Конспект урока по теме "Переменный ток. Параметры, характеризующие переменный ток. Графическое изображение переменного тока"

Разделы: Физика

Тип урока – формирование новых знаний.

Оборудование:

  • таблица “Принцип работы генератора переменного тока”,
  • видеофрагмент “Переменный ток против постоянного”,
  • модель генератора переменного тока.

Цель урока:

  • изучить устройство и принцип работы генератора переменного тока, определение переменного тока, параметры, характеризующие ток  (амплитуда, период, частота, фаза), сформировать умение аналитическим и графическим методом определять параметры переменного тока;
  • развивать умение анализировать и классифицировать полученную информацию, пользоваться справочной литературой.

Ход урока

1. Организационный момент.

2. Актуализация опорных знаний. (Слайды 1,2)

1. Проводник находится в электрическом поле. Как движутся в нём свободные электрические заряды?

А. Совершают колебательное движение
Б. Хаотично
В. Упорядоченно

2. Что принято за направление электрического тока?

А. Направление упорядоченного движения положительно заряженных частиц.
Б. Направление упорядоченного движения отрицательно заряженных частиц.
В. Определённого ответа дать нельзя.

3. Какова роль источника тока в электрической цепи?

А. Порождает заряженные частицы.
Б. Создаёт и поддерживает разность потенциалов в электрической цепи.
В. Разделяет положительные и отрицательные заряды.

4. В проводнике отсутствуют электрическое поле. Как движутся в нём свободные электрические заряды?

А. Совершают колебательное движение.
Б. Хаотично.
В. Упорядоченно.

5. Какие силы вызывают разделение зарядов в источнике тока?

А. Кулоновские силы отталкивания.
Б. Сторонние (неэлектрические) силы.
В. Кулоновские силы отталкивания и сторонние (неэлектрические) силы.

3. Сообщение цели и плана урока.

Мы повторили материал о постоянном электрическом токе, а теперь изучим переменный электрический ток. (Слайды 3,4)

знать:

  • определение переменного тока
  • параметры переменного тока (амплитуда, период, частота, фаза)
  • способ получения переменного тока

уметь:

  • определять параметры переменного тока
  • строить по данным таблицы и читать график переменного тока

4. Изучение нового материала.

До конца XIX века использовались только источники постоянного тока – химические элементы и генераторы. Это ограничивало возможности передачи электрической энергии на большие расстояния. Проблема была решена при использовании переменного тока и трансформаторов.

(Слайды 5,6)

Переменный ток – это ток, изменение которого по величине и направлению повторяется периодически через равные промежутки времени и который характеризуется амплитудой, периодом, частотой, фазой.

Амплитуда – максимальное значение физической величины.(обозначают прописными буквами с индексом m: Im, Um, Em

Период – время, в течение которого переменный ток совершает полный цикл своих изменений. Т – период, с.

Частота – это число периодов в секунду . f – частота, Гц.

f = 50Гц– промышленная частота переменного тока в России.

Это интересно. (Слайд 7).

(Сообщение студента о выборе промышленной частоты в других странах).

Рассмотрим примеры параметров переменного тока. (Слайд 8)

Физические величины Амплитудные значения Действующие значения Мгновенные значения
Сила тока, А Im – тока Iд=

Iд=

 i= Im sin(t+0),

i= 5sin (2ft + 0) =5sin(250t+ 0 )=

=5sin(100t+ 0, А
Напряжение, В Um – напряжения Uд=

Uд=

 U=Umsin (t+0) =

= 380sin(250t+ 0) = 380(100 t + 0),В
ЭДС, В m – ЭДС д=

д=

 =sin(t+0)=

=12sin(250t +0) =12(100 t+ 0), В

Получение (генерирование) переменного тока.

(Слайды 9,10)

Честь создания генераторов переменного тока, совершивших революцию в электротехнике, принадлежит сербу Н. Тесле и русскому инженеру М.О. Доливо-Добровольскому.

Работа генератора переменного тока основана на явлении электромагнитной индукции (ЭМИ).

Устройство генератора переменного тока. (Слайд 11)

  1. Обмотка статора с большим числом витков, размещенных в его пазах. В ней наводится ЭДС.
  2. Станина, внутри которой размещены статор и ротор.
  3. Ротор (вращающаяся часть генератора) создаёт магнитное поле от электромашины постоянного тока.
  4. Статор состоит из отдельных пластин для уменьшения нагрева от вихревых токов. Пластины – из электротехнической стали.
  5. Клеммный щиток на корпусе станины для снятия напряжения.

При равномерном вращении ротора в обмотках статора наводится ЭДС:

е = E sin t = BSN sin 2nt,

где e = BSN – максимальное значение ЭДС; n – число оборотов ротора в секунду; N – число витков обмотки статора.

Вырабатываемое напряжение в промышленных генераторах -В.

При вращении рамки в магнитном поле меняется магнитный поток. В рамке наводится переменная ЭДС индукции. Если цепь замкнута, то возникает индуктивный ток, который непрерывно меняется по модулю, а через 1/2 Т – по направлению.

Вынужденные электрические колебания, возникшие в цепях под действием напряжения, осуществляются по синусоидальному закону u =Image10311.gif (1001 bytes)sint или u =cost.

Построение графика синусоидального тока по данным таблицы.

t, c

0

0.1

0,2

0.3

0.4

0.5

0.6

I, А

50

0

-50

0

50

0

-50

(Слайд 13,14)

Задание по графику.

Определить по графику: *T – период, f – частоту, Im – амплитуду силы тока.

5. Закрепление изученного материала – решение задач.

1). Сила тока в цепи изменяется по закону i = 3cos (100t + /3) A. Определите амплитуду, круговую частоту и начальную фазу колебаний силы тока.

Ответ: Im = 3A, = 100 рад/с, o= /2 рад/c  

2).Напряжение меняется с течением времени по закону u = 5cos(8t + 3/2) B. Определите амплитуду, круговую частоту и начальную фазу напряжения.

Ответ: Um = 5B, = 8 рад/с, o = 3/2 рад/с

3). Сила тока меняется с течением времени по закону I = 2sin(3t + /2) A. Определите амплитуду, круговую частоту и начальную фазу силы тока.

Ответ:Im = 2A, = 3 рад/c, o= -/2 рад/c

6. Домашнее задание

Составить сравнительную таблицу “Преимущества и недостатки постоянного и переменного тока”.

7. Подведение итога урока.

Презентация