УРОК - ЕКСКУРСІЯ. Методична розробка бінарного уроку з фізики і технології електромонтажних робіт на тему " Магнітне поле і трансформаторні підстанції"

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Департамент освіти і науки 

Закарпатської  обласної державної адміністрації

Тячівський професійний ліцей

УРОК - ЕКСКУРСІЯ

 МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА

БІНАРНОГО УРОКУ З ФІЗИКИ

І  ТЕХНОЛОГІЇ ЕЛЕКТРОМОНТАЖНИХ РОБІТ

 «МАГНІТНЕ ПОЛЕ  і  ТРАНСФОРМАТОРНІ ПІДСТАНЦІЇ»

для   учнів  спеціальності електромонтажник силових мереж та електроустаткування

Викладач методист

М.В. Принц-Цимбаліста,

Викладач методист

В.М.Цимбалістий

Методична розробка  створена з метою поширення педагогічного досвіду. В ній розкриті особливості  підготовки та проведення навчальних занять в сучасних умовах,  застосування методичних прийомів і методів на різних етапах уроку. Рівень навчального матеріалу відповідає віковим особливостям учнів та навчальній програмі з фізики для спеціальності  електромонтажник силових мереж та електроустаткування.

В даний час активно упроваджуються нетрадиційні методи і форми організації навчання. Порушення традиційної системи має бути обгрунтованим і виправданим і це можливо лише за умови знання основ традиційної системи, на якому будується весь процес  навчання.  Викладач, удосконалюючи форми роботи,  винаходить все нові і нові форми і технології навчання, що дозволяє зробити процес навчання не лише продуктивним, але й цікавим. Дозволить  підвищити  рівень освіти, що важливо в умовах сучасних вимог до кваліфікованого фахівця, готового до соціально-економічних умов, що змінюються, і самостійного пошуку нових знань.

Розглянуто на засіданні методичної комісії

електромонтажних професій

     Протокол № 7  від 27.03. 2019.

ВСТУП

«Урок – це дзеркало  загальної  і  педагогічної   культури вчителя, 

мірило його інтелектуального багатства, 

 показник  його світогляду і ерудиції»      В.О.Сухомлинський

Нині, як ніколи раніше, підвищилися вимоги до навчального уроку  – основної форми навчання і виховання молоді.

Яким насправді має бути навчальне заняття на  сучасному етапі?

Як підвищити його ефективність?

Успішне проведення уроку залежить від багатьох складових. Але однією з найважливіших умов підвищення якості проведених уроків є урізноманітнення методів і прийомів навчання, видів роботи, які виконують учні. Одноманітність, зрештою, породжує у підлітків відчуття перевантаження. Воно виникає не стільки від великої кількості завдань, їх складності, скільки від одноманітності, сірості і буденності.

Тому в своїй практиці, я часто використовую захоплюючі, цікаві, ефективні розвантажувально-пізнавальні уроки-екскурсії, які проводяться за навчальною програмою з фізики. На таких уроках учні мають можливість накопичувати життєві факти, свій досвід, вони бачать безпосередній зв'язок науки, практики і виробництва, а ще учні знайомляться з діяльністю людей своєї майбутньої професії, а це все сприяє інтенсифікації навчальної діяльності учнів.

На уроці-екскурсії процес навчання реалізується не в умовах класного приміщення, а в природі, або на виробництві під час безпосереднього спілкування учнів з об'єктами і явищами природи, де вивчають фізичне явище, чи його використання.

У відносно невимушених обставинах учні вчаться спілкуватись між собою під час виконання спільних завдань, поводитися один із одним та з навколишнім світом.

Основним методом пізнання на уроці-екскурсії є спостереження за об'єктами і явищами природи та очевидними взаємозв'язками і залежностями між ними.

 Розвиток творчих здібностей учнів, їх активізація розумової діяльності надзвичайно ефективна при використанні уроків-екскурсій. Навчальні екскурсії  приводять до зацікавлення учнів навчальним матеріалом і процесом оволодіння ним та раціоналізації навчальної діяльності учнів, що приводить до їх підвищеної допитливості, активності в навчанні і покращенню рівня знань.

