Componentele principale ale generatorului:
- Un inductor este un dispozitiv care creează un MF. O armătură este o înfășurare în care este indusă o fem. Inelele cu perii sunt un dispozitiv care elimină curentul de inducție din piesele rotative sau furnizează curent electric unui electromagnet.
Transformator.
Transformatoarele au fost folosite pentru prima dată în 1878 de omul de știință rus P.N. Yablochkov pentru a alimenta „lumânările electrice” pe care le-a inventat - o nouă sursă de lumină la acel moment. Ideea P.N. Yablochkova a fost dezvoltată de angajatul Universității din Moscova I.F. Usagin, care a proiectat un transformator îmbunătățit. (Demonstrația unui transformator universal pliabil). Folosind un transformator universal pliabil, luăm în considerare designul transformatorului.Transformatorul este format dintr-un miez închis, pe care sunt plasate două (uneori mai multe) bobine cu înfășurări de sârmă. Una dintre înfășurări, numită înfășurare primară, este conectată la o sursă de tensiune alternativă. A doua înfășurare, la care este conectată „sarcina”, adică dispozitivele și dispozitivele care consumă energie electrică, se numește secundar.Desenați o diagramă a dispozitivului transformator într-un caiet, simbolul acestuia (tabletă)
Funcționarea unui transformator se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Când curentul alternativ trece prin înfășurarea primară, în miez apare un flux magnetic alternativ, care excită o fem indusă în fiecare înfășurare. Un miez de oțel al transformatorului concentrează câmpul magnetic astfel încât fluxul magnetic să existe numai în interiorul miezului și să fie același în toate secțiunile sale.În înfășurarea primară, care are n 1 spire, FEM total indus e 1 este egal cu n 1 e. În înfășurarea secundară emf totală 2
egal cu n 2
e, prin urmare De obicei, rezistența activă a înfășurărilor transformatorului este mică și poate fi neglijată. În acest caz, modulul de tensiune la bornele bobinei este aproximativ egal cu fem-ul indus, ceea ce înseamnă:, Valorile instantanee ale fem e 1
și e 2
schimbare de fază (ating simultan un maxim și trec simultan prin zero.) Prin urmare, raportul poate fi inlocuit: 
mărimea k numit raport de transformare. La k> 1, - transformator – coborâtor. La k
Concluzie despre scopul transformatorului
- Cea mai importantă aplicație a unui transformator este transmiterea energiei electrice pe distanțe lungi. Transformatorul își găsește o mare aplicație practică în sudarea electrică. Formarea a două fluxuri magnetice opuse în miezul unui transformator complet încărcat este baza pentru proiectarea unui clopot electric modern de uz casnic. În inginerie radio pentru a reduce tensiunea (transformatoare de putere).
Întrebare:
1. Ce curent electric se numește alternativ?
1) Curentul electric, care se modifică periodic în timp în mărime și direcție
2) Curentul electric care se modifică periodic în timp
3) Curentul electric, care se schimbă periodic în magnitudine
4) Curentul electric, schimbând periodic direcția în timp
2. Unde se folosește curentul electric alternativ?
1) în case. 2) apartamente. 3) în producție. 4) pe mașini.
5) biciclete.
3. De ce generatoarele de curent alternativ se numesc inducție?
1) acţiunea lor se bazează pe fenomenul curentului electric
2) acţiunea lor se bazează pe acţiunea magnetică
3) acţiunea lor se bazează pe fenomenul de inducţie electromagnetică
4) acțiunea lor se bazează pe fenomenul unui magnet permanent:
4. Din ce constă un generator electromecanic de inducție?
1) generator. 2) pat. 3) stator.
4) rotorul. 5) jumătăți de inele. 6) perii.
5. Care parte a generatorului de inducție este mobilă?
1) stator. 2) rotorul. 3) perii. 4) înfăşurare.
6. Care parte a generatorului de inducție nu este mobilă?
1) înfăşurare. 2) rotorul. 3) stator.
7. Ce antrenează rotorul generatorului la stațiile termice?
1) apa. 2) abur din combustibil ars. 3) benzină. 4) kerosen.
8. Ce antrenează rotorul generatorului la o centrală hidroelectrică?
1) feribotul. 2) apa. 3) kerosen. 4) cu un baros.
9. Care este frecvența AC standard?
1) 65 Hz. 2) 55 Hz. 3) 40 Hz. 4) 50 Hz. 5) 70 Hz.
10. Din ce elemente este compus un transformator?
1) miez. 2) miez. 3) înfășurare primară.
4) înfășurare secundară. 5) înfăşurări de sârmă.
11. Care este scopul transformatorului?
1) Un transformator este proiectat pentru a crește sau a reduce tensiunea și curentul alternativ
2) Transformatorul este proiectat să crească sau să scadă tensiunea alternativă
3) Transformatorul este proiectat pentru a crește sau a reduce curentul
4) Transformatorul este proiectat pentru a reduce tensiunea și curentul alternativ
5) Transformatorul este proiectat pentru a crește tensiunea și curentul
12. Câte tipuri de transformatoare există?
1) 1. 2) 2. 3) 3. 4) 4. 5) 5.
13. La ce înfăşurare a transformatorului este conectat curentul electric alternativ?
1) la primar. 2) la secundar. 3) la primar și secundar.
14. După ce lege fizică pot fi determinate pierderile de energie în liniile electrice?
1) legea lui Joule. 2) Legea Joule-Lenz. 3) legea lui Lenz.
