У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
У вас большие запросы!
Точнее, от вашего браузера их поступает слишком много, и сервер VK забил тревогу.
Эта страница была загружена по HTTP, вместо безопасного HTTPS, а значит телепортации обратно не будет.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы отключили сохранение Cookies, а они нужны, чтобы решить проблему.
Почему-то страница не получила всех данных, а без них она не работает.
Обратитесь в поддержку сервиса.
Вы вернётесь на предыдущую страницу через 5 секунд.
Вернуться назад
Традиционный урок физики «Трансформаторы»
Проверка домашнего задания, повторение пройденного. (Проверка в виде соревнования между 1 и 2 вариантами позволит рассмотреть большую часть вопросов, повысить активность учащихся. Вопросы на экране.).
| 1 вариант | 2 вариант |
| 1. В чем заключается явление электромагнитной индукции? | 1. Как определяют направление индукционного тока? |
| 2. Что такое статор? | 2. Что такое ротор? |
| 3. Для чего нужны контактные кольца и щетки? | 3. Почему зазор между сердечниками делают как можно меньшим? |
| 4. Какими преимуществами обладает переменный ток по сравнению с постоянным? | 4. На каком принципе основана работа генератора переменного тока? |
| 5. Сила тока в цепи меняется по закону j=3cos(100 pi t+ pi /3)А. Определите амплитуду, круговую частоту и начальную фазу. | 5. Напряжение меняется по закону И=5 cos(8t+3 pi /2)В. Определите частоту, амплитуду и начальную фазу. |
Изложение нового материала.
Назначение трансформаторов.
Нередко на практике требуется питать приборы, рассчитанные на разные напряжения. Так ламповый телевизор включают в сеть напряжением 220В, на нитях ламп должно быть 6,3 В; между анодом и катодом от 200В до 500В; на электронно-лучевой трубке до 15000В; а для работы транзисторов от 5В до 18В. Повышение и понижение напряжения переменного тока осуществляется трансформаторами.
Устройство трансформатора.
Трансформатор был изобретен в 1878 году П.Н. Яблочковым. Простой трансформатор переменного тока состоит из двух катушек, надетых на феромагнитный сердечник [рис. 98 в учебнике]. Сердечник собран из стальных листков трансформаторной стали. Одна из обмоток первичной, подключается к источнику переменного тока. Другая, к которой подключают нагрузку, называется вторичной. (Демонстрируем «школьный трансформатор», различные по размерам и назначению трансформаторы). Показываем условное обозначение трансформатора.
Трансформатор на холостом ходу.
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. Магнитное поле сосредоточено в сердечнике. Мгновенное значение ЭДС индукции е в любом витке катушек одинаково и согласно закону Фарадея определяются формулой е= -Ф’, Ф=Фm cos10t, то Ф’= -10Фm sin10t, следовательно е=10Фm sin10t или е=10Еm sin10t, где Em=10Фm.
В первичной обмотке, имеющей N1 витков, е1=N1е. Во вторичной е2=N2e, отсюда следует, что e1/e2=N1/N2 . Обычно активное сопровождение обмоток мало, поэтому |И1|?|e1|, |И2|=|e2|.
Мгновенные значения ЭДС e1 и e2 изменяются синфазно с учетом сказанного, можно записать:
Величина К называется коэффициентом трансформации.
При К>1 трансформатор является понижающим, а при К — повышающим. Отмечаем, что на холостом ходу И1/И2=N1/N2, и что трансформатор потребляет незначительную энергию из сети.
Работа нагруженного трансформатора.
Если нагрузить трансформатор во вторичной обмотке сила тока будет отлична от нуля. Появившийся ток создает в трансформаторе свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Но уменьшение амплитуды колебаний результирующего магнитного потока должно, в свою очередь, уменьшить ЭДС индукции в первичной обмотке. Однако это невозможно, так как |И1|?|e1|. Поэтому при включении нагрузки, увеличивается сила тока в первичной обмотке.
Увеличение силы тока в цепи первичной обмотки происходит в соответствии с законом сохранения энергии: отдача электроэнергии в цепь, присоединенную ко вторичной обмотке трансформатора, сопровождается потреблением от сети такой же энергии первичной обмоткой. Мощность в первичной цепи при нагруженном трансформаторе, приблизительно равна мощности во вторичной цепи:
Это значит, что, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько же раз уменьшаем силу тока.
Закрепление пройденного материала.
| 1 вариант | 2 вариант |
| 1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора? | 1. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора? |
| 2. Как устроен трансформатор? | 2. Что показывает коэффициент трансформации? |
| 3. Почему сердечник трансформатора изготовлен из отдельных пластин? | 3. Почему диаметр проводов катушек различен? |
| 4. Почему трансформатор выходит из строя, если занимает один виток? | 4. N1=2N2; И1=220В; И2-? |
38, повторение 37, упр. 5(3-7). Подготовить мини-проект «Применение трансформатора».
Решение задач по теме «Трансформаторы». 11-й класс
2. Каково устройство трансформатора? 3. Сколько чаще всего катушек у трансформатора?
4. На чем основан принцип работы трансформатора?
5. Трансформатор на холостом ходу.
6. Работа нагруженного трансформатора.
7. Что такое коэффициент трансформации?
8. Каким бывает численно коэффициент трансформации?
9. Какой трансформатор называют повышающим, какой понижающим?
10. Можно ли подключить трансформатор к сети постоянного напряжения?
11. Почему трансформатор гудит?
12. Почему сердечник трансформатора собирают из отдельных листов железа?