Головна мета нашої роботи – з`ясувати особливості використання та методику екскурсій на уроках фізики і спецпредметів для електромонтажників.

ПЛАН  УРОКУ

Тема уроку фізики.  Магнітне поле.

Тема уроку ТЕР (технології електромонтажних робіт).

Трансформаторні підстанції.

Мета (навчальна, розвиваюча, виховна, методична).

1. Дослідити та поглибити знання учнів про залежність магнітних явищ, процесів у роботі енергетичного підприємства та завершити вивчення теми «Магнітне поле», розкриваючи зв'язки вивченого на уроках матеріалу з реальними процесами і явищами. З електротехнічних предметів закріпити знання про будову й роботу окремих пристроїв, апаратів, машин і механізмів.

2. Розвивати здатність самостійно мислити, аналізувати, вміти робити порівняння,  уважно спостерігати, розвивати науковий світогляд учнів.

3. Формувати працьовитість, виховувати повагу до людей праці та їх професії та готовності до трудової діяльності.

4. Обмін досвідом з колегами, популяризація методичних прийомів, інноваційних технологій на заняттях технічних дисциплін.

Тип  уроку. Урок-екскурсія. Ілюстративна екскурсія, ознайомлення.

Таблиця 1.

Таблиця 2. Структурний план уроку

Сценарій уроку

«Якщо хочеш виховати в дітях сміливість розуму,

інтерес до серйозної інтелектуальної роботи,

самостійність як особисту рису,

 вселити в них радість творчості,

то створюй такі умови, щоб іскорки їхніх

думок утворили царство думки, дай їм можливість

відчути себе в ньому володарями» ш.а.Амонашвілі

Урок відбувається в кабінеті та на Тересвянській трансформаторній підстанції.

Група  № 19, присутні 25 учнів.

Запрошені   викладачі, майстри в/н, методист.

Викладач. Вітається! Сідайте.

Учні.  Відповідають і сідають за парти.

Викладач фізики. Запитує чергового учня про відсутніх і відмічає у

  журналі.

Викладач фізики. Пояснює важливість цього уроку в загальній системі навчання, мету  та зміст уроку, пояснює куди, з якою метою буде відбуватися екскурсія на енергетичне підприємство – Тересвянську трансформаторну підстанцію та наголошує, що підприємство відноситься до енергетичних підприємств з підвищеною небезпекою, тому зараз буде проведений інструктаж з ТБ на такому підприємстві.

Викладач спец предметів. Проводить інструктаж з техніки безпеки  і учні підписуються в журналі з Техніки безпеки, електробезпеки, охорони праці та правил дорожнього руху. Наводимо зразок цієї інструкції ( див.додаток).

Учні розписуються в журналі з Техніки безпеки.

Викладач фізики. Після інструктажу з ТБ та електробезпеки, проводить бесіду з учнями, під час якої учням повідомляє тему і мету екскурсії, повторює потрібний теоретичний матеріал. Учні одержують питання, на які потрібно знайти відповідь під час екскурсії.

Завдання  з фізики та спецтехнології (ТЕР).

Зміст завдання з ТЕХНОЛОГІЇ ЕЛЕКТРОМОНТАЖНИХ РОБІТ.

 Запитання  (і відповіді), перед початком екскурсії по темі: «Магнітне поле».

1. Які напруги перетворює  ТП (трансформаторна підстанція)?

Трансформаторна підстанція  знижує напруги з 110кВ до 35кВ і 10кВ.

2. З чого складається ТП?

Тересвянська ТП складається з вводу високої напруги, силових трансформаторів та комплектного розподільного пристрою.

3.З чого складається «ввод» ТП?

«Ввод» ТП складається з ввідних ліній, короткозамикачів та масляних вимикачів.

4.Яка марка трансформаторів використовується на ТП?

На ТП використовується ятрансформатори марок ТМНД-110/35/10кВ.

5.Які напруги перетворюють трансформатори ?

