьогодні на уроці ми вивчимо що таке індуктивність.

4. Пояснення нової теми

Електромагнітна індукція

Фарадей та Генрі намагалися виконати зворотне перетворення магніт­ного поля в електричний струм. Це вдалося, коли від сталого у часі магніт­ного поля перейшли до змінного: за будь-якої зміни потокозчеплення \|/ (потоку, що проходить всередині контура L, у контурі виникає струм, який було названо індукційним. Залежно від того, збільшувалося у часі потокозчеплення (постійний магніт наближався до контура) чи змен­шувалося (магніт віддалявся), струм змінював свій напрямок. Зрозуміло, що індукційний струм є наслідком дії ЕРС, яка наводиться в кон­турі внаслідок зміни потокозчеплення. Напрямки потокозчеплення ψ та ЕРС індукції чи струму мають бути такими самими, як у випадку, коли струм в контурі (чи соленоїді) спричиняв магнітне поле. Тобто вони пов'язані між собою правилом свердлика. На рис. 1, а додатний напрямок потоку магнітної індукції згори — вниз, тоді додат­ний напрямок ЕРС і струму — за годинниковою стрілкою.

Рис. 1.

Досліди Фарадея з магнітом показали, що при введенні магніту в ко­тушку з короткозамкненим проводом виникає сила, що протидіє введен­ню, при виведенні з котушки — сила, що протидіє виведенню. При введенні магніту, коли ΔФ/Δt > 0, струм індукції створює своє магнітне поле Ф₁, що відштовхує поле магніту. Так буде, коли полюси магніту і магнітного поля Ф₁ від струму індукції однакові (рис. 4.29, б).

При виведенні магніту, коли ΔФ/Δt < 0, маємо зворотну картину (рис. 4.29, в). Щоб ці умови задовольнялися, необхідно дотримуватися таких співвідношень:

І < 0,   коли  ΔФ/Δt > 0,

І > 0,   коли  ΔФ/Δt  < 0,

І = 0,   коли ΔФ/Δt = 0.

Ленц так визначив це співвідношення між ΔФ та І: Індукційний струм завжди має такий напрямок, при якому виникає протидія причинам, що його спричинили. Це характеризує інерційну властивість явища: воно на­магається зменшити швидкість зміни потокозабезпечення, додаючи чи від­німаючи від зовнішнього потоку свій потік.

Пізніше Максвеллом було введене поняття вихрового електричного поля, що утворюється змінним магнітним. Це явище названо електромагнітною індукцією (за аналогією з електростатичною для кулонівських полів).

На відміну від електростатичного, вихрове поле непотенціальне. Воно характеризується ЕРС індукції е_L як питомою роботою вихрового елек­тричного поля вздовж замкненого шляху. Ця ЕРС дорівнює

              е_L =- ΔФ/Δt 

де ΔФ та Δt мають досить малі значення. Якщо Δt прямує до нескінченно малого значення dt, то відповідно зменшується і ΔФ до dФ, а їх відношення дає миттєве значення ЕРС індукції:

е_L =- Δψ/Δt

Коли соленоїд має w витків і всі вони пронизуються одним і тим са-

мим магнітним потоком Ф, то

де ψ — потокозчеплення.

Закон електромагнітної індукції у формулюванні Максвелла: ЕРС елек­тромагнітної індукції в замкненому контурі дорівнює швидкості зміни магнітного потоку, що його пронизує, взятої з протилежним знаком.

     Явище електромагнітної індукції широко використовується у генера­торах постійної та синусоїдної напруги

Самоіндукція

Окремим випадком явища електромагнітної індукції є самоіндукція. Якщо котушку індуктив­ності, що має w витків, приєднаємо че­рез перемикач  до постійної напруги U, то струм і(t) в ній зростатиме, поступо­во наближаючись до свого усталеного значення I, яке за законом Ома дорівнюватиме: I = U / R

де R — активний опір проводу, з якого намотано обмотку котушки.

Поступовість зростання струму зумовлена по­явою ЕРС самоіндукції е_L, що наводиться в ко­тушці індуктивності внаслідок змінного у часі маг­нітного потоку за вже відомим законом. Цей потік Ф створюється струмом і(t) котушки. Струм і(t) являє собою алгебраїчну суму I  та струму і_L самоіндукції: і_{L =} е_{L / R}

Взаємоіндукція

Установку  з двох послідовно з'єднаних котушок індуктив­ності і амперметра ввімкнено на синусоїдну напругу. Залежно від взаєм­ного розташування котушок при одній і тій самій напрузі струм буде різ­ним: (а) — найменший, коли котушки паралельні і струми в них мають

однаковий напрямок; (б) — середній — котушки взаємоперпендикулярні; (в) — найбільший — котушки паралельні, але струм в них напрямлено в різних напрямках.

Якщо котушки рознести у просторі на відстань набагато більшу за їх діаметр, то (незалежно від їх взаєморозташування) струм буде таким, як у випадку (б). Це вказує на те, що змінне у часі магнітне поле кожної з котушок впливає, згідно з явищем електромагнітної індукції, на сусідню і явища самоіндукції — само на себе. Взаємоіндукція — це явище наведення ЕРС у контурі під дією змінного магнітного поля, збудженого струмом в іншому контурі. ЕРС і струм, що виникають уна­слідок цього процесу, називають ЕРС взаємоіндукції е₁₂ чи е₂₁ і струми І₁₂ та Ї₂₁. Залежно від напрямку ці ЕРС збільшують чи зменшують власні ЕРС самоіндукції і, як наслідок, змінюють значення струму в колі.

   Ця властивість двох індуктивно пов'язаних котушок широко викори­стовується в техніці радіозв'язку для налагодження частоти радіопе­редавача через зміну індуктивності в пристрої, що називають варіатором.

5. Оперативний контроль

Викладач оперативно проводить опитування учнів з викладеного матеріалу:

1. що таке індуктивність та індукція ?
2. що таке самоіндукція ?
3. що таке взаємоіндукція ?

6. Закріплення теми уроку

  Викладач дає завдання учням пояснити у дошки  : явища індукції, самоіндукції, взаємоіндукції.

7. Систематизація та узагальнення знань

   Викладач викликає до дошки по одному учнів із завданням :

- написати формули ЕРС індукції, самоіндукції.

- розрахувати данне ЕРС індукції та самоіндукції.

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 91 – 97 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 №15: Індуктивність.

                                                                            Склав викладач: Р.В. Лакуста