4) Legea lui Pascal. 5) Legea lui Newton.
15. Cine a inventat transformatorul?
1) Lebedev. 2) Timiryazev. 3) Yablochkov. 4) Pascal.
Producția, transportul și utilizarea energiei electrice
Obiectivele lecției:
Concretizează ideile școlarilor despre metodele de transmitere a energiei electrice, despre tranzițiile reciproce ale unui tip de energie la altul.
Dezvoltarea în continuare a abilităților de cercetare practică ale studenților, aducând activitatea cognitivă a copiilor la un nivel creativ de cunoaștere.
Dezvoltarea și consolidarea conceptului de „sistem energetic” folosind material de istorie locală.
Echipament: aparate electrice, transformator, card
Planul lecției
Organizarea timpului
Actualizarea cunoștințelor
Învățarea de materiale noi
Rezumatul lecției.
ÎN CURILE CURĂRILOR
Organizarea timpului
Actualizarea cunoștințelor
Învățarea de materiale noi
Aproape toată viața umană din viața de zi cu zi este conectată cu electricitatea. Electricitatea ne ajută să ne încălzim și să ne luminăm casele, să gătim alimente, să curățăm, să ne distrăm, să păstrăm legătura cu cei dragi și multe altele. Ce se va întâmpla dacă el va fi plecat?
Cum ar trăi planeta noastră?
Cum ar trăi oamenii din asta?
Fără căldură, magnet, lumină
Și razele electrice?
A. Mitskevici
Și, într-adevăr, cum ar trăi planeta? La urma urmei, a fost o vreme când oamenii trăiau fără lumină. Viața era grea.
Vorbind despre istoria utilizării energiei electrice în țara noastră, trebuie remarcat anul 1920.
În februarie 1920 a fost creată o comisie de electrificare, care a propus plan GOELRO . Acest plan prevedea:
Dezvoltarea rapidă a industriei energiei electrice;
Creșterea puterii centralelor electrice;
Centralizarea producției de energie electrică;
Utilizarea pe scară largă a resurselor locale de combustibil și energie;
Tranziția treptată a industriei, agriculturii, transportului la energie electrică.
– De ce a fost pusă pe primul loc dezvoltarea industriei energiei electrice pentru dezvoltarea statului?
– Care este avantajul energiei electrice față de alte tipuri de energie?
– Cum se transmite electricitatea?
– Acestea sunt întrebările la care vom răspunde în timpul lecției noastre.
Subiectul lecției: " Producția, transportul și utilizarea energiei electrice»
– Care este avantajul energiei electrice față de alte tipuri de energie?
Poate fi transmis prin fir în orice zonă populată;
Poate fi ușor convertit în orice tip de energie;
Se obține cu ușurință din alte tipuri de energie;
– Ce tipuri de energie pot fi transformate în energie electrică?(Răspunsurile elevilor).
În funcție de tipul de energie convertită, centralele electrice sunt împărțite în(Studentul răspunde):
Tidal
geotermal
Vânt
Termic
Hidraulic
Oricare ar fi tipurile de centrale electrice, dispozitivul principal în oricare dintre ele este generatorul.
Generator este un dispozitiv care transformă energia de un tip sau altul în energie electrică.
Exemple de generatoare:
celule galvanice;
Mașini electrostatice;
Termopilele;
Panouri solare;
Generatoare de inducție de curent continuu și alternativ.
În energia modernă se folosesc generatoare de curent alternativ cu inducție, a căror acțiune se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică.
? Îți amintești ce este inducția electromagnetică și cine a descoperit acest fenomen?
Răspuns: Michael Faraday a descoperit fenomenul de inducție electromagnetică, care constă în apariția unui curent indus sub influența unui câmp magnetic alternativ.
După descoperirea acestui fenomen, mulți sceptici s-au îndoit și au întrebat: „La ce folosește asta?” La care Faraday a răspuns: „Ce folos poate avea un nou-născut?” A trecut puțin mai mult de jumătate de secol și, așa cum a spus fizicianul american R. Feynman, „nou-născutul inutil s-a transformat într-un erou miracol și a schimbat fața Pământului într-un mod pe care tatăl său mândru nici nu și-l putea imagina”. Și acest erou, care a schimbat fața Pământului, este generatorul.
În prezent, există diverse modificări ale generatoarelor de inducție. Dar toate constau din aceleași părți - acesta este un magnet sau un electromagnet care creează un câmp magnetic și o înfășurare în care este indus un EMF.
Principiul de funcționare al generatorului
Principiul de funcționare al generatorului ne va ajuta să înțelegem modelul situat pe biroul meu (sau Fig. 10.2 p. 68 din manual):
Vă rugăm să rețineți că în acest model de generator, un cadru de sârmă se rotește; câmpul magnetic este creat de un magnet staționar, permanent. Când un conductor se mișcă, sarcinile sale libere se mișcă odată cu el. Prin urmare, forța Lorentz acționează asupra sarcinilor din partea câmpului magnetic, sub influența cărora sarcinile libere intră în mișcare direcționată, adică este indusă o fem de inducție, care este de origine magnetică.
În generatoarele industriale mari, electromagnetul, care este rotorul, este cel care se rotește.
Rotor – partea mobilă a generatorului
Înfășurările în care este indus EMF sunt plasate în fantele statorului.
Stator – partea staționară a generatorului.