Силові трансформатори перетворюють напруги з 110кВ/35кВ; з 35кВ/10кВ.

6.Як захищають підстанції від блискавки?

ТП захищають від блискавок за допомогою грозозахисного троса та комплекту грозозахисних пристроїв, а від комутаційних перенапруг захищають електричними апаратами , які називають розрядниками.

7. Як виконують заземлення ТП?

Вся ТП заземлена за допомогою заземлюючих провідників, які з’єднані з заземлювачами, що закопані під усією підстанцією.

8.Як розподіляється електроенергія по споживачах?

Від ТП електроенергія по повітряних і кабельних лініях розподіляється між споживачами смт. Тересва, с.Криве, с.Грушево, с.Нересниця.

 9. Для чого служать конденсаторні установки на підстанції?

Конденсаторні установки на ТП служать для компенсації реактивної енергії в мережі.

10. Які є індивідуальні засоби захисту на підстанції?

Для захисту від ураження електричним струмом електрики на підстанції користуються такими індивідуальними засобами захисту: діелектричними рукавицями, ботами, калошами, килимками, штангами, покажчиками напруги та іншими.

Зміст завдання з фізики.

1.               Що є джерелом магнітного поля на ТП?

(Лінія електропередачі, кабельні лінії)

2.               Які установки створюють магнітне поле на підстанції?

(Магнітопроводи апаратів, приладів, розподільних пристроїв і т.д.)

3.               В яких апаратах можна вважати, що магнітне поле однорідне?

(Всередині магнітопроводів трансформаторів чи апаратів).

4.               Де на підстанції використовують електродвигуни, акумулятори?

(Електродвигуни для фільтрувальних і сушильних установок масла, акумулятори - для живлення оперативних кіл автоматики).

5.               Які електровимірювальні прилади використовують в розподільних пристроях трансформаторної підстанції?

(Амперметри, вольтметри, омметри, частото метри, лічильники та ін.)

6.               До яких систем електровимірювальних приладів вони належать?

(Магнітоелектричні, електромагнітні, електродинамічні, індукційні).

7.               В яких апаратах ТП використовують феромагнітні, парамагнітні та діамагнітні  матеріали?

(Феромагнітні:  осердя апаратів та приладів; парамагнітні: алюмінієві проводи ЛЕП, гази в розряднику; діамагнітні: мідні обмотки трансформаторів, апаратів, приладів).

8.               Задача 1. Вибрати електричні параметри реактора підстанції та обчислити  магнітний потік, що виникає у його котушці, якщо індуктивність котушки 1,5Гн; сила струму 10А.
9.               Задача 2. Вибрати технічні параметри  силового трансформатора підстанції та визначити, який магнітний потік проходить через нього, якщо переріз магнітопровода S =150см², магнітна індукція цього магнітопровода 1,5Тл.

Після цього викладачі з учнями вирушають до об'єкта екскурсії (трансформаторної підстанції).

Під час екскурсії

Викладач фізики і черговий по підстанції: розповідають і  пояснюють  де використовуються магнітні явища, процеси, для чого вони використовуються.

Учні : ведуть записи по ходу розповіді і спостереження.

Викладач спецпредметів: пояснює призначення, будову, схеми вмикання монтаж силових мереж та електроустановок, що використовуються на цьому підприємстві.

Учні: слухають та ведуть збір ілюстративних матеріалів для оформлення звітності.

Після екскурсії

Після екскурсії учні з викладачами приходять в кабінет. Викладач підводить підсумки досягнення поставленої мети. Учні діляться враженнями, дають відповіді на питання, які викладач поставив перед екскурсією.

Викладач фізики.

1. Які у вас враження від екскурсії?

2. Яке силове устаткування справило на вас найбільше враження?

3. Яке устаткування чи установка створює найінтенсивніше магнітне поле?

4. Чи сподобались вам умови роботи чергового по підстанції?

5. Відчували магнітне поле на підстанції?

6. Яку шкоду може нанести для здоров΄я людини тривале перебування у магнітному полі?

Учні дають відповіді.

Після короткого обміну враженнями, викладач повідомляє домашнє завдання.