13. Почему сердечник называют магнитопроводом?
14. Можно ли сердечник сделать из меди?
15. Как найти КПД трансформатора? Каких наибольших значений он достигает?
16. Какие потери энергии могут быть в трансформаторе?
17. Как избежать потерь энергии в трансформаторе?
18. Можно ли включить в сеть переменного тока напряжением 220 В первичную катушку трансформатора, снятую с сердечника?
3. Тестовый опрос по теме трансформатор.
1. Сколько витков должна иметь первичная катушка трансформатора, чтобы повысить напряжение от 10 до 50 В, если во вторичной обмотке 80 витков?
2. Трансформатор является повышающим, если коэффициент трансформации его:
А) равен единице;
Б) меньше единицы;
В) больше единицы.
3. Сердечник трансформатора набран из отдельных изолированных пластин для:
А) экономии материала;
Б) уменьшения рассеяния магнитного потока;
В) уменьшения вихревых токов.
4. Каково соотношение между напряжением и числом витков в обмотках трансформатора?
5. Первичная катушка трансформатора – это та, что:
А) соединена с потребителем;
Б) соединена с источником;
Правильные ответы:
1 – В, 2 – Б, 3 – В, 4 – А, 5 – Б.
4. Решение задач.
1. Понижающий трансформатор со 110 витками во вторичной обмотке понижает напряжение от 22 000 В до 110 В. Сколько витков в его первичной обмотке?
2. Первичная обмотка повышающего трансформатора содержит 100 витков, а вторичная — 1000. Напряжение в первичной цепи 120 В. Каково напряжение во вторичной цепи, если потерь энергии нет?
3. Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 300 витков, включен в сеть напряжением 220 В. Во вторичную цепь трансформатора, имеющую 165 витков, включен резистор сопротивлением 50 Ом. Найдите силу тока во вторичной цепи, если падение напряжения на ней равно 50 В.
4. Понижающий трансформатор дает ток 20 А при напряжении 120 В. Первичное напряжение равно 22000 В. Чему равны ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если его КПД равен 90%?
5. Повышающий трансформатор создает во вторичной цепи ток 2 А при напряжении 2200 В. Напряжение в первичной обмотке равно 110 В. Чему равен ток в первичной обмотке, а также входная и выходная мощности трансформатора, если потерь энергии в нем нет?
6. Первичная обмотка понижающего трансформатора с коэффициентом трансформации 8 включена в сеть напряжением 200 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, ток во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите падение напряжения на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.
5. Вопросы.
1. Почему на трансформаторной будке написано “Осторожно опасно!”. “Не влезай – убьет!”
2. Какой там трансформатор?
3. Первый трансформатор был изобретен в 1878 году. Это было 134 года тому назад. Чем он заслужил наше внимание? Чем он так хорош?
6. Подведение итогов.
Мы сегодня повторили тему “Трансформатор”. Я надеюсь, что вы поняли роль трансформатора в жизненной деятельности человека.
7. Домашнее задание. Параграф 39, задания на листе.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 1
1. На каком физическом явлении основана работа трансформатора?
А. Магнитное действие тока.
Б. Электромагнитная индукция.
В. Тепловое действие тока.
2. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при убывании силы тока в его вторичной обмотке?
Г. Ответ неоднозначен.
3. Напряжение на зажимах вторичной обмотки понижающего трансформатора 60 В, сила тока во вторичной цепи 40 А. Первичная обмотка включена в цепь с напряжением 240 В. Найдите силу тока в первичной обмотке трансформатора.
4. Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть переменного тока с напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20 В, ее сопротивление 1 Ом, ток в ней 2 А. Найдите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 2
1. Число витков в первичной обмотке трансформатора в 2 раза меньше числа витков во вторичной обмотке. На первичную обмотку подали напряжение U. Чему равно напряжение на вторичной обмотке трансформатора?
2. Во сколько раз изменяются потери энергии в линии электропередачи, если на понижающую подстанцию будет подаваться напряжение 10 кВ вместо 100 кВ при условии передачи одинаковой мощности?
А. Увеличится в 10 раз.
Б. Уменьшится в 100 раз.
В. Увеличится в 100 раз.
3. Трансформатор имеет коэффициент трансформации 20. Напряжение на первичной обмотке 120 В. Определите напряжение на вторичной обмотке и число витков в ней, если первичная обмотка имеет 200 витков.
4. Первичная обмотка трансформатора имеет 2400 витков. Сколько витков должна иметь вторичная обмотка, чтобы при напряжении на зажимах 11 В передавать во внешнюю цепь мощность 22 Вт? Сопротивление вторичной обмотки 0,2 Ом. Напряжение в сети 380 В.
Домашнее задание по теме “Трансформатор”
Вариант 3
1. Как изменится сила тока в первичной обмотке трансформатора при возрастании силы тока в его вторичной обмотке?
Г. Ответ неоднозначен.
2. Какой ток можно подавать на обмотку трансформатора?
А. Только переменный.
Б. Только постоянный.
В. Переменный и постоянный.
3. Трансформатор повышает напряжение с 220 В до 1,1 кВ и содержит 700 витков в первичной обмотке. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков во вторичной обмотке? В какой обмотке провод большего сечения?
4. Первичная обмотка трансформатора с коэффициентом трансформации, равным 8, включена в сеть с напряжением 220 В. Сопротивление вторичной обмотки 2 Ом, сила тока во вторичной обмотке трансформатора 3 А. Определите напряжение на зажимах вторичной обмотки. Потерями в первичной обмотке пренебречь.