Трасформатор. Розв'язування задач на змінний струм та трансформатор

Урок  фізики в 11 класі

Тема уроку: Трасформатор. Розв'язування задач на змінний струм та трансформатор. 

 Мета уроку: Розглянути будову і принцип дії трансформатора в режимі холостого ходу та при навантаженні. На  основі закону збереження енергії встановити співвідношення струмів і напруг у первинній і вторинній оболонках. З’ясувати механізм передавання енергії з первинної оболонки у вторинну. Продовжити формування вміння розв’язувати задачі та розвиток логічного мислення. Виховання  ціленаправленості в добуванні знань.

Тип уроку: комбінований

Обладнання: трансформатор, збірник задач.

Хід уроку

І Перевірка домашнього завдання

ІІ Актуалізація опорних знань

 Співбесіда з учнями за  питаннями:

1) Дати характеристику електромагнітного поля.

2) Чи залежить індуктивність котушки  від кількості витків? Яким чином?

3) Яка роль осердя в котушці?

4) Що ви знаєте про струми Фуко?

ІІІ Пояснення нового навчального матеріалу

Призначення і будова трансформатора :

Трансформатори –пристрої для зміни сили струму і напруги при незмінній частоті .

Складається Тр з осердя замкненої форми ,що виготовлене із м якого феромагнетика,та двох (іноді більше обмоток) – первинної та вторинної.Первинна обмотка –та ,що з єднана з джерелом змінної напруги,  вторинна – що приєднана до споживача.( мал..172 підручника)

Повідомлення учня:винайшов Тр. Яблочков у 1876 р. для живлення дугових лампочок-свічок.У1882 р. Усагін підвищив ККД придумавши розімкнене осердя з залізного дроту ,а брати Гопкінсони завершили винахід ,замкнувши осердя.

Осердя  набирається з тонких ізольованих листів трансформаторної сталі.

Фізична величина ,що характеризує трансформатор:

  коефіцієнт трансформації,  якщо хід холостий, то ,

Види трансформаторів

Якщо: k >1-знижувальний; k < 1- підвищувальний.

При нормальному навантаженні  ,

 Призначення трансформаторів:

- для підвищення або зниження напруги   та сили струму

потужність зовнішнього кола  незмінна .

Втрати енергії при її транспортуванні до споживача  обумовлені- нагріванням дротів  Q=I²RT ,тому необхідно знижувати силу струму  згідно закону Джоуля –Ленца.( фрагмент  анімації)

IV Розв'язування задач:

Задача 1. Який опір лінії електропередачі, по якій передається потужність 0,15 МВт, якщо  при силі струму 10 А втрати на нагрівання проводів становлять 2%?

 Задача 2. Первинну обмотку знижувального трансформатора з коефіцієнтом трансформації 8 увімкнено в мережу з напругою 220В.Опір вторинної обмотки 2 Ом, а сила струму в ній 2А. Визначити величину індукованої у вторинній обмотці ЕРС і напругу на навантаженні.

Задача 3. Теплова електростанція витрачає 320г умовного палива на виробництво 1кВт. год електростанції. Визначити ККД електростанції. Питома теплота згоряння умовного палива  29 МДж/кг.

Задача 4. Діюче значення ЕРС під час обертання рамки з частотою 5 об\с в моделі генератора електричного струму становить 3,4 В. Визначити миттєве значення ЕРС через проміжок часу, який дорівнює 10 c.

Задача 5  Двопровідна лінія завдовжки 800м від знижувального трансформатора виконана алюмінієвим проводом з площею поперечного перерізу 20,0 . Приймачі електроенергії споживають потужність 2,58 кВт при напрузі 215 В. Визначити напругу на клемах трансформатора і втрату потужності на цій електролінії.

   Задача 6 Трансформатор з коефіцієнтом трансформації 20 увімкнули в мережу з напругою 220В. Яка напруга на клемах вторинної обмотки, коли трансформатор не навантажений? Скільки  витків має вторинна обмотка, якщо у первинній обмотці 1100 витків?

Задача 7

 У знижувальному трансформаторі з коефіцієнтом трансформації 100 напруга на навантаженні, ввімкнутому в коло вторинної обмотки, 11В. Опір навантаження 10,8 Ом.  Визначити напругу на первинній обмотці трансформатора, якщо опір його вторинної обмотки 0,2 Ом. Яка сила струму у первинній обмотці трансформатора, якщо його ККД 95%.

VI. Підсумок уроку.

 1)Чому трансформатор не працює на постійному струмі?

2)Назвіть типи трансформаторів.

V. Домашнє завдання:

Вправа 22 § 40  підготуватися до семінару