Викладач фізики та спец предметів. До наступного урок  потрібно:

1.Оформити письмовий звіт про екскурсію.

2.Підготувати презентацію про екскурсію.

3.Створити таблиці-висновки з матеріалами, одержаними під час екскурсії.

Викладач фізики. Оцінки будуть оголошені на наступному уроці, оголошує закінчення уроку.

Викладач обов'язково узагальнює результати екскурсії, пояснює матеріал, який учні слабо зрозуміли у вигляді уроку - семінару або конференції і виставляє оцінки за виконану роботу.

ГЛОСАРІЙ

1.               Магнітне поле – це вид матерії, який здійснює взаємодію електричних струмів.
2.               Магнітна сила
3.               Магнітний потік характеризується кількістю силових ліній, що проходять через задану площу. Залежить від середовища, струму в провіднику та форми провідника.
4.               Магнітна індукція характеризує інтенсивність магнітного поля в даній точці середовища і визначається числом силових ліній, що проходять через одиницю площі, яка розміщена нормально до напряму силових ліній поля.
5.               Магнітні взаємодії – це взаємодії між провідниками зі струмом
6.               Напруженість магнітного поля  характеризує інтенсивність магнітного поля в даній точці без врахування впливу середовища, тобто враховуючи лише форму провідника та струм у ньому, вимірюється в А/м.
7.               Правило свердлика  визначає напрям магнітних силових ліній, тобто напрям магнітної силової лінії збігається з напрямом обертання ручки свердлика при загвинчуванні його вздовж напряму струму.
8.               Правило лівої руки   визначає напрям дії магнітної сили, якщо розмістити ліву руку так, щоб силові лінії магнітного поля входили в  долоню, а випрямлені чотири пальці вказували напрям струму, то відігнутий великий палець, покаже напрям діючої на провідник сили.
9.               Однорідне магнітне поле – це поле, в якому магнітна індукція у всіх його точках однакова.
10.          Тесла – одиниця вимірювання магнітної індукції: .
11.          Вебер – одиниця вимірювання магнітного потоку: Вб = Тл*м²
12.          Електродвигун – це електрична машина, що перетворює, електричну енергію в механічну.
13.          Будова двигуна постійного струму: корпус, статор, якір, колектор, щітки та щіткотримачі.
14.          Магнітоелектричні прилади. В цих приладах обертовий момент створюється при взаємодії струму, що проходить через котушку, з полем постійного магніту. Прилади використовують лише в колах постійного струму.
15.          Електромагнітні прилади.  В цих приладах обертовий момент створюється при взаємодії магнітного поля нерухомої котушки, по якій проходить вимірюваний струм, з рухомим стальним осердям. Широко використовуються в промислових установках для вимірювання змінних струмів та напруг.
16.          Електродинамічні прилади  працюють на принципі взаємодії провідників зі струмом. Використовуються для вимірювань постійного та змінного струмів. Шкала в них нерівномірна.
17.          Сила Лоренца – це сила, що діє на заряджену частинку в магнітному полі.
18.          Магнітна проникність – характеризує вплив середовища на магнітну взаємодію струмів.
19.          Парамагнетики – це речовини, в яких магнітна проникність   >1, але не набагато (алюміній, вольфрам, платина, деякі гази і т.д.)
20.          Діамагнетики – це речовини, в яких магнітна проникність  <1 дуже близьке до одиниці (мідь, золото, срібло, алмаз, графіт і т.д.)
21.          Феромагнетики – це речовини, в яких магнітна проникність  µ набагато більша від 1(сталь, залізо, сплави заліза, ферити. Для різних сортів сталі

      μ >> 1 і знаходиться в межах від 500 до 80 000  ).

22.          Петля гістерезису –  це петля, яка показує процес намагнічування і розмагнічування матеріалу
23.          Коерцитивна сила –  це значення протилежно напрямленої магнітної індукції, за якої осердя розмагнічується.
24.          Температура Кюрі – це гранична температура, при якій речовина залишається феромагнітною.

