Конспект урока по теме "Трансформатор".

Трансформатор.

Тема написана на доске.

Цели урока:

-подвести учащихся к критическому осмыслению и обобщению уже известной и новой информации по теме «Электромагнитная индукция»;

-развивать умение связно и логично излагать свои мысли;

-совершенствовать навыки групповой работы.

Стадия вызова.

Учащиеся разбиваются учителем на шесть групп (можно по желанию). Каждая группа получает текст (приложение 1) и задание, в зависимости от цвета «шляпы». Шляпы вырезают из цветного картона, задания приклеивают.

Белая шляпа.

Рассказать о трансформаторе только фактами, цифрами, определениями, формулами, без эмоций, без субъективных оценок. Только факты!!!

Жёлтая шляпа.

Расскажите где используется трансформатор в жизни человека. Необходимо выделить в этом явлении позитивные стороны и аргументировать!! Нужно не просто сказать, что именно хорошо, полезно, продуктивно, конструктивно, но и объяснить почему.

Чёрная шляпа.

Негативные проявления трансформатора. Нужно определить, какой вред может нанести трансформатор (электричество) человеку и объяснить почему так может произойти. Смысл заключается в том, чтобы не только выделить недостатки, но и проанализировать причины отрицательного проявления работы трансформатора.

Красная шляпа.

Расскажите какие эмоции вызывает у вас работа трансформатора (преобразование и протекание электрического тока, действие явления электромагнитной индукции). Какие эмоции у вас бы появились, если бы электрический ток исчез из вашей жизни. Что испытывали вы при прохождении через ваше тело электрического тока.

Зелёная шляпа.

Ответьте на вопросы: «Что придумали бы люди, если бы не открыли явление электромагнитной индукции и не научились бы им пользоваться?», «Что можно было бы сделать иначе, почему и как именно?» и другие. Эта «шляпа» позволяет найти новые грани применения электрического тока.

Синяя шляпа.

Это – философская, обобщающая «шляпа». Группа в «синей шляпе» старается обобщить высказывания других групп, сделать выводы, найти параллели и так далее. За вами последнее слово о трансформаторе.

Стадия содержания.

Каждая группа получает тексты одинакового содержания. Читает их. Составляет план рассказа, в зависимости от своего задания. Пересказывает, обсуждает и выбирает необходимый материал.

Стадия рефлексии.

Группа назначает выступающих по своему проекту. Происходит защита проекта и его обсуждение.

Так как задания в каждой группе разные, один и тот же материал будет изложен шесть раз.

Учитель подводит итог.

Приложение 1.

Трансформатор был изобретен в 1878 г. русским ученым Павлом Николаевичем Яблочковым (1847-1894). Трансформатором называется электрическое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)

2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках ЭДС индукции.

ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит:

где U₂ — напряжение на вторичной обмотке,

N₂ — число витков во вторичной обмотке,

Ф — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки.

ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:

где U₁  — напряжение на концах первичной обмотки,

N₁ — число витков в первичной обмотке.

Поделив уравнение  на , получим отношение:

Идеальный трансформатор — трансформатор, у которого отсутствуют потери энергии.

где Р₁ —значение поступающей на трансформатор мощности, которая возникает в первичной цепи,

Р₂ —значение преобразованной трансформатором мощности, поступающей во вторичную цепь.

С
оединив это уравнение с отношением напряжений на концах обмоток, получим уравнение идеального трансформатора:

Таким образом получаем, что при увеличении напряжения на концах вторичной обмотки  , уменьшается ток вторичной цепи .

По назначению трансформатор делится на силовые и специального назначения.

Силовые трансформаторы бывают повышающие и понижающие: для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии ставят повышающие трансформаторы, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня, понижающий трансформатор.

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины, содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт (для питания микросхем и транзисторов) до нескольких киловольт (для питания анода кинескопа через умножитель напряжения). В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств (например в блоках питания персональных компьютеров) широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. 

К трансформаторам специального назначения относят:

Измерительные трансформаторы напряжения, измерительные трансформаторы тока служат для расширения пределов изменения приборов; для измерения очень больших или очень маленьких переменных напряжений и токов.

Сварочный трансформатор предназначен для понижения напряжения от 220В (380В) до 60В-70В;

Пиктрансформатор применяется для преобразования напряжения синусоидной формы в импульсное напряжение пикообразной формы.

Трансформаторы для преобразования переменных токов больших мощностей обладают высоким КПД, достигающим 98-99,5 процентов.

Во время работы обмотки и магнитопроводы трансформатора нагреваются. Это вредно для трансформатора поэтому трансформаторы снабжают системой охлаждения: естественной (воздушная и масляная) или искусственной (принудительная циркуляция масла).

При пользовании трансформаторами нужно строго соблюдать правила техники безопасности.