Урок на тему «Получение переменного электрического тока».
Тип урока: изучение нового материала.
Цели урока:
Обучающая
Закрепление знаний по теме «Явление электромагнитной индукции».
Изучение устройства и принципа действия генератора переменного тока и его применения.
Развивающая
Развитие познавательных интересов и интеллектуальных способностей в процессе наблюдений и демонстрации эксперимента.
Воспитательная
Воспитание интереса к предмету, вооружение учащихся научными методами познания, позволяющими получить объективные знания об окружающем мире.
Воспитание ответственного отношения к природе, как социальной черты личности.
Оборудование
Источник тока (ВС - 24М);
Демонстрационный разборный трансформатор;
Ключ, гальванометр, электронный осциллограф, лампочки (220В, 40Вт; 3,5В, 0,2А)
Плакаты.
Компьютер и проектор.
Ход урока
Организационный момент
Проверка домашнего задания.
1. Какую задачу в 1821 году поставил перед собой учёный М. Фарадей?
2. Как он решил эту задачу? (Ученик демонстрирует опыты)
3. Сделать вывод: при каком условии во всех опытах в катушке, замкнутой на гальванометр, возникал индукционный ток?
4. В чём заключается явление электромагнитной индукции?
5. В чём практическая важность открытия явления электромагнитной индукции?
6. Назовите фамилии отечественных учёных, внесших большой вклад в разработку и создание генераторов электрической энергии?
Итак, мы переходим к устройству, которое дает возможность получить электрический ток, и называется генератором.
Идея получения электрического тока таким способом впервые пришла Майклу Фарадею. В его рисунках даже сохранился чертеж первого генератора.
Большинство генераторов - это т.н. электромеханические генераторы, в них за счет механического движения подвижной части такого генератора создается переменный электрический ток.
На сегодняшний день вся промышленность использует именно переменный электрический ток.
Объясняется это тем, что очень удобно, во-первых, получить переменный электрический ток, а во-вторых, удобно передавать его на большие расстояния. Вот поэтому в мире везде и всюду используется именно переменный ток.
Обозначают его на всех схемах волнистой линией.
Современный генератор представляет собой довольно сложное устройство, но в основном состоит он из двух частей - ротора и статора.
Рисунок 12 - Устройство генератора.
Статор - это неподвижная часть. Ротор - подвижная. Можно сказать, что статор - это аналог катушки с большим числом витков. А ротор - это магнит, который вращается и создает изменяющийся магнитный поток с течением времени, пронизывая те витки, которые находятся в статоре, индуцирует, наводит в этих витках электрический ток.
Если генератор маломощный, то обычно ротор делают из постоянного магнита. Ему придают определённую форму, создают внутри несколько отдельных полюсов. Этот постоянный магнит, вращаясь прямо внутри статора, непосредственно создаёт индукционный электрический ток. Если же необходим мощный генератор, то в этом случае ротор - уже не постоянный магнит, а электромагнит.
Конечно, необходимо сказать, что во всех генераторах ротор вращается за счет работы сторонней силы. Если этот генератор установлен на гидроэлектростанции, то там используется энергия падающей воды. В этом случае ротор вращается с небольшой скоростью. Поэтому приходится делать ротор сложной формы, чтобы создать большое изменение магнитного потока при вращении ротора и получить значительный электрический ток. Например, у генератора на тепловых электростанциях ротор будет вращаться за счет поступающего пара, там частота вращения достаточно большая, и в этом случае количество полюсов и форма ротора будет совсем иная.
Рисунок 13 - Устройство ротора и статора.
Если говорить про статор, то это неподвижная часть генератора. В ней прорезаются пазы. Представьте себе цилиндр, в котором прорезаны пазы, в этих пазах укладывается обмотка статора, где и создается индукционный электрический ток. Так устроены генераторы переменного тока.
Большое значение имеет вопрос о передаче переменного электрического тока. Передача переменного электрического тока на большие расстояния связана с электромагнитной индукцией. Чтобы передать переменный электрический ток, используются приборы, которые называются трансформаторами. Трансформатор - прибор для преобразования электрического тока и напряжения. Он состоит из двух катушек, они называются обмотками, и эти две катушки (катушек может быть и больше на самом деле) надеты на один сердечник.
Рисунок 14 - Внешний вид трансформатора.