ФОРМУЛИ

 з розділу «Магнітне поле»

1.               Магнітний потік   ;

– магнітний потік, [ Вб];

– магнітна індукція, [ Тл] ;

– площа рамки, [м²];

  - кут між В та S.

2.               Магнітна індукція     ;

- момент сил, [Н·м];  

І – сила струму, [А].

3.               Напруженість магнітного поля   ;

Н – напруженість магнітного поля, [А/м];

 µ – магнітна проникність,  безрозмірна величина.

4.               Магнітна проникність   ;

В₀  – магнітна проникність вакууму, [ Тл];

В – магнітна проникність середовища, [ Тл].

5.               Сила Лоренца    

F – сила, що діє на заряджену частинку в магнітному полі, [Н];

e – заряд частинки, [ Кл] ;

 v – швидкість зарядженої частинки, [ м/с] ;

α – кут між В та v.

6.               Закон Ампера   

          F–сила, що діє на провідник із струмом у магнітному полі,[Н];

І – сила струму, [А];

В – магнітна проникність середовища, [Тл];

 l – довжина провідника, [м];

             α – кут між В та l.

ЛІТЕРАТУРА

1. Гончаренко С.У. Фізика, 10кл, 2002р

2. Альбін К.В., Білий М.С., Гончаренко С.У., Розенберг М.Й., Яворський А.М. Методика викладання фізики. – К.: Вища школа, 1970. – 300 с.

3. Бабарицька В.К., Короткова А.Я., Малиновська О.Ю. Екскурсознавство і музеєзнавство: Навчальний посібник. – К.: Альтерпрес, 2007. – 464 с.

4. Збірник задач з фізики. Навчальний посібник, під редакцією І.Є.Лопатинського та А.М.Андрейка, 2010р. Національний університет «Львівська політехніка».

5. Принц М.В., Цимбалістий В.М. Освітлювальне і  силове електроустаткування. — Львів: Оріяна-Нова, 2005.— 294с.

6. Принц М. В., Цимбалiстий В. М. Електричнi мережi. Мон­таж, обслуговування та ремонт. — Львiв: Орiяна-Нова, 2003. — 300 с.

7. Производственные экскурсии по физике: Пособие для учителей. Под ред. Л.И. Резникова. – М.: Изд-во АПН РСФСР, 1974. – 236 с.

Додатки

ІНСТРУКЦІЯ ЩОДО ОХОРОНИ ПРАЦІ № 1

 Техніка безпеки під час екскурсій на уроках фізики

Загальні положення

•                 Як об'єкт екскурсії вибрано трансформаторну підстанцію, максимально за­безпечуючи повну безпеку при проведенні екскурсії.
•                 Місце проведення екскурсії, мар­шрут проходження, об'єкти демон­страції, день і час екскурсії узгоджуються представником ліцею  з адміністрацією об'єкта екскурсії й оформляються службовою запис­кою за підписами директора ліцею і представника підприємства.
•                 Керівниками екскурсії признача­ються: від ліцею — викладач фізи­ки; від підприємства— керівник чи заступник керівника підприємства.
•                 Керівники екскурсії повинні доб­ре знати об'єкт екскурсії, мати кваліфікаційну групу з техніки безпеки не нижче III для устано­вок понад 1000 В, що підтверджується посвідченням установ­леної форми.
•                 Відповідальність за охорону жит­тя і здоров'я учнів під час екс­курсії несуть директор ліцею, викладач, керівник об'єкта екс­курсії.
•                 Керівники екскурсії повинні вес­ти постійний нагляд за учнями під час проведення екскурсії на тери­торії об'єкта.
•                 Перед кожною екскурсією учні мають бути ознайомлені із загаль­ною характеристикою, об'єкта ек­скурсії, маршрутом проходження і запобіжними заходами, яких не­обхідно дотримуватися при про­веденні екскурсії.
•                 Число учнів одночасно не повинне перевищувати 25 осіб і має узгоджуватися з керівником екс­курсії від підприємства.
•                 Допущені до екскурсії повинні бути відповідно одягнені, не мати при собі предметів, що створюють небезпеку при проведенні екс­курсії.
•                 Під час проведення екскурсії уч­ням забороняється у будь-який спосіб впливати на об'єкти екс­курсії без дозволу керівника.
•                 Забороняється проведення екс­курсії на відкритому чи закритому розподільних пристроях під час гро­зи, дощу, туману, у нічний час доби.
•                 У випадку аварійної ситуації на місці екскурсії учні виводяться ке­рівниками екскурсії в заздалегідь обране безпечне місце. У разі не­щасного випадку потерпілому надається перша допомога.
•                 Після завершення екскурсії викладачі виводять учнів з об'єкта і перевіряють наявність учнів за списком.