Apariția EMF în înfășurările statorului statorului se explică prin apariția unui câmp electric în acestea, generat de o modificare a fluxului magnetic atunci când rotorul se rotește.
Generatoarele produc curent electric alternativ.
Curent alternativ este un curent electric care se modifică în timp după o lege armonică.
Diagrama curentului AC este prezentată la pagina 68, fig. 10.3 manuale. Valorile negative ale curentului corespund direcției opuse a curentului.
Curentul alternativ are un avantaj față de curentul continuu, deoarece tensiunea și curentul pot fi convertite (transformate) într-o gamă foarte largă, aproape fără pierderi, iar astfel de conversii sunt necesare în multe dispozitive de inginerie electrică și radio. Dar o nevoie deosebit de mare de transformare a tensiunii și a curentului apare atunci când se transmite electricitate pe distanțe lungi.
Energia electrică generată este transmisă consumatorului.
- Cine sunt, în opinia dumneavoastră, principalii consumatori de energie electrică?
Studentul raspunde:
Industrie (aproape 70%)
Transport
Agricultură
Nevoile casnice ale populației
- Toată energia generată la centrală ajunge la consumator? De ce apar pierderi în timpul transportului de energie electrică?
Când curentul trece prin fire, acestea se încălzesc. Conform legii Joule-Lenz, ținând cont de faptul că , obținem .
Ce determină cantitatea de căldură generată în fire?
Puterea curentului, rezistivitatea și lungimea firelor, cantitatea de căldură și invers. Aria secțiunii transversale a firului, cantitatea de căldură. Dar creșterea S nu este benefică, deoarece aceasta va duce la o creștere a masei firelor.
Cantitatea de căldură poate fi redusă prin reducerea curentului. Pentru aceasta, se folosește un dispozitiv numit transformator.
Transformator este un dispozitiv care convertește curentul alternativ, în care tensiunea crește sau scade de mai multe ori, practic fără pierderi de putere.
Primele transformatoare au fost folosite în 1878 de omul de știință rus P.N. Yablochkov pentru a alimenta lumânările electrice pe care le-a inventat.
Cel mai simplu transformator constă dintr-un miez în formă închisă din material magnetic moale, pe care sunt înfășurate două înfășurări: primar și secundar (vezi figura)
Acțiune transformator pe baza fenomenului de inducţie electromagnetică. Dacă înfășurarea primară transformator porniți o sursă de curent alternativ în rețea, apoi curent alternativ va curge prin ea, ceea ce va crea un flux magnetic alternativ în miezul transformatorului. Acest flux magnetic, care pătrunde în spirele înfășurării secundare, va induce o forță electromotoare (EMF) în el. Dacă înfășurarea secundară este scurtcircuitată la orice receptor de energie, atunci sub influența emf indusă va curge un curent electric prin această înfășurare și prin receptorul de energie. În același timp, un curent de sarcină va apărea și în înfășurarea primară. Astfel, energia electrică, fiind transformată, este transferată din rețeaua primară în cea secundară la tensiunea pentru care este proiectat receptorul de energie conectat la rețeaua secundară.
Principala mărime care caracterizează funcționarea unui transformator este raportul de transformare - K
LA- raportul de transformare
Raportul de transformare - aceasta este o valoare egală numeric cu raportul tensiunilor la bornele a două înfășurări în regim fără sarcină.
Pentru două înfășurări ale unui transformator de putere situat pe o tijă, coeficientul de transformare este considerat egal cu raportul dintre numărul de spire ale acestora.
Transformatoarele pot fi crescândȘi în jos.
La K Se numeste 1 transformator în jos, deoarece 
la K crescând, deoarece 
La transmiterea energiei electrice pe o distanță semnificativă, tensiunea crește la câteva sute de kilovolți, deci trebuie să existe un transformator de creștere la ieșirea centralei electrice. Dar, deoarece consumatorul folosește în principal o tensiune mai mică, la intrarea în zona populată este instalat un transformator coborâtor.
Prezentări elevilor
Consolidarea materialului învățat
Numarul 1. Pentru a determina numărul de spire pe înfășurarea primară a transformatorului, 30 de spire de sârmă au fost înfășurate în jurul miezului său, ale căror capete au fost conectate la un voltmetru. Care este numărul de spire din înfășurarea primară a transformatorului dacă, atunci când i se aplică o tensiune de 220 V, un voltmetru conectat la o bobină de 30 de spire arată o tensiune de 2 V?
nr 2. Rezistența internă a sursei AC r vn = 6,4·10 3 Ohm. Determinați raportul de transformare K un transformator ideal cu care se poate obtine putere maxima din aceasta sursa la rezistenta de sarcina R n = 16 Ohm.
Numarul 3. O tensiune alternativă cu o valoare efectivă ( U 1) d = 12 kV. Tensiunea de la înfășurarea secundară ( U 2) d = 220 V este utilizat pentru alimentarea cu energie electrică a clădirilor de locuit. Presupunând că transformatorul este ideal și sarcina înfășurării secundare este pur activă, determinați
1) raportul de transformare K;
2) valori efective ale curentului ( eu 1) d și ( eu 2) d în înfășurările primar și secundar, presupunând că consumul de energie P av = 96 kW;
3) rezistența la sarcină R n în circuitul secundar al transformatorului
Soluţie
|
|
Rezumatul lecției.