Трансформатор - это устройство, которое состоит из двух или большего количества катушек, надетых на общий сердечник. Когда мы подключаем переменный электрический ток к одной из катушек, в ней создается переменное магнитное поле. Магнитное поле одной катушки усиливается за счет железного сердечника и своим магнитным потоком пронизывает витки другой катушки. Тем самым в другой катушке тоже будет создаваться электрический ток. Если мы будем теперь изменять количество витков в одной катушке и в другой катушке, то будут меняться значения электрического тока в различных катушках.
Вот здесь и происходит самое главное. Дело в том, что, когда электрический ток протекает по проводам, главная потеря связана с тем, что провода нагреваются, т.е. сказывается тепловое действие электрического тока. Это является главным неудобством при передаче постоянного электрического тока.
А если мы говорим о переменном токе, то за счет трансформатора, изменяя витки в катушках, можно регулировать значение электрического тока. Если мы уменьшим количество витков, то можем изменить и значение электрического тока. Мы можем его уменьшить, и потери электрического тока при передаче тоже уменьшатся. Следовательно, трансформатор дает возможность уменьшить значение электрического тока и увеличить при этом напряжение электрического тока.
Таким образом, удобно передавать переменный электрический ток, трансформатор называется повышающим тогда, когда напряжение увеличивается. Когда такой электрический ток приходит уже непосредственно к нам в квартиры, то включают другой трансформатор, который называется понижающим. В этом случае напряжение уменьшается до 220 Вт, но сила тока в цепи возрастает.
Этот электрический ток мы используем в бытовых приборах. Если мы будем рассматривать отдельно каждую линию электропередач (кратко ее называют ЛЭП), то каждая такая линия отдельно разрабатывается для конкретной электростанции, с которой мы получаем электроэнергию. На пути ее передачи устанавливаются трансформаторные станции, которые меняют напряжение переменного электрического тока.
Задача
Проволочное кольцо помещено в однородное магнитное поле (рис. 1).
Стрелочки, изображенные рядом с кольцом, показывают, что в случаях а и б кольцо движется прямолинейно вдоль линий индукции магнитного поля, а в случаях в, г и д - вращается вокруг оси 00". В каких из этих случаев в кольце может возникнуть индукционный ток?
Рисунок 15
Ответ:
Индукционный ток в кольце возникает только в случае г) , так как только в этом случае изменяется магнитный поток, пронизывающий контур кольца.
Изучение нового материала.
Учитель демонстрирует опыт Фарадея, акцентируя внимание на том, что модуль и направление индукционного тока периодически меняется.
Демонстрация опыта.
Рисунок 16 - Схема демонстрации опыта и полученной осциллограммы.
Наблюдая опыт по осциллограмме напряжения, ученики должны подойти к выводу: сила тока (напряжение) в осветительной сети меняется со временем по гармоническому закону (то есть по закону синуса или косинуса). Учитель дополняет вывод информацией, что стандартная частота тока, применяемая в осветительной сети и промышленности России и большинства стран мира, равна 50Гц.
Учитель демонстрирует модель генератора переменного тока (вращение проволочной рамки в магнитном поле). Учитель заостряет внимание учащихся на том, что в генераторе происходит превращение механической энергии в электрическую.
4 . Объяснение по плакату устройства современного электромеханического индукционного генератора и назначения его основных элементов.
Рисунок 17 - Устройство современного электромеханического индукционного генератора.
Вопрос к классу : каким образом приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции, на тепловой электростанции?
Обсуждаются и уточняются ответы учащихся.
Добиться ответа:
На гидроэлектростанциях - потоком падающей воды;
На тепловых - паром высокого давления и температуры.
5. Учитель демонстрирует действующую модель электростанции.
Содержание демонстрационного опыта:
Соединяем шкив водяной турбины с помощью резинового ремня со шкивом генератора. Генератор замыкаем на низковольтовую лампочку 3,5В. Подаём воду из водопроводного крана в турбину. Вращение турбины передаётся генератору. Наблюдаем свечение лампочки.
Ученики должны подойти к выводу: что механическая энергия воды (пара) превращается в механическую энергию ротора, которая в свою очередь превращается в электрическую энергию!
6. На экран проецируются фотографии промышленных предприятий.
Закрепление знаний, полученных на уроке.
1) Вопросы:
Какой электрической ток называется переменным? С помощью какого простого опыта его можно получить?
Где используют переменный электрический ток?