Правила проведення екскурсії на підприємства з установками напругою до 1000 В

•                 При проведенні екскурсії на об'єкти з електроустановками напру­гою до 1000 В останні можуть де­монструватися учням у режимі комутації.
•                 Демонстрація електроустановок режимах комутації (вмикання,
  вимикання, зміна режимів роботи) може здійснюватися тільки керівником екскурсії, що працює на даному підприємстві.
•                 Всі електроустановки, на яких проводиться монтаж, ремонт, налагодження, випробування, під час проведення екскурсії повинні мати огородження, що забезпечу­ють безпеку проведення екскурсії.

Проведення екскурсії в приміщеннях з акумуляторними установками до­зволяється тільки за умови нормаль­но діючої вентиляції.

Правила проведення екскурсії на підприємства з установками напругою вище 1000 В

•                 Екскурсії на об'єкти з установка­ми напругою вище 1000В дозво­ляються тільки після оформлен­ня спеціального дозволу за підпи­сом керівника об'єкта екскурсії.
•                 Число учнів, що одночасно беруть участь в екскурсії на закритому чи відкритому розподільних при­строях з напругою вище 1000В, не має перевищувати 5 осіб, а три­валість екскурсії має бути не більш 30 хвилин.
•                 При екскурсіях у приміщення електроустановок, де розташовані низьковольтна апаратура дистан­ційного керування, мнемосхеми, число учнів, що одночасно беруть участь в екскурсії, повинне бути не менше 25 осіб, а тривалість екскурсії—не більше години.
•                 Забороняється проводити екс­курсії на установки з напругою вище 1000 В під час їхнього ре­монту.

Забороняється демонстрація ус­таткування під час проведення оперативних   перемикань

Завдання для учнів

Зміст завдання для екскурсії із спецпредметів

1. Які напруги перетворює  ТП?

2. З чого складається ТП?

3. З чого складається ввод ТП?

4. Яка марка трансформаторів використовується на ТП?

5. Які напруги перетворюють трансформатори?

6. Як захищають підстанції від блискавки?

7. Як виконують заземлення ТП?

8. Як розподіляється електроенергія по споживачах?

9. Для чого служать конденсаторні установки на підстанції?

10. Які є індивідуальні засоби захисту на підстанції?

Зміст завдання для екскурсії з фізики

1.               Що є джерелом магнітного поля на ТП?
2.               Які установки створюють магнітне поле на підстанції?
3.               Де на підстанції використовують електродвигуни, акумулятори?
4.               Які електровимірювальні прилади використовують розподільних пристроях трансформаторної підстанції?
5.               До яких систем електровимірювальних приладів вони належать?
6.               В яких апаратах ТП використовують феромагнітні, парамагнітні та діамагнітні  матеріали?
7.               Задача 1. Вибрати електричні параметри реактора підстанції та обчислити його магнітний потік, що виникає у його котушці, якщо

індуктивність 1,5 Гн; сила струму 10А.

8.               Задача 2. Вибрати технічні параметри  силового трансформатора підстанції та визначити, який магнітний потік проходить через нього, якщо переріз магнітопровода S =150см², магнітна індукція цього магнітопровода 1,5Тл.

ФОТОГРАФІЇ

учнів групи №19 на Тересвянській трансформаторній підстанції

           Біля закритого розподільного пристрою.

Біля реакторів та конденсаторних батарей

Біля конденсаторних батарей