Teme pentru acasă. § 10, nr. 7.2, 7.19, 7.24, lab. sclav. numarul 3
Festivalul întreg rusesc al creativității pedagogice
(anul universitar 2016/2017)
Nominalizare: idei și tehnologii pedagogice
Titlul lucrării: Rezumatul lecției pe tema „Generator de curent alternativ. Transformator" gradul 9
Lecție pe tema: Curentul alternatorului. Transformator.
Scopul lecției: repetarea și generalizarea cunoștințelor despre metoda industrială de producere a energiei electrice, un studiu detaliat al transformatorului.
Sarcini
Educational
Consolidarea cunoștințelor privind subiectele „Fenomenul inducției electromagnetice și curent alternativ”.
Studiați principiul recepției și transmiterii curentului alternativ.
Introduceți dispozitive tehnice: generator de curent alternativ și transformator.
De dezvoltare
Creați condiții pentru dezvoltarea intereselor cognitive și a abilităților intelectuale în procesul de observare a demonstrațiilor de experimente și a muncii independente în clasă.
Dezvoltați capacitatea de a prezenta și testa ipoteze, de a descoperi relațiile dintre curentul electric și câmpul magnetic și de a explica rezultatele obținute.
Educational
Pentru a crea condiții pentru cultivarea interesului pentru subiect, dotând elevii cu metode științifice de cunoaștere, permițându-le să obțină cunoștințe obiective despre lumea din jurul lor.
Pentru a insufla nevoia de a respecta regulile de utilizare în siguranță a dispozitivelor tehnice, de a acționa ca un consumator competent de energie electrică.
Planul lecției:
Organizarea timpului.
Material de studiu despre curent alternativ (+ demonstrație).
Studiați principiul de funcționare a unui generator de curent alternativ.
Introducere în dificultățile transmisiei AC.
Studiul proiectării transformatorului.
Introducere în principiile transmisiei cu curent alternativ.
Rezumând lecția
Teme pentru acasă.
În timpul orelor
Moment org. Repetarea d/z. Motivație:
Cunoașteți vreun fenomen fizic, un fenomen descoperit la începutul secolului al XIX-lea, care stă la baza întregii civilizații moderne și chiar și confortul personal al fiecăruia dintre noi este direct legat de acest fenomen? Ascultă copiii
(Acesta este un fenomen EMP)
Există vreo legătură între fenomenul EMR și producția de energie electrică care intră în fiecare dintre casele și apartamentele noastre?
Am vorbit despre cum se creează electricitatea încă din clasa a IX-a.
(verificați repetarea cu Plikers)
Deci, tema lecției de astăzi: „Generator de curent alternativ. Transformator"
Astăzi, în lecție, ne vom uita mai detaliat la baza fizică a generării de energie electrică și a transmiterii acesteia către consumatori.
Propun să luăm în considerare un experiment
bobină și magnet când se apropie și se îndepărtează,
bobina și magnetul se deplasează perpendicular pe axa bobinei
Indiferent de propunerile primite, demonstrați apariția curentului indus (folosind programul Logger Lite).
Atrageți atenția elevilor asupra abaterii vibrațiilor în direcții opuse.
Întreabă întrebări:
-S-a schimbat direcția curentului de inducție când s-a schimbat fluxul magnetic care trece prin circuit?
-Putem spune că valoarea modulului curentului inductiv a fost constantă?
-Este posibil să se realizeze o schimbare continuă a fluxului magnetic pentru un sistem bobină-magnet?
3. Demonstrarea apariției curentului de inducție atunci când magnetul se rotește. Analiza pas cu pas a rezultatelor demonstrației. Utilizați Logger Lite.
Din graficul dependenței valorii curentului de inducție în timp rezultă că curentul alternativ se schimbă periodic în mărime și direcție într-un timp egal cu timpul unei revoluții complete a cadrului.
Demonstrarea unui clip video despre o centrală hidroelectrică locală.
Tabel „Generator de curent alternativ” + desen din manual - comparați ceea ce nu este clar?
2. Explicații pentru dispozitiv:
În turbogeneratoare există un rotor (se rotește la frecvență înaltă), deci este un cilindru masiv de oțel cu caneluri axiale unde se află înfășurările DC.
La hidrogeneratoare (de viteză mică), rotorul este realizat în formă de stea, pe suprafața exterioară a căreia sunt fixați electromagneți de polaritate alternativă, excitați de curent continuu.
ROTORul unui generator de curent alternativ este acționat de un motor principal: o turbină cu abur, o turbină hidraulică, un motor cu ardere internă sau o turbină eoliană. Înfășurarea sa este alimentată de un generator de curent continuu, care este de obicei plasat pe un arbore comun cu alternatorul și, uneori, de un dispozitiv redresor, care este conectat la bornele generatorului însuși.
Întrebare: De ce în generatoarele puternice de curent alternativ, curentul de inducție este excitat nu într-un cadru rotativ, ci într-o înfășurare staționară a statorului din cauza rotației inductorului.
Răspuns: În statorul unei mașini puternice, de exemplu, 500 kW, care generează o tensiune curentă de 20 kV, puterea curentului în înfășurare este de 25 kA. Este imposibil să eliminați un astfel de curent folosind un contact glisant. Și excitatoarele au o putere scăzută, curenții de magnetizare nu depășesc sute de amperi, ceea ce face posibilă alimentarea lor în înfășurarea rotorului folosind un contact de alunecare. În plus, statorul este mai ușor de răcit.
O caracteristică importantă a generatorului este frecvența indusă de fem.
$=р·п, unde р este numărul de perechi de poli, р este frecvența de rotație a rotorului.
