План-конспект урока по физике. Тема: Трансформаторы
Цель урока: рассмотреть устройство и принцип действия трансформаторов; привести доказательства, что электрический ток никогда не имел бы такого широкого применения, если бы в свое время не был изобретен трансформатор.
Ход урока
Проверка домашнего задания – индивидуальный опрос.
1. Каковы преимущества электрической энергии перед другими видами энергий?
На каких устройствах вырабатывают электрическую энергию?
2. Каков принцип действия генератора переменного тока? Назвать основные узлы генератора.
3.
Изучение нового материала
1. Историческая справка.
В 1831 году Майкл Фарадей открыл явление электромагнитной индукции, которая лежит в основе работы трансформатора.
В 1848 году Г. Румкорф (франц.) изобрел индукционную катушку – прообраз трансформатора.
В 1876 году П.Н. Яблочков сконструировал трансформатор с разомкнутым сердечником.
В 1880 году Д. Свинберн предложил масляное охлаждение трансформатора, что повысило срок службы и надежность в работе обмоток.
В 1884 году Джон и Эдуард Гопкинсы (англ.) создали трансформатор с замкнутым сердечником.
В 1889 году М. О. Доливо – Добровольский изобрел трехфазный трансформатор.
2. Для чего нужен трансформатор?
Генераторное напряжение велико. Потребителям нужно не высокое напряжение.
Трансформатор осуществляет преобразование переменного тока, при этом его напряжение может уменьшаться или увеличиваться в несколько раз почти без потери мощности.
3. Как устроен трансформатор? 
Замкнутый сердечник изготовлен из пластин электротехнической стали толщиной 0,3 -0,5 мм.
На сердечнике размещены две или несколько катушек. Катушка, которая подсоединяется к источнику переменного напряжения – первичная. Все другие катушки, к которым подключаются потребители энергии, называются вторичными.
Схематическое обозначение трансформаторов
4. Трансформатор на холостом ходу.
Явление электромагнитной индукции лежит в основе работы трансформатора. Когда по первичной обмотке идет переменный ток, то в сердечнике возникает переменный магнитный поток, который наводит ЭДС индукции в обмотках. Магнитный поток, находится внутри сердечника и одинаков в любом сечении.
Мгновенное значение ЭДС индукции е в каждом витке катушек одинаково и определяется формулой: е= — Ф′, где Ф′- производная потока магнитной индукции по времени.
Так как Ф= Фm QUOTE 
, то Ф′= — Фm QUOTE 
. Значит е= ωФm QUOTE или е=εm QUOTE ,
Εm=ωФm- амплитуда ЭДС индукции в одном витке.
Если число витков в первичной обмотке – N1, то полная ЭДС индукции = N1е ; во вторичной – N2e;
Значит е1/е2 =N1/N2; следует |u1|≈|e1|
Если вторичная катушка трансформатора разомкнута, то ток в ней не течет и можно записать, что
|u2|=|e2|
Так как мгновенные значения ЭДС е1 и е2 одновременно достигают максимума и одновременно проходят через нуль, поэтому отношения мгновенных значении ЭДС можно заменить отношением действующих значений ξ1 и ξ2
QUOTE 
= QUOTE 
= K; K- коэффициент трансформации; Если К QUOTE 
– трансформатор понижающий;
Если К QUOTE — трансформатор повышающий.
5. Работа нагруженного трансформатора.
Если нагрузить трансформатор, то во вторичной катушке I2 QUOTE 
Ток во вторичной обмотке
создаст свой переменный поток, который будет уменьшать изменения в сердечнике магнитного потока.
Мощность в первичной цепи при работающем трансформаторе ≈мощности во вторичной цепи: U1I1≈U2I2; отсюда QUOTE 
— Эта формула означает, что уменьшая напряжение в несколько раз, во столько же раз увеличивается сила тока (и наоборот)
Закрепление изученного материала
1. Кто изобрел трансформатор?
2. Каков принцип действия и устройство трансформатора?
3. Что называется коэффициентом трансформации?
Подведем итоги урока
Домашнее задание: §38, №986, 987. Подготовить сообщения о сварочном трансформаторе.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)