На каком явлении основано действие наиболее распростра-ненных в настоящее время генераторов переменного тока?
Расскажите об устройстве и принципе действия промыш-ленного генератора.
Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловой электростанции? на гидроэлектростанции?
Какова стандартная частота промышленного тока, приме-няемого в России и многих других странах?
2) Решение задачи:
Волжская ГЭС им. В.И. Ленина построена в 1950-1957 г.г., имеет напор 30м (разность высот между верхним и нижним течением), и электрическую мощность 2300 МВт.
Оценить ежесекундный расход воды.
Дано: Решение:
V = 1 м 3
1) Ep = m·g·h m = ρ·V Ep = ρ·V·g·h ≈ 300 ·103 Дж
2) P = W = n·Ep
Количество кубометров ежесекундно падающих с плотины
Ответ: Ep = 300 кДж, ≈
ρ = 10 3 кг/м 3
P = 2,3 ·10 9 Вт
E p - ? n = = ?
Подведение итогов.
Учитель подводит итоги урока, выставляет оценки ученикам, комментируя каждый ответ и оценку.
Домашнее задание:
Основной материал § 50. Упр. 40(2), стр. 168.
Дополнительный материал: подготовить сообщения по теме «Тепловые станции Тольятти» и «Экологические проблемы, связанные с работой тепловых и гидроэлектростанций».
Генератор переменного тока . Генератор тока – устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую.Основные части генератора:
Трансформатор.
Впервые трансформаторы были использованы в 1878 г. русским учёным П.Н. Яблочковым для питания изобретённых им ""электрических свечей» – нового в то время источника света. Идея П.Н. Яблочкова была развита сотрудником Московского университета И.Ф. Усагиным, сконструировавшим усовершенствованный трансформатор. (Демонстрация разборного универсального трансформатора). С помощью разборного универсального трансформатора рассматриваем устройство трансформатора. Трансформатор состоит из замкнутого сердечника, на который надеты две (иногда и более) катушки с проволочными обмотками. Одну из обмоток, называемую первичной, подключают к источнику переменного напряжения. Вторую обмотку, к которой присоединяют «нагрузку», то есть приборы и устройства, потребляющие электроэнергию, называют вторичной. Зарисовать в тетрадь схему устройства трансформатора, его условное обозначение (планшет)
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток, который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из трансформаторной стали концентрирует магнитное поле, так, что магнитный поток существует только внутри сердечника и одинаков во всех его сечениях.
В первичной обмотке, имеющей
n
1 витков, полная ЭДС индукции е 1 равна n 1 е.Во вторичной обмотке полная ЭДС е
2
равна
n
2
е, следовательно
Обычно активное сопротивление обмоток трансформатора мало, и им можно пренебречь. В этом случае модуль напряжения на зажимах катушки приблизительно равен ЭДС индукции, значит:
, Мгновенные значения ЭДС е
1
и е
2
изменяются синфазно (одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль.) Поэтому отношение
можно заменить:
Вывод о назначении трансформатора
Вопрос:
1. Какой электрический ток называется переменным?
1) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по модулю и направлению
2) Электрический ток, периодически меняющийся со временем
3) Электрический ток, периодически меняющийся по модулю
4) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по направлению
2. Где используют переменный электрический ток?
1) в домах. 2) квартирах. 3) на производстве. 4) на автомобилях.
5) велосипедах.
3. Почему генераторы переменного тока называют индукционными?
1) их действие основано на явлении электрического тока
2) их действие основано на магнитном действии
3) их действие основано на явлении электромагнитной индукции
4) их действие основано на явлении постоянного магнита:
4. Из чего состоит электромеханический индукционный генератор?
1) генератора. 2) станины. 3) статора.
4) ротора. 5) полукольца. 6) щетки.
5. Какая часть индукционного генератора подвижная?
1) статор. 2) ротор. 3) щетки. 4) обмотка.
6. Какая часть индукционного генератора не подвижна?
1) обмотка. 2) ротор. 3) статор.
7. Чем приводится во вращение ротор генератора на тепловых станциях?
1) водой. 2) паром от сгоревшего топлива. 3) бензином. 4) керосином.
8. Чем приводится во вращение ротор генератора на гидроэлектростанции?
1) паром. 2) водой. 3) керосином. 4) кувалдой.
9. Какова стандартная частота переменного тока?
1) 65Гц. 2) 55 Гц. 3) 40 Гц. 4) 50 Гц. 5) 70 Гц.