B) Aplicarea generatorului de curent alternativ - la diferite centrale electrice. Generatoarele cu o capacitate de 300-500 MW au un randament de 99% - sunt instalatii foarte avansate.
C) despre centrale electrice: termice, hidraulice, nucleare.
Eficiența centralelor termice nu este mai mare de 40%.
Centrală hidroelectrică - pierderile de energie sunt foarte mici.
D) LIMITĂRI:
Cu cât puterea generatorului este mai mare, cu atât se consumă mai puțin combustibil la 1 kWh de energie. Este rentabil. Dar cu cât puterea este mai mare, cu atât curentul este mai mare, cu atât încălzirea și pierderile sunt mai mari. Utilizarea diferitelor metode de răcire (aer, apă, hidrogen, ulei) a atins deja limite rezonabile - o creștere suplimentară a puterii va duce la dimensiunea unităților de putere care sunt neprofitabile din punct de vedere al consumului de metal și al pierderilor de energie electrică.
Prin urmare, sunt dezvoltate noi turbogeneratoare de design care utilizează înfășurări supraconductoare.
DESPRE GENERATOARELE TURBO CRIOGENICE – MESAJ PENTRU LECȚIA URMĂTOARE?
Deci, dacă fluxul magnetic care pătrunde în circuit se modifică, atunci apare un curent indus alternativ. În acest caz, nu contează deloc dacă în acest caz magnetul se va mișca față de bobină sau bobina față de magnet: principalul lucru este că fluxul magnetic care pătrunde în circuit se schimbă continuu.
O mașină în care fluxul magnetic care pătrunde în circuit se modifică continuu în mod periodic și în același timp este generat un curent alternativ se numește generator electromecanic de inducție.
Partea rotativă a generatorului se numește rotor, iar partea staționară se numește stator.
Generatoarele care produc curenți induși mari folosesc un electromagnet ca rotor și, de obicei, nu unul, ci mai mulți. Acest lucru permite reducerea vitezei de rotație și reducerea uzurii generatorului. Frecvența standard a curentului alternativ în rețelele industriale și de iluminat din Rusia este de 50 Hz.
Generatoarele care produc curenți alternativi mari sunt acționate de energie mecanică: apă în cădere (centrală hidroelectrică), abur (centrală termică, centrală nucleară). Dar centralele electrice sunt situate în apropierea resurselor de energie, iar electricitatea este transmisă prin fire către consumator. Când curentul trece prin fire, firele se încălzesc. Prin urmare, conform legii Joule-Lenz, se pierde o anumită cantitate de căldură.
Dar secțiunea transversală a firului nu poate fi foarte mare, prin urmare, pentru a transmite energie electrică către consumator pe distanțe lungi, este necesar să se reducă valoarea curentului alternativ.
Transformator.
Invenția P.N. în 1876 a ajutat la schimbarea valorii curentului și tensiunii alternative. transformator Yablochkov.
Scop: 1 – creșterea și scăderea tensiunii AC la transmiterea acesteia de la o sursă pe distanțe lungi către un consumator.
2- pentru alimentarea diferitelor dispozitive si instalatii dintr-o retea de curent alternativ.
Dispozitiv: lucru independent pe un model de transformator și pe un poster.
Sarcină: - luați în considerare dispozitivul, schițați-l schematic, funcționarea transformatorului la relanti (???? - de ce atunci când circuitul secundar este deschis, transformatorul nu consumă aproape deloc energie)
Demonstrații: Undervolting (Logger Lite).
Utilizați desene și simboluri pe diagrame.
13 CITAT 13 CITAT 1415 1415 13 CITAT 1415
Vă sugerez să vă evaluați cunoștințele pe tema „curent alternativ, transformator”
Urmează un test cu Plikers.
Tema pentru acasă: 51 exercițiul 42 (1, 2)
Figura 5515
Fișiere atașate
Obiectivele lecției:
Educational:
- Arătați avantajele energiei electrice față de alte tipuri de energie.
- Dați o idee despre structura de bază a unui generator de curent alternativ.
- Evidențiați problemele de mediu asociate cu producerea de energie electrică.
Dezvoltare: Dezvoltarea gândirii logice și a vocabularului profesional.
Educarea : Dezvoltați conștiința de sine și perseverența în stăpânirea unei profesii.
Echipament:
- calculator,
- proiector,
- surse de curent – bateria lanternei,
- fotocelula,
- model de generator de curent continuu,
- Disc DVD „Școala virtuală a lui Chiril și Metodiu”,
- test de screening.
Tip de lecție: combinate, durata 40 minute.
Etapele principale ale lecției:- Moment organizatoric (2 min.)
- Actualizarea cunoștințelor de bază (3-5 min.)
- Învățarea de materiale noi (15 min.)
- Fixarea unui subiect nou (5 min.)
- Test de cunoștințe (10 min.)
- Rezumând. (3 min.)
În timpul orelor
- Organizarea timpului - salutare, pregătirea activității pentru succes .(1 diapozitiv)
Salutare băieți, astăzi subiectul lecției noastre este „Generarea energiei electrice. Alternator".
Acest subiect este în concordanță cu profesia dvs., îl veți studia în lecțiile de tehnologie specială, inginerie electrică, în timpul orei de curs „Voi sunteți viitorii ingineri energetici”, ne-am întâlnit cu specialiști de la Uzina Districtului de Stat Surgut, ați avut succes ți-ai finalizat pregătirea practică și știi deja multe. De aceea, cont pe ajutorul și interesul dumneavoastră. Sper că astăzi veți învăța o mulțime de lucruri noi și utile.
