Поиск по базе сайта:
Повідомлення про життя та наукову діяльність Джозефа Генрі Вид діяльності Зміст роботи Актуалізація опорних знань Планування роботи Запитання до учнів icon

Повідомлення про життя та наукову діяльність Джозефа Генрі Вид діяльності Зміст роботи Актуалізація опорних знань Планування роботи Запитання до учнів




Скачати 189.74 Kb.
НазваПовідомлення про життя та наукову діяльність Джозефа Генрі Вид діяльності Зміст роботи Актуалізація опорних знань Планування роботи Запитання до учнів
Дата конвертації30.07.2014
Розмір189.74 Kb.
ТипПовідомлення

Урок 3.7. Тема: Індуктивність.

Енергія магнітного поля котушки зі струмом.

Матеріали для самостійної роботи учнів


Домашнє завдання

Вивчити матеріал § 17 за підручником.

Розглянути приклади розв’язування задач на стор. 84.

Обрати та розв’язати по одній серед задач № 153-157 (ст. 86) та № 176-179 (ст. 87)

Підготувати повідомлення про життя та наукову діяльність Джозефа Генрі

Вид діяльності

^ Зміст роботи


Актуалізація

опорних знань
Планування роботи



Запитання до учнів

1. В чому полягає явище електромагнітної індукції?

2. Опишіть досліди, зображені на малюнках.

3. Яка необхідна умова електромагнітної індукції?

4. В чому проявляється явище ЕМІ в замкненому провіднику? В незамкненому?

5. Чим може створюватись змінний магнітний потік?
План вивчення теми

1. Магнітний потік через котушку зі струмом

2. Індуктивність контуру. ЕРС самоіндукції

3. Залежність значення індуктивності від геометрії контуру та кількості витків

4. Одиниця вимірювання індуктивності

5. Енергія магнітного поля котушки зі струмом









Вивчення нового матеріалу





Магнітний потік через котушку зі струмом



Побудова логічного ланцюжка



1. Кожен провідник, в якому тече струм, знаходиться у власному магнітному полі

2. Магнітне поле створює магнітний потік через контур власного провідника.

3. Якщо сила струму змінюється, то змінюється індукція, отже • • •

4. При зміні магнітного потоку виникає • • • у власному провіднику

I → B → Ф ►► ΔІ → ΔВ → ΔФ → εсі → Ісі





Індуктивність контуру. ЕРС самоіндукції.



Джозеф Генрі
(1791 – 1867)

американський фізик,

виявив у 1832 році

явище самоіндукції



Самоіндукція

це явище виникнення індукційного струму в тому самому контурі, в якому змінюється струм.
Ф ~ І → Ф = LI → ΔФ = LΔІ
L – індуктивність провідника,

або коефіцієнт його самоіндукції
εci = ; ( генрі )







Індуктивність котушки

визначають:

S – площа перерізу котушки,

N – кількість витків,

L – довжина котушки,

μ – магнітна проникність осердя



Науковий внесок Генрі в скарбницю знань отримав найвищу оцінку: в 1893 році

на Електротехнічному Конгресі в Чикаго одиниця індуктивності була названа «генрі».


Правило Ленца при самоіндукції

Струм самоіндукції протидіє причинам, що його створили

Схема кола з котушкою індуктивності

та лампою розжарення



Залежність сили струму від часу у котушці при замиканні кола




Залежність сили струму від часу у котушці при розмиканні кола








Енергія магнітного поля котушки зі струмом


^ Встановлення аналогії між електричним та магнітним полем

Котушка індуктивності в материнській платі комп’ютера
Згадаймо

формулу

площі




Магнітне поле має енергію.

Подібно до того, як в зарядженому конденсаторі є запас електричної енергії, в котушці, по витках якої протікає струм, є запас магнітної енергії.

Якщо включити електричну лампу паралельно котушці з великою індуктивністю в електричне коло постійного струму, то при розмиканні ключа спостерігається короткочасна спалах лампи (рис. справа угорі). Струм в колі виникає під дією ЕРС самоіндукції. Джерелом енергії, що виділяється при цьому в електричному колі, є магнітне поле.

Wм

Геометричний спосіб обчислення енергії магнітного поля
Цю формулу можна отримати графічним методом, зобразивши на графіку залежність магнітного потоку Φ(I) від струму I. Повна кількість виділеної теплоти, що дорівнює початкового запасу енергії магнітного поля, визначається площею зображеного на рис. трикутника.





А = Wм

Wм

А = qεсі


Wм




Закріплення вивченого матеріалу



^ Відповіді на проблемні

питання

Запитання

1. Чому може бути небезпечним екстрене розмикання кіл з електродвигунами? (Штанга тролейбуса або дуга трамваю відривається від контактного дроту).

2. При замиканні кола чи при розмиканні необхідно подавати напругу на свічки запалювання автівки?


Побудова логічного ланцюжка

В кружки вставте номери прямокутників так, що вийшла логічна схема


Перевірте, як ви засвоїли матеріал

1. Під час зміни магнітного поля виникає вихрове електричне поле.