10. Из каких элементов состоит трансформатор?
1) сердцевина. 2) сердечник. 3) первичная обмотка.
4) вторичная обмотка. 5) обмотки из проволоки.
11. Для чего предназначен трансформатор?
1) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения и силы тока
2) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения
3) Трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения силы тока
4) Трансформатор предназначен для уменьшения переменного напряжения и силы тока
5) Трансформатор предназначен для увеличения напряжения и силы тока
12. Сколько видов трансформаторов существует?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. К какой обмотке трансформатора подключают переменный электрический ток?
1) к первичной. 2) к вторичной. 3) к первичной и вторичной.
14. По какому физическому закону можно определить потери электроэнергии в ЛЭП?
1) закон Джоуля. 2) закон Джоуля-Ленца. 3) закон Ленца.
4) закон Паскаля. 5) закон Ньютона.
15. Кто изобрел трансформатор?
1) Лебедев. 2) Тимирязев. 3) Яблочков. 4) Паскаль.
Конспект урока физики в 9 классе по теме
«Получение переменного электрического тока. Генератор»
Цели урока: выяснить условия существования переменного тока; познакомиться с устройством трансформатора, рассмотреть принцип его действия, достоинства, практическое применение.
Задачи урока:
Образовательные:
-создание условий для формирования представлений о переменном электрическом токе; генераторе.
Развивающие:
-формирование умения делать выводы, обобщать полученные сведения;
-формирование у учащихся навыков работы с источниками информации
-развивать навыки логического мышления, умение обосновывать свои высказывания, делать выводы.
Воспитательные:
- формирование положительной мотивации к учебному труду, коммуникативных умений;
- формирование интереса к познанию окружающего мира;
- формировать чувство гордости за развитие отечественной техники;
- развивать интерес к рабочим профессиям.
Тип урока: урок изучения нового материала.
До начала урока демонстрируется таблица с комментированием.
1 этап. Мотивация.
На доске эпиграф: «...а какая польза может быть от новорожденного?» М. Фарадей.
Проверка д/з
«Да-нет»
Верно ли, что явление электромагнитной индукции открыл Никола Тесла?
Верно ли, что возникающий в замкнутом контуре индукционный ток своим магнитный действием противодействует тому изменению магнитного потока, которым он вызван?
При приближении магнита к сплошному кольцу оно, притягиваясь, следует к магниту?
При удалении магнита от разрезанного кольцу оно, притягиваясь, следует за магнитом?
Прибор для демонстрации правила Ленца нельзя изготовить из железа?
В 1821 году Майкл Фарадей написал в своем дневнике: «Превратить магнетизм в электричество», а в 1831 году открыл явление электромагнитной индукции. Нарисуйте схему эксперимента.
Однажды Майкл Фарадей читал лекции в Лондонском Королевском университете, и одна из слушательниц его спросила «Какая польза может быть от такого малого тока?» На это Фарадей ей ответил: «А какая польза может быть от новорожденного?»
Тема урока:Производство и передача электроэнергии. Генератор.
Задачи: Выяснить, какие устройства порождают переменный электрический ток, изучить принцип их действия, выяснить принципы передачи тока.
3 этап. Изучение нового материала. Генератор. Устройство и принцип действия.
Генератор - устройство, которое преобразует энергию того или иного вида в электрическую. Еги принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. Простейший генератор состоит из двух частей - подвижного ротора и неподвижного статора. Видео 1мин46 сек.
Эксперимент (если получится)
4 этап. Первичное закрепление.
Работа в группах. Рассмотрите схему генератора. Укажите его составные элементы, объясните, как он работает. При необходимости пользуйтесь стр. 174 учебника.
Где производят электрический ток? На электростанциях. Какие виды электростанций вы знаете? Какие превращения энергии там происходят?
Задание 4. Таблица. Работа в парах.
Задание 5. Лови ошибку.
Лови ошибку.
Переменный электрический ток производится на электрических станциях с помощью акселератора.
Генератором называется устройство, которое преобразует энергию любого вида в механическую.
Электромеханический генератор состоит из подвижного ротора и неподвижного стартера.
В основе действия генератора лежит правило буравчика.
Генераторы используются в быту, в промышленности и в транспорте.
Задание 6. В тестовой форме (по времени)
5 этап. Рефлексия. Так какая же польза от новорожденного? Благодаря огромной теоретической работе ученых по изучению индукционного тока, сегодня в каждом доме есть электроэнергия. Подведение итогов. Заполнение таблицы.
Д/З подготовить доклады по электростанциям.
Цели урока:
Обучающие:
Развивающая: Развитие логического мышления, профессиональной лексики.
Воспитывающая : Воспитывать самосознание и настойчивость в овладении профессией.
Оборудование:
Тип урока: комбинированный, время проведения 40 минут.
Основные этапы урока:Ход урока
Здравствуйте ребята, сегодня тема нашего урока «Генерирование электрической энергии. Генератор переменного тока».
Эта тема созвучна с вашей профессией, вы будите изучать ее на уроках спецтехнологии, электротехники, на классном часе «Вы будущие энергетики» мы встречались со специалистами Сургутских ГРЭС, вы успешно прошли производственную практику, и многое уже знаете. Поэтому я рассчитываю на вашу помощь, заинтересованность. Надеюсь, что сегодня вы узнаете много нового и полезного.
Прежде чем мы будем говорить о производстве электрического тока, давайте вспомним:
Вопрос : Что называют электрическим током?
Ответ: Электрическим током называется упорядоченное движение заряженных частиц.
Вопрос : Какие вам известны источники тока?
Ответ: Аккумуляторы, батарейки и т. д.
У меня на столе всем известные источники тока: батарейка, фотоэлемент, модель индукционного генератора. Область применения каждого из перечисленных видов определяется их характеристиками. Давайте выясним, какие у них достоинства и недостатки и можно ли их применять повсеместно?
Химические источники тока: гальванические элементы; батареи аккумуляторов; ртутная батарейка, используемая в часах, калькуляторах и слуховых аппаратах, дает 1,4В; традиционная батарейка для карманного фонарика, дает 4,5 В. (демонстрация)
Достоинства – компактность, возможность использовать как автономный источник энергии.
Недостатки – небольшая энергоемкость, высокая стоимость энергии, недолговечность, проблема утилизации отходов.
Термоэлементы, фотоэлементы, солнечные батареи (демонстрация)
Достоинства – безмашинный способ получения энергии.
Недостатки – малый КПД, зависимость от погодных условий.
Преобладающую роль в наше время играют электромеханические
индукционные генераторы постоянного и переменного тока.
Практически они дают всю используемую энергию. Какие они имеют достоинства, преимущества и недостатки, нам предстоит выяснить сегодня на уроке.
Так как мы сегодня изучаем генераторы переменного тока, давайте вспомним:
Вопрос : Что такое переменный ток?
Ответ: Переменный ток можно рассматривать как вынужденное колебательное движение свободных электронов или вынужденные электромагнитные колебания силы тока и напряжения, меняющееся со временем по гармоническому закону.
Переменный ток имеет преимущество перед постоянным, потому что напряжение и силу тока можно в очень широких пределах преобразовать (трансформировать) почти без потерь, а такие преобразования необходимы во многих электро- и радиотехнических устройствах. Но особенно большая необходимость трансформации напряжения и тока возникает при передаче электроэнергии на большие расстояния. Электрическая энергия обладает преимуществом перед всеми другими видами энергии: ее можно передавать по проводам на огромные расстояния со сравнительно малыми потерями и удобно распределять между потребителями. Главное же в том, что эту энергию с помощью достаточно простых устройств легко превратить в другие формы: механическую, тепловую, световую и т.д.
(2 слайд) Запишите в тетради преимущества переменного тока.
В современной энергетике применяются индукционные генераторы переменного тока, действие которых основано на явлении электромагнитной индукции.
Вопрос : Вспомните, что такое электромагнитная индукция, и кто открыл это явление?
Ответ: Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которое заключается в возникновении индукционного тока под действием переменного магнитного поля.
(3 слайд) После открытия этого явления многие скептики, сомневаясь, спрашивали: «Какая от этого польза?»
На что Фарадей ответил: «Какая может быть польза от новорожденного?»
Прошло немногим более половины столетия и, как сказал американский физик Р.Фейнман, «бесполезный новорожденный превратился в чудо-богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить».
И этим богатырем, изменившим облик Земли, является генератор.
Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую энергию (запишите определение в тетрадь).
(4 слайд)
Электрический ток вырабатывается в генераторах - Откройте учебник на странице 106 рисунок 97. Давайте вместе назовем и запишем в тетради, как устроен генератор, его основные части.
Что обозначено цифрой 1,2,3,4,5,6,7?
Ротор, вращающаяся часть генератора, создает магнитное поле от электромашины постоянного тока.
В настоящее время существуют различные модификации индукционных генераторов. Но все они состоят, из одних и тех же, частей – это магнит или электромагнит, создающий магнитное поле, и обмотка в которой индуцируется ЭДС.
Один из сердечников (обычно внутренний) вращается вокруг вертикальной или горизонтальной оси – называется ротором. Неподвижный сердечник с его обмоткой называют – статором.
Обратите внимание, в данной модели генератора вращается проволочная рамка, которая является ротором, магнитное поле создает неподвижный, постоянный магнит. При движении проводника его свободные заряды движутся вместе с ним. Поэтому на заряды со стороны магнитного поля действует сила Лоренца. ЭДС индукции, следовательно, имеет магнитное происхождение.
На многих электростанциях земного шара именно сила Лоренца вызывает появление тока. ε = ε m sin ωt
В больших промышленных генераторах вращается именно электромагнит, который является ротором. Обмотки, в которых наводится ЭДС, вложены в пазах статора – появление ЭДС в неподвижных обмотках статора объясняется возникновением в них вихревого электрического поля, порожденного изменением магнитного потока при вращении ротора.
Из закона электромагнитной индукции следует: ЭДС индукции в замкнутом контуре равна по модулю скорости изменения магнитного потока через поверхность, ограниченную контуром.
Какова же должна быть скорость изменения магнитного потока, скорость вращения ротора, если в некоторых установках применяются токи в несколько килогерц и даже мегагерц? Для примера, попробуйте рассчитать скорость вращения ротора для стандартной частоты промышленного тока.
Чтобы ответить на данный вопрос, вспомните:
Вопрос :Чему равна частота промышленного тока?
Ответ: Стандартная частота промышленного переменного тока равна 50 Гц во многих странах мира, в США частота равна 60Гц, это означает, что на протяжении 1 с. ток 50 раз течет в одну сторону и 50 раз в противоположную.
Тогда сколько колебаний будет происходить в 1 минуту?
Умножим на 60 сек. получается 3000 об/мин. Такая скорость нереальна и чтобы уменьшить скорость вращения, используют многополюсный магнит.
Частота наводимой ЭДС определяется формулой ν = p*n,
где р – число пар полюсов индуктора, n – частота вращения ротора.
Так, роторы генераторов Угличской ГЭС на Волге имеют 48 пар полюсов, и скорость их вращения уменьшается, становится 62,5 об/мин.
Мы живем в 21 веке и основой цивилизованного образа жизни, следовательно, и научно-технического прогресса, является энергия, которой требуется все больше и больше. Казалось бы, вырабатывайте ее сколько угодно, пока есть полезные ископаемые, есть машины, вырабатывающие эту энергию. Но здесь возникает проблема.
Эту проблему можно назвать - проблема «трех Э »: Энергетика + Экономика + Экология. Для бурного развития экономики , требуется все больше и больше энергии , увеличение выработки энергии - ведет к ухудшению экологии , наносит большой вред окружающей среде.
Ведь энергетика является одной из самых загрязняющих отраслей народного хозяйства. При неразумном подходе происходит нарушение нормального функционирования всех компонентов биосферы (воздуха, воды, почвы, животного и растительного мира), а в исключительных случаях, подобных Чернобылю, под угрозой оказывается и сама жизнь. Поэтому главным должен стать подход с экологических позиций, учитывающих интересы не только настоящего, но и будущего.
Между тем, ТЭС являются одними из основных загрязнителей атмосферы твердыми частицами золы, окислами серы и азота, а также углекислым газом, способствующим возникновению «парникового эффекта». Над городами образуются, так называемые острова тепла, из-за усиленного выброса энергии которых, нарушается нормальное течение атмосферных процессов. В сентябре этого года, мы все с вами были свидетелями образования торнадо над водохранилищем ГРЭС -2 в городе Сургуте.
Вопрос : Кто сможет объяснить это явление?
Ответ: Над поверхностью водохранилища образовался теплый воздушный фронт, в то время когда температура и давление окружающего воздуха были сравнительно низкими. Встреча, этих двух потоков и привела к образованию смерча.
Важнейшими направлениями экологизации научно-технического процесса, должны стать – внедрение ресурсосберегающих и безотходных технологий; переход к чистым и неисчерпаемым источникам энергии.
Уже разрабатываются, так называемые топливные элементы, в которых энергия освобождается в результате реакции водорода с кислородом, получили широкое применение МГД – генераторы. Строят электростанции разного типа, геотермальные, ветряные, солнечные и т.д.
Какими бы ни были типы электростанций, главное устройство на любом из них – это генератор.
Вопрос : Что называют генератором?
Ответ: Генератор – это устройство, преобразующее энергию того или иного вида в электрическую.
Вопрос : Назовите основные части генератора.
Ответ: Ротор, статор.
Вопрос : Фонари по дороге стоят одиноко.
Десять герц – частота переменного тока.
Кто ответит мне ясно, без тени смущенья:
Этот ток применяют ли для освещения?
Ответ: Нет.
Вопрос : Генератор переменного тока имеет на роторе 6 пар полюсов. Какой должна быть частота вращения ротора, чтобы генератор вырабатывал ток стандартной частоты?
Ответ: (500 об/мин)
А сейчас проверим, на сколько, вы усвоили данный материал. У вас на столах лежат тестовые задания по теме нашего урока и карточка, в которую вы заносите правильный ответ. Кто ответит правильно на 6 вопросов, получит «5», на 4-5 вопросов, оценку - «4», за 3 правильных ответа получит «3».
Сегодня на уроке, мы с вами разобрали принцип действия генератора, этого внушительного сооружения из проводов, изоляционных материалов, стальных конструкций. Не перестаю удивляться, как при таких огромных размерах в несколько метров важнейшие детали генераторов изготавливаются с точностью до миллиметра. Нигде в природе нет такого сочетания движущихся частей, которые могли бы порождать, электрическую энергию столь же непрерывно и экономично. А теперь постарайтесь ответить на вопрос, поставленный в начале урока.
Какие достоинства и недостатки у генератора переменного тока?
О трехфазном генераторе вы узнаете на уроках электротехники, а к следующему уроку попрошу вас приготовить сообщение о новых, современных типах генераторов.
Электромагнитное поле
УРОК 8/20
Тема. Переменный ток. Генератор переменного тока
Цель урока: сформировать у учащихся представление о переменный ток и способы его получения.
Тип урока: комбинированный урок.
ПЛАН УРОКА
ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА
На производстве и в быту гораздо чаще используют переменный ток, чем постоянный.
Ø Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
Переменный ток получают при помощи генераторов переменного тока с использованием явления электромагнитной индукции. Представим проводник в виде рамки площадью S , которая равномерно вращается с угловой скоростью ω в однородном магнитном поле (магнитная индукция перпендикулярна к оси вращения рамки). Магнитный поток через рамку Ф = ВScosα , где α - угол между вектором нормали к площади рамки и линиями магнитной индукции.
Если начать отсчет времени в момент, когда вектор направленный вдоль линий магнитной индукции, то начальное значение угла α равен нулю, а зависимость угла от времени имеет вид: α = ωt , поэтому Ф = BScosωt .
Изменение магнитного потока приводит к возникновению в рамке ЭДС индукции . Согласно закону электромагнитной индукции Скорость изменения магнитного потока Δ Ф/Δ t с точки зрения математики является производной функции Ф(t ), поэтому
Таким образом, рассматриваемая рамка является источником ЭДС, выполняет гармонические колебания с амплитудой Если рамка состоит из N витков, то амплитуда ЭДС увеличивается в N раз:
Чтобы воспользоваться полученной ЭДС, можно прикрепить подвижные концы рамки до неподвижных контактов внешнего электрического круга. Можно, например, обеспечить, чтобы металлическое кольцо от каждого из концов рамки скользило по своему упругому контакту (щетке). Тогда щетки можно рассматривать, как полюсы источников тока.
Если присоединить к этим полюсам резистор сопротивлением R , напряжение на резисторе будет совпадать с ЭДС в рамке: а сила тока в резисторе будет:
Амплитуда силы тока в этом выражении Период переменного тока, а его частота
ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА
ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ
· Переменным током называют электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению.
· Генератор переменного тока является электромеханическим устройством, которое преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока.
Рів1 № 9.2; 9.11; 9.12; 9.13.
Рів2 № 9.24; 9.25; 9.26, 9.27.
Рів3 № 9.31, 9.32; 9.33; 9.34.