- Actualizarea cunoștințelor de referință – conversație frontală cu elevii.
Înainte de a vorbi despre producerea de curent electric, să ne amintim:
Întrebare: Ce se numește curent electric?
Răspuns: Curentul electric este mișcarea ordonată a particulelor încărcate.
Întrebare: Ce surse curente cunoașteți?
Răspuns: Baterii reîncărcabile, baterii etc.
Pe birou am surse de curent cunoscute: o baterie, o fotocelulă, un model de generator de inducție. Domeniul de aplicare al fiecăruia dintre tipurile enumerate este determinat de caracteristicile acestora. Să aflăm care sunt avantajele și dezavantajele lor și pot fi aplicate peste tot?
Surse de curent chimic: celule galvanice; baterii pentru baterii; o baterie cu mercur folosită în ceasuri, calculatoare și aparate auditive produce 1,4V; baterie tradițională pentru lanternă, dă 4,5 V. (demonstrație)
Avantaje: compactitate, capacitatea de a fi folosit ca sursa autonoma de energie.
Dezavantaje - intensitate energetică scăzută, cost energetic ridicat, fragilitate, problemă de eliminare a deșeurilor.
Termoelemente, fotocelule, panouri solare(demonstrație)
Avantaje: mod fără mașini de a genera energie.
Dezavantaje: eficiență scăzută, dependență de condițiile meteorologice.
Rolul predominant în timpul nostru îl joacă electromecanica
generatoare de inducție de curent continuu și alternativ.
Ele furnizează practic toată energia folosită. Ce avantaje, avantaje si dezavantaje au, vom afla astazi in clasa.
- Explicarea unui subiect nou.
Deoarece învățăm despre alternatoare astăzi, să ne amintim:
Întrebare: Ce este curentul alternativ?
Răspuns: Curentul alternativ poate fi considerat ca o mișcare oscilatorie forțată a electronilor liberi sau oscilații electromagnetice forțate ale curentului și tensiunii, modificându-se în timp conform unei legi armonice.
Curentul alternativ are un avantaj față de curentul continuu, deoarece tensiunea și curentul pot fi convertite (transformate) într-o gamă foarte largă, aproape fără pierderi, iar astfel de conversii sunt necesare în multe dispozitive de inginerie electrică și radio. Dar o nevoie deosebit de mare de transformare a tensiunii și a curentului apare atunci când se transmite electricitate pe distanțe lungi. Energia electrică are un avantaj față de toate celelalte tipuri de energie: poate fi transmisă prin fire pe distanțe mari, cu pierderi relativ mici și distribuită convenabil între consumatori. Principalul lucru este că această energie poate fi ușor convertită în alte forme folosind dispozitive destul de simple: mecanice, termice, luminoase etc.
(2 diapozitive) Notați în caiet avantajele curentului alternativ.
În energia modernă se folosesc generatoare de curent alternativ cu inducție, a căror acțiune se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică.
Întrebare: Vă amintiți ce este inducția electromagnetică și cine a descoperit acest fenomen?
Răspuns: Michael Faraday a descoperit fenomenul de inducție electromagnetică, care constă în apariția unui curent indus sub influența unui câmp magnetic alternativ.
(3 diapozitive) După descoperirea acestui fenomen, mulți sceptici s-au îndoit și au întrebat: „La ce folosește asta?”
La care Faraday a răspuns: „Ce folos poate avea un nou-născut?”
A trecut puțin mai mult de jumătate de secol și, așa cum a spus fizicianul american R. Feynman, „nou-născutul inutil s-a transformat într-un erou miracol și a schimbat fața Pământului într-un mod pe care tatăl său mândru nici nu și-l putea imagina”.
Și acest erou, care a schimbat fața Pământului, este generatorul.
Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică (scrieți definiția în caiet).
(4 diapozitive)
Curentul electric este generat în generatoare - Deschideți manualul de la pagina 106, Figura 97. Să numim împreună și să scriem într-un caiet cum funcționează generatorul și părțile sale principale.
Ce este indicat de numerele 1,2,3,4,5,6,7?
- Statorul este format din plăci separate pentru a reduce încălzirea de la curenții turbionari; plăcile sunt fabricate din oțel electric.
- Periile, plăcile fixe, sunt presate pe inele și conectează înfășurarea rotorului cu circuitul extern.
- Inele pentru a furniza curent rotorului și scoateți-l din înfășurarea rotorului către circuitul extern folosind contacte glisante.
- Turbină, combinația unei turbine cu un alternator se numește turbogenerator.
- Cadru, carcasă, în interiorul căruia se află statorul și rotorul.
- Excitator, generator, curent continuu generat, care este alimentat unui electromagnet rotativ.
Rotorul, partea rotativă a generatorului, creează un câmp magnetic de la o mașină electrică cu curent continuu.
În prezent, există diverse modificări ale generatoarelor de inducție. Dar toate constau din aceleași părți - acesta este un magnet sau un electromagnet care creează un câmp magnetic și o înfășurare în care este indus un EMF.
Unul dintre miezuri (de obicei intern) se rotește în jurul unei axe verticale sau orizontale – numită rotor. Miezul fix cu înfășurarea sa se numește - stator.
Vă rugăm să rețineți că în acest model de generator se rotește un cadru de sârmă, care este un rotor; câmpul magnetic este creat de un magnet staționar, permanent. Când un conductor se mișcă, sarcinile sale libere se mișcă odată cu el. Prin urmare, forța Lorentz acționează asupra sarcinilor din câmpul magnetic. FEM indusă este deci de origine magnetică.
În multe centrale electrice din întreaga lume, forța Lorentz este cea care provoacă apariția curentului.ε = ε m sin ωt
În generatoarele industriale mari, electromagnetul, care este rotorul, este cel care se rotește. Înfășurările în care este indus EMF sunt înglobate în canelurile statorului - apariția EMF în înfășurările statorului statorului se explică prin apariția unui câmp electric vortex în acestea, generat de o modificare a fluxului magnetic atunci când rotorul se rotește. .
Din legea inducției electromagnetice rezultă: FEM indusă într-o buclă închisă este egală ca mărime cu viteza de modificare a fluxului magnetic prin suprafața delimitată de buclă.
Care ar trebui să fie viteza de modificare a fluxului magnetic, viteza de rotație a rotorului, dacă în unele instalații se folosesc curenți de câțiva kiloherți și chiar megaherți? De exemplu, încercați să calculați viteza rotorului pentru o frecvență de curent industrial standard.
Pentru a răspunde la această întrebare, amintiți-vă:
Întrebare:Care este frecvența curentului industrial?
Răspuns: Frecvența standard a curentului alternativ industrial este de 50 Hz în multe țări ale lumii, în SUA frecvența este de 60 Hz, ceea ce înseamnă că timp de 1 s. curentul curge de 50 de ori într-un sens și de 50 de ori în sens opus.
Atunci câte oscilații vor avea loc într-un minut?
Să înmulțim cu 60 de secunde. se dovedește a fi 3000 rpm. Această viteză este nerealistă și pentru a reduce viteza de rotație se folosește un magnet multipolar.
Frecvența FEM indusă este determinată de formula ν = p*n,
unde p este numărul de perechi de poli ale inductorului, n este viteza rotorului.
Astfel, rotoarele generatoarelor hidrocentralei Uglich de pe Volga au 48 de perechi de poli, iar viteza lor de rotatie scade, devenind 62,5 rpm.
Trăim în secolul XXI și baza unui mod de viață civilizat și, prin urmare, a progresului științific și tehnologic, este energia, care necesită din ce în ce mai mult. S-ar părea că o poți produce cât vrei, atâta timp cât există minerale și există mașini care produc această energie. Dar aici vine problema.
Această problemă poate fi numită problema celor „trei E»: Energie + Economie + Ecologie. Pentru o dezvoltare rapidă economie, sunt necesare din ce în ce mai multe energie, creșterea producției de energie duce la deteriorare ecologie, dăunează foarte mult mediului.
Până la urmă, energia este unul dintre cele mai poluante sectoare ale economiei naționale. Cu o abordare nerezonabilă, funcționarea normală a tuturor componentelor biosferei (aer, apă, sol, floră și faună) este perturbată, iar în cazuri excepționale, precum Cernobîl, viața însăși este amenințată. Prin urmare, principalul lucru ar trebui să fie o abordare din perspectivă de mediu, ținând cont nu numai de interesele prezentului, ci și ale viitorului.
Între timp, centralele termice sunt unul dintre principalii poluanți ai atmosferei cu particule solide de cenușă, oxizi de sulf și azot, precum și dioxid de carbon, care contribuie la „efectul de seră”. Așa-numitele insule de căldură se formează peste orașe, datorită eliberării crescute de energie din care este perturbat cursul normal al proceselor atmosferice. În septembrie a acestui an, am asistat cu toții la formarea unei tornade peste rezervorul centralei electrice din districtul de stat -2 din orașul Surgut.
Întrebare: Cine poate explica acest fenomen?
Răspuns: Un front de aer cald s-a format pe suprafața rezervorului într-un moment în care temperatura și presiunea aerului din jur erau relativ scăzute. Întâlnirea acestor două fluxuri a dus la formarea unei tornade.
Cele mai importante direcții pentru ecologizarea procesului științific și tehnic ar trebui să fie introducerea de tehnologii care economisesc resursele și fără deșeuri; trecerea la surse de energie curate și inepuizabile.
Așa-numitele celule de combustie, în care energia este eliberată ca urmare a reacției hidrogenului cu oxigenul, sunt deja dezvoltate, iar generatoarele MHD sunt utilizate pe scară largă. Ei construiesc centrale de diferite tipuri, geotermale, eoliene, solare etc.
- Fixarea unui subiect nou - rezolvarea problemelor calitative si cantitative.
Oricare ar fi tipurile de centrale electrice, dispozitivul principal în oricare dintre ele este generatorul.
Întrebare: Cum se numeste un generator?
Răspuns: Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică.
Întrebare: Numiți părțile principale ale generatorului.
Răspuns: Rotor, stator.
Întrebare: Lampioanele de-a lungul drumului stau singure.
Zece herți este frecvența curentului alternativ.
Cine-mi va răspunde clar, fără o umbră de jenă:
Este folosit acest curent pentru iluminat?
Răspuns: Nu .
Întrebare: Un alternator are 6 perechi de poli pe rotorul său. Care trebuie să fie viteza rotorului pentru ca generatorul să producă curent la o frecvență standard?
Răspuns:(500 rpm)
- Verificarea cunoștințelor - verifica-ti vecinul!
Acum să verificăm cât de mult ai stăpânit acest material. Pe birourile tale sunt sarcini de testare pe tema lecției noastre și un cartonaș pe care scrii răspunsul corect. Cine răspunde corect la 6 întrebări va primi un „5”, pentru 4-5 întrebări punctajul va fi „4”, pentru 3 răspunsuri corecte va primi un „3”.
- Rezumând. (10 diapozitive)
Astăzi, la clasă, am discutat despre principiul de funcționare a unui generator, această structură impresionantă realizată din fire, materiale izolatoare și structuri din oțel. Nu încetez să fiu uimit cum, cu dimensiuni atât de uriașe de câțiva metri, cele mai importante părți ale generatoarelor sunt fabricate cu precizie milimetrică. Nicăieri în natură nu există o asemenea combinație de părți în mișcare care ar putea genera energie electrică atât de continuu și economic. Acum încercați să răspundeți la întrebarea pusă la începutul lecției.
Care sunt avantajele și dezavantajele unui alternator?
Despre un generator trifazat veți afla în lecțiile de inginerie electrică, iar pentru lecția următoare vă voi ruga să pregătiți un mesaj despre tipuri noi, moderne de generatoare.
Rezumatul unei lecții de fizică de clasa a IX-a pe această temă
„Generează curent electric alternativ. Generator"
Obiectivele lecției: să se afle condițiile de existență a curentului alternativ; familiarizați-vă cu structura transformatorului, luați în considerare principiul funcționării acestuia, avantaje, aplicare practică.
Obiectivele lecției:
Educational:
-crearea condiţiilor pentru formarea ideilor despre curentul electric alternativ; generator
Educational:
- formarea capacităţii de a trage concluzii şi de a rezuma informaţiile primite;
- formarea abilităților elevilor în lucrul cu sursele de informare
-dezvoltați abilitățile de gândire logică, capacitatea de a vă justifica afirmațiile și de a trage concluzii.
Educational:
- formarea unei motivații pozitive pentru munca academică, abilități de comunicare;
- dezvoltarea interesului pentru înțelegerea lumii din jurul nostru;
- creați un sentiment de mândrie în dezvoltarea tehnologiei autohtone;
- dezvoltarea interesului pentru profesiile profesionale.
Tip de lecție: lecție despre învățarea de material nou.
Înainte de începerea lecției, este afișat un tabel cu comentarii.
Etapa 1. Motivația.
Pe tablă este o epigrafă: „...ce beneficii poate avea un nou-născut?” M. Faraday.
Verificarea d/z
"Nu chiar"
Este adevărat că fenomenul inducției electromagnetice a fost descoperit de Nikola Tesla?
Este adevărat că curentul indus care apare într-un circuit închis, cu efectul său magnetic, contracarează modificarea fluxului magnetic care îl provoacă?
Când un magnet se apropie de un inel solid, acesta atrage și urmărește magnetul?
Când un magnet este îndepărtat dintr-un inel tăiat, acesta atrage și urmărește magnetul?
Dispozitivul pentru demonstrarea regulii lui Lenz nu poate fi făcut din fier?
În 1821, Michael Faraday a scris în jurnalul său: „Transformați magnetismul în electricitate”, iar în 1831 a descoperit fenomenul inducției electromagnetice. Desenați o diagramă a experimentului.
Odată, Michael Faraday ținea prelegeri la Queen's University din Londra, iar unul dintre ascultătorii săi l-a întrebat: „La ce poate avea un curent atât de mic?” La asta Faraday i-a răspuns: „Ce folos poate avea un nou-născut?”
Tema lecției: Producția și transportul energiei electrice. Generator.
Obiective: Aflați care aparate generează curent electric alternativ, studiați principiul funcționării acestora, aflați principiile transmiterii curentului.
Etapa 3. Învățarea de materiale noi. Generator. Dispozitiv și principiu de funcționare.
Un generator este un dispozitiv care transformă energia de un fel sau altul în energie electrică. Principiul său de funcționare se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. Cel mai simplu generator este format din două părți - un rotor în mișcare și un stator staționar. Video 1 min 46 sec.
Experimentează (dacă este posibil)
Etapa 4. Consolidare primară.
Lucrați în grupuri. Luați în considerare circuitul generatorului. Indicați componentele sale, explicați cum funcționează. Dacă este necesar, folosiți pagina 174 a manualului.
Unde se produce curentul electric? La centralele electrice. Ce tipuri de centrale electrice cunoașteți? Ce transformări energetice au loc acolo?
Sarcina 4. Tabel. Lucrați în perechi.
Sarcina 5. Prindeți o greșeală.
Prinde greșeala.
Curentul electric alternativ este produs în centralele electrice cu ajutorul unui accelerator.
Un generator este un dispozitiv care transformă energia de orice fel în energie mecanică.
Un generator electromecanic este format dintr-un rotor în mișcare și un demaror fix.
Funcționarea generatorului se bazează pe regula gimlet.
Generatoarele sunt folosite în viața de zi cu zi, în industrie și în transport.
Sarcina 6. În formă de test (în funcție de timp)
Etapa 5. Reflecţie. Deci, care sunt beneficiile de a avea un nou-născut? Datorită muncii teoretice enorme a oamenilor de știință privind studiul curentului de inducție, astăzi fiecare casă are electricitate. Rezumând. Completarea tabelului.
D/Z întocmește rapoarte privind centralele electrice.