2. У котушці виникає ЕРС самоіндукції


3. Коло, що містить джерело ЕРС і котушку, замикається

4. Магнітне поле котушки

змінюється







5. ЕРС самоіндукції перешкоджає зростанню струму

6. Сила струму в котушці зростає



7. Певне значення сили струму встановлюється поступово

8. Вихрове електричне поле діє на вільні електричні заряди








Зміст задачі


Бали



Закон електромагнітної індукції





1. Магнітний потік усередині котушки з числом витків рівним 400, за 0,2 с змінився від 0,1 Вб до 0,9 Вб. Визначити ЕРС, індуковану в котушці.

7

2. Визначити магнітний потік, що проходить через прямокутну площадку зі сторонами 20 х 40 см, якщо вона вміщена в однорідне магнітне поле з індукцією в 5 Тл під кутом 60 ° до ліній магнітної індукції поля.

8

3. Скільки витків повинна мати котушка, щоб при зміні магнітного потоку всередині неї від 0,024 до 0,056 Вб за 0,32 с в ній створювалася середня ЕРС індукції 10 В?

8

ЕРС індукції в рухомих провідниках






1. Визначити ЕРС індукції на кінцях крил літака Ан-2, що мають довжину 12,4 м, якщо швидкість літака при горизонтальному польоті 180 км/год, а вертикальна складова вектора індукції магнітного поля Землі 0,5·10-4 Тл.

8

2. Знайти ЕРС індукції на крилах літака Ту-204, що мають довжину 42 м, летить горизонтально зі швидкістю 850 км/год, якщо вертикальна складова вектора індукції магнітного поля Землі 5·10 -5 Тл.

8

ЕРС самоіндукції





1. У котушці виникає магнітний потік 0,015 Вб, коли по її витках проходить струм 5,0 А. Скільки витків містить котушка, якщо її індуктивність 60 мГн?

8

2. У скільки разів зміниться індуктивність котушки без осердя, якщо число витків в ній збільшити в два рази?

7

3. Яка ЕРС самоіндукції виникне в котушці з індуктивністю 68 мГн, якщо струм 3,8 А зникне в ній за 0,012 с?

7

4. Визначити індуктивність котушки, якщо при ослабленні в ній струму на 2,8 А за 62 мс в котушці з'являється середня ЕРС самоіндукції 14 В.

8

5. За скільки часу в котушці з індуктивністю 240 мГн відбувається наростання струму від нуля до 11,4 А, якщо при цьому виникає середня ЕРС самоіндукції 30 В?

8

Енергія магнітного поля





1. По котушці з індуктивністю 0,6 Гн тече струм силою 20 А. Яка енергія магнітного поля котушки? Як зміниться ця енергія при зростанні сили струму в 2 рази? в 3 рази?

9

2. Який струм потрібно пропускати по обмотці дроселя з індуктивністю 0,5 Гн, щоб енергія поля виявилася рівною 100 Дж?

8

3. Енергія магнітного поля якої котушки і у скільки разів більша, якщо перша має характеристики: I1 = 10A, L1 = 20 Гн, друга: I2 = 20A, L2 = 10 Гн?

9

4. Визначити енергію магнітного поля котушки, у якій при струмі 7,5 А магнітний потік дорівнює 2,3 · 10-3 Вб. Число витків в котушці 120.

9

5. Визначити індуктивність котушки, якщо при струмі 6,2 А її магнітне поле має енергію 0,32 Дж.

8

6. Магнітне поле котушки з індуктивністю 95 мг має енергією 0,19 Дж. Чому дорівнює сила струму котушки?

8



Урок 3.8. Тема: Змінний струм. Генератор змінного струму
Матеріали для самостійної роботи учнів


^ Вид діяльності

Зміст роботи


Актуалізація опорних знань

Запитання до учнів

План вивчення нового матеріалу

  • В чому полягає явище ЕМІ?

  • Якими способами можна змінювати магнітний потік?

  • Яка з величин буде змінюватись, якщо провідна рамка буде обертатися в МП?

  • Чи періодичними будуть такі зміни? Чому?

  • Змінний струм

  • Будова найпростішого генератора

  • Будова промислового генератора

  • Типи електростанцій

  • Екологічні проблеми роботи електростанцій різних типів

  • Змінний струм











Вивчення нового матеріалу





^ Змінний струм



Застосування закону ЕМІ

до контуру,

що обертається в магнітному полі





==== Магнітний потік

Ф=BS cos α;

При обертанні рамки ===

α = ω t .

В рамці виникає ЕРС індукції:

εi =





Згадаймо математику:
-1 ≤ sin ω t ≤ 1



Коли sin ω t = 1,

εi = εmax = BSω



У контурі виникає ЕРС індукції, яка з часом змінюється за законом синуса або косинуса.



εi =B S ω sin ω t
Максимальна величина εmax = BSω
ЕРС індукції називається амплітудою ЕРС


Змінний струм –

це вимушені коливання електричних зарядів у провіднику під дією прикладеної змінної ЕРС


Запис

у зошиті


Миттєве значення змінного струму
І = ε/R = εmax sin ω t /R = Imax sin ω t
Imax – амплітудне значення сили струму, R – активний опір



Характеристики періодичних процесів:

[T]= c; [ν]=1/c=Гц



Інтервал часу Т, протягом якого ЕРС здійснює одне повне коливання, називається періодом змінного струму.

Кількість повних коливань за 1 с називають

частотою змінного струму ν.






Вирішення проблемної ситуації

Що повинен показувати амперметр постійного струму в колі змінного струму?


^ Діюче значення сили змінного струму дорівнює силі постійного струму, що виділяє в провіднику таку ж кількість теплоти, як і змінний струм за той самий час.



Діючі значення сили струму на напруги показують електровимірювальні прилади.

Діючі значення визначають потужність змінного струму:

Р = І 2R = U I





^ Будова найпростішого генератора


Запис

у зошиті


В електромеханічних індукційних генераторах змінного струму механічна енергія перетворюється на електричну в присутності магнітного поля.














Від діючої моделі до промислового генератора











У промислових генераторів змінного струму витки нерухомі, а магнітна система обертається. Нерухома частина – статор,

рухома

ротор.

Для отримання великої ЕРС контур складають з великої кількості витків дроту, намотаних на феромагнітне осердя


^ ПРИНЦИП БУДОВИ ГЕНЕРАТОРІВ ЗМІННОГО СТРУМУ





  1. Корпус

  2. Виток

  3. Електромагніт

  4. Ковзаючі контакти

Виток, в якому індукується струм, обертається відносно магнітного поля

^ Магнітне поле обертається відносно витка, в якому індукується струм


Індукційний струм виникає в тих сторонах витка,

котрі перетинаються магнітними лініями

^ Частота промислового струму 50 Гц

Проблемне питання


Яким чином можна зменшити частоту обертання ротора?




Типи електростанцій


Використання електроенергії:

промисловість, транспорт, побут
Переваги електроенергії:

універсальність, зручність перетворення

в інші види
Сучасна цивілізація неможлива без використання електроенергії







Теплова електростанція

Машинний зал

Зал керування








Рівнинна гідростанція

ТЕЦ одночасно виробляють електроенергію і тепло


Атомна електростанція



Які нетрадиційні типи електростанцій вам відомі?

Які з них можна використовувати в Україні?

Використайте підказки в малюнках!



?





?




Закріплення нових знань та вмінь


Усні відповіді

на питання

  • Які струми вважають змінними?

  • Які найпростіші способи одержання синусоїдальних змінних струмів?

  • Що таке амплітудне значення ЕРС індукції?

  • На якому явищі заснована дія генераторів змінного струму?

  • Які основні вузли генератора?


Розв’язування задачі

  • Ротор генератора має 50 пар полюсі та обертається з частотою 24 об/хв. Обчисліть частоту ЕРС.

  • Скільки витків має рамка площею 500 см2, якщо при обертанні її з частотою

20 с-1 в однорідному магнітному полі з індукцією 0,1 Тл амплітудне

значення ЕРС становить 63 В?

Дuturnarrowомашнє завдання

Вивчити матеріал § 18 за підручником.

^ Розглянути приклади розв’язування задач на стор.95.

Обрати та розв’язати по одній серед задач № 180-183 (ст. 95, 96) та № 193-198 (ст. 96)

Виконати тести № 24-27 1 варіант (стор.102, 103) та № 24-25 11 варіант (стор. 105)

^ Генератор в автомобілі



Генератор Г-221


Генератор Г-221 змінного струму служить для живлення споживачів електричної енергії та для зарядки акумуляторної батареї. Він являє собою трифазну синхронну електричну машину з електромагнітним збудженням. Для перетворення змінного струму в постійний в генератор вбудований випрямляч на шести кремнієвих діодах.

Сучасні автомобільні генератори змінного струму мають вбудований в них регулятор напруги. Раніше встановлювалися регулятори напруги тільки аналогового вигляду. На даний момент реле регулятори перейшли на цифровий канал так звана CAN шина.



^ Ротор автомобільного генератора



Вибір генератора змінного струму пояснюється тим, що він має ряд серйозних переваг перед генераторами постійного струму. У першу чергу це те, що він розвиває напругу, достатню для заряду акумуляторної батареї при значно менших оборотах, ніж генератор постійного струму. Це полегшує режим роботи акумуляторної батареї при їзді в міських умовах, коли автомобіль часто зупиняється і рухається з малою швидкістю. Далі, генератор змінного струму має меншу вагу і габарити, ніж рівний за потужністю генератор постійного струму. У генератора постійного струму з колекторних пластин через щітки знімається весь струм навантаження, в той час як у генератора змінного струму колектор відсутній і в обмотку якоря через контактні кільця і щітки підводиться лише невеликий за величиною струм збудження генератора. Тому знос щіток і контактних кілець невеликий і термін служби генератора змінного струму значно довше.




Схожі:




База даних захищена авторським правом ©lib.exdat.com
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації