Layunin ng Aralin:
Mga Tutorial:
Pagbuo: Pag-unlad ng lohikal na pag-iisip, propesyonal na bokabularyo.
pag-aaruga : Linangin ang kamalayan sa sarili at tiyaga sa pag-master ng propesyon.
Kagamitan:
Uri ng aralin: pinagsama, may hawak na oras 40 minuto.
Ang mga pangunahing yugto ng aralin:Sa panahon ng mga klase
Hello guys, ngayon ang paksa ng ating lesson ay “Generation of electrical energy. Alternator".
Ang paksang ito ay kaayon ng iyong propesyon, pag-aaralan mo ito sa mga aralin ng espesyal na teknolohiya, electrical engineering, oras ng klase"Kayo ang hinaharap na mga inhinyero ng kuryente" nakipagkita kami sa mga espesyalista mula sa Surgut State District Power Plant, matagumpay mong nakumpleto ang iyong internship, at marami ka nang alam. Samakatuwid, umaasa ako sa iyong tulong at interes. Umaasa ako na ngayon ay marami kang matututunan na bago at kapaki-pakinabang na mga bagay.
Bago natin pag-usapan ang paggawa ng electric current, tandaan natin:
Tanong: Ano ang tinatawag na electric current?
Sagot: Ang electric current ay ang maayos na paggalaw ng mga sisingilin na particle.
Tanong: Anong mga mapagkukunan ng kasalukuyang alam mo?
Sagot: Mga accumulator, baterya, atbp.
Mayroon akong mga kilalang kasalukuyang mapagkukunan sa aking desk: isang baterya, isang photocell, isang modelo ng isang induction generator. Ang saklaw ng bawat isa sa mga nakalistang uri ay tinutukoy ng kanilang mga katangian. Alamin natin kung ano ang kanilang mga kalamangan at kahinaan at maaari ba itong magamit kahit saan?
Mga kasalukuyang mapagkukunan ng kemikal: mga elemento ng galbaniko; mga baterya ng accumulator; ang mercury na baterya na ginagamit sa mga relo, calculator at hearing aid ay nagbibigay ng 1.4V; tradisyonal na baterya ng flashlight, nagbibigay ng 4.5 V. (demo)
Mga kalamangan - pagiging compactness, ang kakayahang gamitin bilang isang autonomous na mapagkukunan ng enerhiya.
Mga disadvantages - mababang pagkonsumo ng enerhiya, mataas na halaga ng enerhiya, hina, ang problema sa pagtatapon ng basura.
Mga thermoelement, photocell, solar na baterya(pagpapakita)
Mga kalamangan - walang makina na paraan upang makabuo ng enerhiya.
Mga disadvantages - mababang kahusayan, pag-asa sa mga kondisyon ng panahon.
Ang nangingibabaw na papel sa ating panahon ay nilalaro ng electromechanical
induction generators ng direkta at alternating kasalukuyang.
Sa katunayan, ibinibigay nila ang lahat ng enerhiya na ginamit. Kung ano ang kanilang mga pakinabang, pakinabang at disadvantages, kailangan nating alamin ngayon sa aralin.
Dahil pinag-aaralan natin ang mga alternator ngayon, tandaan natin:
Tanong: Ano ang alternating current?
Sagot: Ang alternating current ay maaaring ituring bilang sapilitang oscillatory motion ng mga libreng electron o sapilitang electromagnetic oscillations ng kasalukuyang at boltahe, na nagbabago sa paglipas ng panahon ayon sa isang harmonic na batas.
Ang alternating current ay may kalamangan sa direktang kasalukuyang, dahil ang boltahe at kasalukuyang ay maaaring ma-convert (magbago) sa isang napakalawak na hanay na halos walang pagkawala, at ang mga naturang conversion ay kinakailangan sa maraming mga electrical at radio engineering device. Ngunit ang isang partikular na malaking pangangailangan para sa boltahe at kasalukuyang pagbabago ay lumitaw kapag nagpapadala ng kuryente sa malalayong distansya. Ang enerhiyang elektrikal ay may kalamangan sa lahat ng iba pang uri ng enerhiya: maaari itong mailipat sa malalayong distansya sa pamamagitan ng mga wire na may medyo mababang pagkalugi at maginhawang ibinahagi sa mga mamimili. Ang pangunahing bagay ay ang enerhiya na ito ay madaling mabago sa iba pang mga anyo sa tulong ng medyo simpleng mga aparato: mekanikal, thermal, ilaw, atbp.
(2 slide) Isulat ang mga benepisyo ng alternating current sa iyong kuwaderno.
Sa modernong power engineering, ginagamit ang mga induction alternator, ang pagpapatakbo nito ay batay sa phenomenon ng electromagnetic induction.
Tanong: Tandaan kung ano ang electromagnetic induction, at sino ang nakatuklas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito?
Sagot: Natuklasan ni Michael Faraday ang kababalaghan ng electromagnetic induction, na binubuo sa paglitaw ng isang induction current sa ilalim ng impluwensya ng isang alternating magnetic field.
(3 slide) Matapos ang pagtuklas ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, maraming mga nag-aalinlangan, nag-aalinlangan, ay nagtanong: "Ano ang silbi nito?"
Kung saan sumagot si Faraday: "Ano ang kabutihan ng isang bagong panganak?"
Mahigit kalahating siglo na ang lumipas at, gaya ng sinabi ng Amerikanong physicist na si R. Feynman, “ang walang kwentang bagong panganak ay naging isang himalang bayani at binago ang mukha ng Earth sa paraang hindi maisip ng kanyang ipinagmamalaki na ama.”
At ang bayaning ito, na nagpabago sa mukha ng Earth, ay ang generator.
Ang generator ay isang aparato na nagko-convert ng ilang anyo ng enerhiya sa elektrikal na enerhiya. (isulat ang kahulugan sa iyong kuwaderno).
(4 na slide)
Ang electric current ay nabubuo sa mga generator - Buksan ang aklat-aralin sa pahina 106 Larawan 97. Magkasama tayong tumawag at isulat sa isang kuwaderno kung paano gumagana ang generator, ang mga pangunahing bahagi nito.
Ano ang ipinahihiwatig ng bilang na 1,2,3,4,5,6,7?
Ang rotor, ang umiikot na bahagi ng generator, ay lumilikha ng magnetic field mula sa DC electric machine.
Sa kasalukuyan, mayroong iba't ibang mga pagbabago ng mga induction generator. Ngunit lahat sila ay binubuo ng parehong mga bahagi - ito ay isang magnet o isang electromagnet na lumilikha ng isang magnetic field, at isang paikot-ikot kung saan ang isang EMF ay sapilitan.
Ang isa sa mga core (karaniwang panloob) ay umiikot sa isang patayo o pahalang na axis - tinatawag rotor. Ang nakapirming core kasama ang paikot-ikot nito ay tinatawag na − stator.
Mangyaring tandaan na sa modelong ito ng generator, ang isang wire frame, na isang rotor, ay umiikot, ang magnetic field ay lumilikha ng isang nakapirming, permanenteng magnet. Kapag ang isang konduktor ay gumagalaw, ang mga libreng singil nito ay gumagalaw kasama nito. Samakatuwid, sa mga singil mula sa gilid magnetic field kumikilos ang puwersa ng Lorentz. EMF induction, samakatuwid, ay may magnetic na pinagmulan.
Sa maraming power plant sa buong mundo, ang puwersa ng Lorentz ang nagiging sanhi ng paglitaw ng agos.ε = εm sin ωt
Sa malalaking pang-industriya na generator, ito ay ang electromagnet na umiikot, na siyang rotor. Ang mga windings kung saan ang EMF ay sapilitan ay naka-embed sa stator slots - ang hitsura ng EMF sa nakatigil stator windings ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng hitsura ng isang puyo ng tubig sa kanila. electric field, na nabuo sa pamamagitan ng pagbabago sa magnetic flux sa panahon ng pag-ikot ng rotor.
Mula sa batas ng electromagnetic induction ay sumusunod: Ang induction emf sa isang closed loop ay katumbas ng absolute value sa rate ng pagbabago ng magnetic flux sa pamamagitan ng surface na nililigiran ng loop.
Ano ang dapat na rate ng pagbabago ng magnetic flux, ang bilis ng pag-ikot ng rotor, kung ang mga alon ng ilang kilohertz at kahit megahertz ay ginagamit sa ilang mga pag-install? Halimbawa, subukang kalkulahin ang bilis ng rotor para sa isang karaniwang dalas ng kasalukuyang pang-industriya.
Upang masagot ang tanong na ito, tandaan:
Tanong: Ano ang dalas ng pang-industriyang kasalukuyang?
Sagot: Ang karaniwang pang-industriya na dalas ng AC ay 50Hz sa maraming bansa sa buong mundo, sa USA ang dalas ay 60Hz, na nangangahulugang para sa 1s. dumadaloy ang kasalukuyang 50 beses sa isang direksyon at 50 beses sa kabilang direksyon.
Kung gaano karaming mga oscillations ang magaganap sa 1 minuto?
I-multiply ng 60 sec. lumalabas na 3000 rpm. Ang ganitong bilis ay hindi makatotohanan at upang mabawasan ang bilis ng pag-ikot, ginagamit ang isang multi-pole magnet.
Ang dalas ng sapilitan na EMF ay tinutukoy ng formula ν =p*n,
kung saan ang p ay ang bilang ng mga pares ng mga pole ng inductor, n ay ang bilis ng rotor.
Kaya, ang mga rotor ng mga generator ng Uglich HPP sa Volga ay may 48 pares ng mga pole, at ang bilis ng kanilang pag-ikot ay bumababa, na nagiging 62.5 rpm.
Nabubuhay tayo sa ika-21 siglo at ang batayan ng isang sibilisadong paraan ng pamumuhay, at samakatuwid ng pag-unlad ng siyensya at teknolohikal, ay enerhiya, na nangangailangan ng higit at higit pa. Mukhang magagawa mo ito hangga't gusto mo, hangga't may mga mineral, may mga makina na gumagawa ng enerhiya na ito. Ngunit narito ang problema.
Ang problemang ito ay maaaring tawaging - ang problema ng "tatlo E»: Enerhiya + Ekonomiya + Ekolohiya. Para sa mabilis na pag-unlad ekonomiya, ito ay tumatagal ng higit pa at higit pa enerhiya, isang pagtaas sa produksyon ng enerhiya - humahantong sa isang pagkasira ekolohiya, nagpapahirap malaking pinsala kapaligiran.
Pagkatapos ng lahat, ang enerhiya ay isa sa mga pinaka nakakaruming sektor ng pambansang ekonomiya. Sa isang hindi makatwirang diskarte, mayroong isang paglabag sa normal na paggana ng lahat ng mga bahagi ng biosphere (hangin, tubig, lupa, hayop at flora), at sa mga pambihirang kaso, tulad ng Chernobyl, ang buhay mismo ay nasa panganib. Samakatuwid, ang pangunahing bagay ay dapat na isang diskarte mula sa isang kapaligiran na pananaw na isinasaalang-alang ang mga interes ng hindi lamang sa kasalukuyan, kundi pati na rin sa hinaharap.
Samantala, ang mga thermal power plant ay isa sa mga pangunahing pollutant sa hangin na may mga solidong particle ng abo, sulfur at nitrogen oxide, pati na rin ang carbon dioxide nag-aambag sa "greenhouse effect". Ang tinatawag na mga isla ng init ay nabuo sa itaas ng mga lungsod, dahil sa pagtaas ng paglabas ng enerhiya kung saan, ang normal na kurso ng mga proseso ng atmospera ay nagambala. Noong Setyembre ng taong ito, nasaksihan nating lahat ang pagbuo ng buhawi sa ibabaw ng reservoir ng GRES-2 sa lungsod ng Surgut.
Tanong: Sino ang maaaring magpaliwanag ng hindi pangkaraniwang bagay na ito?
Sagot: Ang isang mainit na hangin sa harap ay nabuo sa itaas ng ibabaw ng reservoir, sa isang oras na ang temperatura at presyon ng nakapaligid na hangin ay medyo mababa. Ang pagtatagpo ng dalawang batis na ito ay humantong sa pagbuo ng isang buhawi.
Ang pinakamahalagang lugar ng pagtatanim sa prosesong pang-agham at teknikal ay dapat - ang pagpapakilala ng mga teknolohiyang nagtitipid sa mapagkukunan at walang basura; paglipat sa malinis at hindi mauubos na pinagkukunan ng enerhiya.
Ang tinatawag na mga cell ng gasolina, kung saan ang enerhiya ay inilabas bilang isang resulta ng reaksyon ng hydrogen na may oxygen, ay binuo na, at ang mga generator ng MHD ay malawakang ginagamit. Nagtatayo sila ng mga power plant ng iba't ibang uri, geothermal, wind, solar, atbp.
Anuman ang mga uri ng mga halaman ng kuryente, ang pangunahing aparato sa alinman sa mga ito ay isang generator.
Tanong Q: Ano ang generator?
Sagot: Ang generator ay isang aparato na nagko-convert ng ilang anyo ng enerhiya sa elektrikal na enerhiya.
Tanong: Pangalanan ang mga pangunahing bahagi ng generator.
Sagot: Rotor, stator.
Tanong: Ang mga parol sa kalsada ay malungkot.
Ang sampung hertz ay ang dalas ng alternating current.
Sino ang sasagot sa akin ng malinaw, nang walang anino ng kahihiyan:
Ginagamit ba ang kasalukuyang ito para sa pag-iilaw?
Sagot: Hindi .
Tanong: Ang alternator ay may 6 na pares ng mga pole sa rotor. Ano ang dapat na bilis ng pag-ikot ng rotor upang ang generator ay makagawa ng isang kasalukuyang ng karaniwang dalas?
Sagot:(500 rpm)
At ngayon, suriin natin kung gaano mo natutunan ang materyal na ito. Sa iyong mga talahanayan ay may mga pagsubok na gawain sa paksa ng aming aralin at isang kard kung saan ipinasok mo ang tamang sagot. Kung sino ang sumagot ng 6 na tanong ng tama ay makakatanggap ng "5", para sa 4-5 na tanong, ang marka - "4", para sa 3 tamang sagot ay makakatanggap ng "3".
Ngayon sa aralin, sinuri namin ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng generator, ang kahanga-hangang istrakturang ito na gawa sa mga wire, insulating materials, steel structures. Hindi ako tumitigil sa pagkamangha kung paano napakalaking sukat ilang metro, ang pinakamahalagang bahagi ng mga generator ay ginawa na may katumpakan ng milimetro. Wala kahit saan sa kalikasan na mayroong ganoong kumbinasyon ng mga gumagalaw na bahagi na maaaring makabuo ng de-koryenteng enerhiya nang tuluy-tuloy at matipid. Ngayon ay subukan mong sagutin ang tanong na ibinigay sa simula ng aralin.
Ano ang mga pakinabang at disadvantages ng isang alternator?
Matututuhan mo ang tungkol sa isang three-phase generator sa mga aralin sa electrical engineering, at para sa susunod na aralin hihilingin ko sa iyo na maghanda ng isang mensahe tungkol sa mga bago, modernong uri ng mga generator.
Ang layunin ng aralin: upang mabuo sa mga mag-aaral ang ideya ng kalamangan enerhiyang elektrikal sa harap ng iba pang mga uri ng enerhiya, upang ipakilala ang mga device na gumagawa kuryente.
Sa panahon ng mga klase
Pagsusuri ng gawaing kontrol
Pag-aaral ng bagong materyal (heuristic na pag-uusap)
1. Ano ang mga pakinabang ng elektrikal na enerhiya?
A) Maaari itong maipadala sa malalayong distansya na may kaunting pagkawala.
B) Maginhawang ipamahagi ito sa mga mamimili.
C) Madaling gawing iba pang uri ng enerhiya: thermal, mechanical, light ..
2. Ano ang mga pakinabang ng alternating current kaysa sa direktang agos?
A) Madaling baguhin ang kasalukuyang at boltahe na halos walang pagkawala at sa loob ng malawak na limitasyon.
3. Anong mga kagamitan ang bumubuo ng enerhiyang elektrikal?
A) Ang isang makina para sa pagbuo ng electric current ay tinatawag Generator.
B) Kasama sa mga generator ang mga solar panel, thermobattery, galvanic cells, accumulator, electrostatic machine.
4. Ano ang mga pinakakaraniwang generator sa ating panahon?
A) Induction electromechanical alternator. Mayroon silang isang simpleng aparato; payagan ang mataas na alon sa mataas na boltahe.
5. Pagbabago, anong uri ng enerhiya ang nangyayari sa panahon ng operasyon ng ganitong uri ng generator?
A) Ang mekanikal na enerhiya ay na-convert sa elektrikal na enerhiya.
6. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng generator
A) Bagama't maraming uri ng mga generator, ang kanilang mga pangunahing bahagi ay pareho: isang permanenteng magnet o isang electromagnet upang lumikha ng isang magnetic field; , 
Isang paikot-ikot kung saan ang isang variable na EMF ay na-induce (depende sa bilang ng mga pagliko).
Upang mapataas ang magnetic flux, ginagamit ang magnetic system ng dalawang core (gawa sa electrical steel). Sa isang core, ang mga windings ay inilalagay na lumikha ng isang magnetic field, sa iba pa - windings para sa pagkuha ng EMF induction.
Ang isang core na umiikot sa isang pahalang o patayong axis ay tinatawag rotor.
Ang nakapirming core kasama ang paikot-ikot nito ay tinatawag stator.
Mayroong isang puwang sa pagitan ng mga core, upang matiyak ang maximum na pagkilos ng bagay ng magnetic induction, ang puwang ay dapat na maliit hangga't maaari.
Sa itaas na pigura ng modelo ng generator, ang rotor ay isang wire frame, at ang nakapirming permanenteng magnet ay stator.
Maaari mong gawin ang kabaligtaran: gawin ang magnet na paikutin - pagkatapos ito ay magiging isang rotor, at ilagay ang paikot-ikot sa mga grooves ng isang nakapirming core - ito ay magiging isang stator.
Para sa paggawa ng mga generator, ang parehong mga prinsipyo ay ginagamit.
Kaya para sa mga pang-industriyang generator, ang isang electromagnet (rotor) ay ginawa upang paikutin, at ang isang nakatigil na paikot-ikot ay isang stator. Mas madaling alisin ang nabuong kasalukuyang mula sa mga nakapirming windings; sa pamamagitan ng mga sliding contact, ang kasalukuyang ay pinapakain sa umiikot na electromagnet (ang kasalukuyang ito ay mahina).
Sa mga low power generator, ang isang permanenteng magnet ay lumilikha ng umiikot na magnetic field.
Lumilitaw ang induction ng EMF sa mga windings ng stator dahil sa eddy electric field, na nabuo sa pamamagitan ng pagbabago ng magnetic flux na nangyayari kapag umiikot ang rotor.
Sa mas mababang figure ay nakikita natin ang isang modernong generator para sa pagbuo ng elektrikal na enerhiya.
Ang mga sukat nito ay medyo malaki, sa parehong oras, ang mga indibidwal na bahagi ay dapat gawin na may katumpakan ng ikasampu ng isang milimetro.
Pagsasama-sama ng pinag-aralan na materyal
1. Ano ang mga pakinabang ng elektrikal na enerhiya kaysa sa iba pang uri ng enerhiya?
pamilyar ka sa device prinsipyo ng pagpapatakbo, ang pangunahing mga mode ng pagpapatakbo ng DC generator na may independiyenteng paggulo;
makakuha ng mga praktikal na kasanayan sa pagsisimula, pagpapatakbo at pagpapahinto ng DC generator;
eksperimento na kumpirmahin ang teoretikal na impormasyon tungkol sa mga katangian ng generator ng DC.
Ang mga DC electric machine ay maaaring gumana pareho sa generator mode at sa engine mode, i.e. magkaroon ng reversibility property.
DC generator - ito ay electric isang makina na idinisenyo upang i-convert ang mekanikal na enerhiya sa direktang kasalukuyang elektrikal na enerhiya.
DC motor- isang de-koryenteng makina na idinisenyo upang i-convert ang direktang kasalukuyang elektrikal na enerhiya sa mekanikal na enerhiya.
Ang isang pangkalahatang view ng DC electric machine ay ipinapakita sa fig. isa.
Tulad ng anumang iba pang de-koryenteng makina, ang isang DC machine ay binubuo ng isang nakapirming bahagi - stator at umiikot na bahagi - rotor 1, gumaganap ng function mga anchor, dahil ang EMF ay na-induce sa mga windings nito.
Sa stator ng makina mayroong isang paikot-ikot na paggulo na lumilikha ng kinakailangang magnetic flux F. Ang stator ay binubuo ng isang cylindrical frame 2 (cast steel, steel pipe o welded sheet steel), kung saan ang pangunahing 3 at karagdagang 4 na pole na may mga windings ng paggulo ay nakakabit. Mula sa mga dulo ng stator, ang mga bearing shield 5 ay sarado. Ang mga bearings ay pinindot sa kanila at ang brush na tumatawid gamit ang mga brush 6 ay pinalakas.
Ang armature ay binubuo ng isang cylindrical na pakete (ginawa sa mga lacquered sheet ng electrical steel upang mabawasan ang eddy currents). Ang isang paikot-ikot ay inilalagay sa mga grooves ng armature core, na konektado sa kolektor 7; ang lahat ng ito ay naayos sa armature shaft.
Ang pinakasimpleng de-koryenteng makina ay maaaring ilarawan bilang isang likid na umiikot sa isang magnetic field (Larawan 2, ngunit,b). Ang mga dulo ng coil ay dinadala sa dalawang plates ng kolektor. Ang mga nakapirming brush ay pinindot laban sa mga plate ng kolektor, kung saan nakakonekta ang isang panlabas na circuit.
Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang de-koryenteng makina ay batay sa kababalaghan ng electromagnetic induction. Isaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang electric machine sa generator mode. Hayaang ang likid ay hinimok ng isang panlabas na drive motor (PD). Ang coil ay tumatawid sa magnetic field, at ayon sa batas ng electromagnetic induction, ang isang variable na EMF ay sapilitan dito. , ang direksyon kung saan ay tinutukoy ng panuntunan ng kanang kamay. Kung ang panlabas na circuit ay sarado, pagkatapos ay ang isang kasalukuyang ay dadaloy sa pamamagitan nito, na nakadirekta mula sa mas mababang brush sa consumer at mula dito sa itaas na brush. Ang ilalim na brush ay lumalabas na positibong terminal ng generator, at ang itaas na brush ay lumalabas na negatibo. Kapag ang coil ay pinaikot ng 180 0, ang mga conductor mula sa zone ng isang poste ay pumasa sa zone ng kabilang poste at ang direksyon ng EMF sa kanila ay magbabago sa kabaligtaran. Kasabay nito, ang itaas na plato ng kolektor ay nakikipag-ugnay sa mas mababang brush, at ang mas mababang plato na may itaas na brush, ang direksyon ng kasalukuyang sa panlabas na circuit ay hindi nagbabago. Kaya, ang mga plate ng kolektor ay hindi lamang nagbibigay ng isang koneksyon sa pagitan ng umiikot na coil at ang panlabas na circuit, ngunit kumikilos din bilang isang switching device, i.e. ay ang pinakasimpleng mechanical rectifier.
Upang mabawasan ang mga ripples sa generator ng DC, sa halip na isang coil, maraming pantay na espasyo na windings ang inilalagay sa paligid ng armature circumference, na bumubuo sa armature winding, at konektado sa isang collector na binubuo ng mas malaking bilang ng mga segment upang baguhin ang polarity ng EMF . Samakatuwid, ang EMF sa circuit sa pagitan ng mga terminal ng brush ay hindi gaanong pulsates, i.e. lumalabas na halos pare-pareho.
Para sa pare-parehong EMF na ito, wasto ang expression
E=mula sa 1 Фn,
saan mula sa 1 - koepisyent depende sa mga elemento ng istruktura ng armature at ang bilang ng mga pole ng electric machine; F- magnetic flux; n- dalas ng pag-ikot ng armature.
Kapag ang makina ay tumatakbo sa generator mode, ang isang kasalukuyang dumadaloy sa isang saradong panlabas na circuit at isang coil ng armature winding ako = ako i, ang direksyon kung saan tumutugma sa direksyon ng EMF (tingnan ang Fig. 2, b). Ayon sa batas ni Ampère, ang interaksyon ng kasalukuyang i at magnetic field SA lumilikha ng lakas f, na patayo sa SA At i. Sapilitang direksyon f ay tinutukoy ng panuntunan ng kaliwang kamay: ang puwersa ay kumikilos sa itaas na konduktor sa kaliwa, sa ibabang isa sa kanan. Ang pares ng pwersang ito ay lumilikha ng isang metalikang kuwintas M vr, nakadirekta sa kasong ito counterclockwise at katumbas ng
M=mula sa 2 Fako ako.
Ang metalikang kuwintas na ito ay sumasalungat sa drive torque, i.e. ay ang sandali ng pagpepreno.
kasalukuyang armature ako ako sanhi sa armature winding na may paglaban R ako pagbaba ng boltahe R ako ako ako , kaya sa ilalim ng load ang boltahe U sa mga konklusyon ng mga brush ay lumalabas na mas mababa sa EMF, ibig sabihin
U = E – R ako ako ako.
Mga Seksyon: Physics
Ang uri ng aralin ay ang pagbuo ng bagong kaalaman.
Kagamitan:
Layunin ng aralin:
1. Ang konduktor ay nasa isang electric field. Paano gumagalaw dito ang mga libreng singil sa kuryente?
A. Gumawa ng oscillatory movement
B. Magulo
B. Maayos
2. Ano ang direksyon ng electric current?
A. Ang direksyon ng nakaayos na paggalaw ng mga particle na may positibong charge.
B. Ang direksyon ng iniutos na paggalaw ng mga negatibong sisingilin na mga particle.
B. Hindi maibibigay ang tiyak na sagot.
3. Ano ang papel ng kasalukuyang pinagmumulan sa electrical circuit?
A. Bumubuo ng mga sisingilin na particle.
B. Lumilikha at nagpapanatili ng potensyal na pagkakaiba sa isang de-koryenteng circuit.
B. Pinaghihiwalay ang mga positibo at negatibong singil.
4. Walang electric field sa konduktor. Paano gumagalaw dito ang mga libreng singil sa kuryente?
A. Magsagawa ng oscillatory movement.
B. Magulo.
B. Maayos.
5. Anong mga puwersa ang sanhi ng paghihiwalay ng singil sa isang kasalukuyang pinagmumulan?
A. Coulomb repulsive forces.
B. Panlabas (non-electrical) na pwersa.
B. Coulomb repulsive forces at external (non-electric) forces.
Inulit namin ang materyal tungkol sa direktang electric current, at ngayon ay pag-aaralan namin ang alternating electric current. (Mga Slide 3,4)
alam:
magagawang:
dati huli XIX sa mga siglo, ang mga direktang kasalukuyang mapagkukunan lamang ang ginamit - mga elemento ng kemikal at generator. Nililimitahan nito ang kakayahang magpadala ng elektrikal na enerhiya sa malalayong distansya. Ang problema ay nalutas sa pamamagitan ng paggamit ng alternating current at mga transformer.
(Mga Slide 5,6)
Alternating kasalukuyang- ito ay isang agos na ang pagbabago sa magnitude at direksyon ay paulit-ulit na pana-panahon sa mga regular na pagitan at nailalarawan sa pamamagitan ng amplitude, period, frequency, phase.
Malawak- ang pinakamataas na halaga ng isang pisikal na dami. (nakasaad sa malalaking titik na may index na m: Im, Um, Em
Panahon- ang oras kung kailan nakumpleto ng alternating current ang buong cycle ng mga pagbabago nito. T - panahon, s.
Dalas ay ang bilang ng mga cycle bawat segundo. f ay ang dalas, Hz.
f = 50Hz - pang-industriya na dalas ng alternating kasalukuyang sa Russia.
Ito ay kawili-wili. (Slide 7).
(Ulat ng mag-aaral sa pagpili ng dalas ng industriya sa ibang mga bansa).
Isaalang-alang ang mga halimbawa ng mga parameter ng AC. (Slide 8)
| Mga pisikal na dami | Mga pinakamataas na halaga | Mga Wastong Halaga | Mga instant na halaga |
| Kasalukuyang lakas, A | Ako - kasalukuyan | ID = | i=Im sin(t+0), i= 5sin (2f t + 0) =5sin(250t+ 0)= 5sin(100t+ 0, A |
| Boltahe, V | Um - mga boltahe | Ud= | U \u003d Umsin (t + 0) \u003d 50t + 0) \u003d 380 (100 t + 0), V |
| EMF, V | m - E DS | d = d = | = sin(t+0)= 12sin(250t+0)=12(100t+0), V |
Pagtanggap (pagbuo) ng alternating current.
(Mga Slide 9,10)
Ang karangalan ng paglikha ng mga alternating kasalukuyang generator, na gumawa ng isang rebolusyon sa electrical engineering, ay kabilang sa Serb N. Tesla at ang Russian engineer na M.O. Dolivo-Dobrovolsky.
Ang pagpapatakbo ng alternator ay batay sa kababalaghan ng electromagnetic induction (EMI).
Alternator na aparato. (Slide 11)
Sa pare-parehong pag-ikot ng rotor, ang isang EMF ay na-induce sa stator windings:
e \u003d E sin t \u003d BSN sin 2nt,
kung saan ang e = BSN ay ang pinakamataas na halaga ng EMF; n ay ang bilang ng mga rotor revolutions bawat segundo; Ang N ay ang bilang ng mga pagliko ng stator winding.
Ang nabuong boltahe sa mga pang-industriyang generator ay V.
Kapag umiikot ang frame sa isang magnetic field, nagbabago ang magnetic flux. Ang variable na EMF ng induction ay na-induce sa frame. Kung ang circuit ay sarado, pagkatapos ay isang inductive kasalukuyang arises, na patuloy na nagbabago sa ganap na halaga, at pagkatapos ng 1/2 T - sa direksyon.
Ang mga sapilitang electrical oscillations na lumitaw sa mga circuit sa ilalim ng pagkilos ng boltahe ay isinasagawa ayon sa sinusoidal na batas u = sint o u = gastos. .
Aralin sa paksang "Pagkuha ng alternating electric current."
Uri ng aralin: pag-aaral ng bagong materyal.
Layunin ng Aralin:
pang-edukasyon
Pagsasama-sama ng kaalaman sa paksang "Ang kababalaghan ng electromagnetic induction."
Ang pag-aaral ng aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng alternator at ang paggamit nito.
Pang-edukasyon
Pag-unlad mga interes na nagbibigay-malay at mga kakayahan sa intelektwal sa proseso ng pagmamasid at pagpapakita ng eksperimento.
Pang-edukasyon
Pagtaas ng interes sa paksa, pagbibigay ng kasangkapan sa mga mag-aaral siyentipikong pamamaraan cognition, na nagbibigay-daan upang makakuha ng layunin na kaalaman tungkol sa mundo sa paligid.
Edukasyon ng isang responsableng saloobin sa kalikasan bilang isang katangian ng personalidad sa lipunan.
Kagamitan
Kasalukuyang pinagmulan (VS - 24M);
Demonstration collapsible transpormer;
Susi, galvanometer, electronic oscilloscope, mga bombilya (220V, 40W; 3.5V, 0.2A)
Mga poster.
Computer at projector.
Sa panahon ng mga klase
Oras ng pag-aayos
Sinusuri ang takdang-aralin.
1. Anong gawain ang itinakda ng siyentipikong si M. Faraday para sa kanyang sarili noong 1821?
2. Paano niya nalutas ang problemang ito? (Nagpakita ng mga eksperimento ang mag-aaral)
3. Gumuhit ng isang konklusyon: sa ilalim ng anong kondisyon ang isang induction current ay lumitaw sa isang coil na sarado sa isang galvanometer sa lahat ng mga eksperimento?
4. Ano ang phenomenon ng electromagnetic induction?
5. Ano ang praktikal na kahalagahan ng pagtuklas ng phenomenon ng electromagnetic induction?
6. Ano ang mga pangalan ng mga domestic scientist na gumawa ng malaking kontribusyon sa pagbuo at paglikha ng mga electric energy generators?
Kaya, lumipat kami sa isang aparato na ginagawang posible na makatanggap ng isang electric current, at tinatawag na generator.
Ang ideya ng pagkuha ng electric current sa ganitong paraan ay unang dumating kay Michael Faraday. Sa kanyang mga guhit, kahit isang guhit ng unang generator ay napanatili.
Karamihan sa mga generator ay ang tinatawag na. electromechanical generators, sa kanila dahil sa mekanikal na paggalaw ang gumagalaw na bahagi ng naturang generator ay lumilikha ng alternating electric current.
Sa ngayon, ang buong industriya ay gumagamit ng alternating electric current.
Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ito ay napaka-maginhawa, una, upang makakuha ng isang alternating electric current, at pangalawa, ito ay maginhawa upang ipadala ito sa mahabang distansya. Kaya naman sa mundo ito ay alternating current na ginagamit saanman at saanman.
Italaga ito sa lahat ng mga diagram na may kulot na linya.
Ang isang modernong generator ay isang medyo kumplikadong aparato, ngunit karaniwang binubuo ito ng dalawang bahagi - isang rotor at isang stator.
Figure 12 - Generator device.
Ang stator ay ang nakapirming bahagi. Ang rotor ay movable. Masasabi natin na ang stator ay isang analogue ng isang coil na may malaking bilang ng mga liko. At ang rotor ay isang magnet na umiikot at lumilikha ng nagbabagong magnetic flux sa paglipas ng panahon, na tumatagos sa mga pagliko na nasa stator, nag-uudyok, nag-uudyok ng electric current sa mga pagliko na ito.
Kung ang generator ay mababa ang kapangyarihan, kung gayon kadalasan ang rotor ay gawa sa isang permanenteng magnet. Ito ay binibigyan ng isang tiyak na hugis, maraming hiwalay na mga poste ang nilikha sa loob. Ang permanenteng magnet na ito, na umiikot sa loob mismo ng stator, ay direktang lumilikha ng inductive electric current. Kung kinakailangan malakas na generator, kung gayon sa kasong ito ang rotor ay hindi na isang permanenteng magnet, ngunit isang electromagnet.
Siyempre, dapat sabihin na sa lahat ng mga generator ang rotor ay umiikot dahil sa gawain ng isang panlabas na puwersa. Kung ang generator na ito ay naka-install sa isang hydroelectric power station, kung gayon ang enerhiya ng bumabagsak na tubig ay ginagamit doon. Sa kasong ito, ang rotor ay umiikot sa mababang bilis. Samakatuwid, kinakailangan na gawin ang rotor ng isang kumplikadong hugis upang lumikha ng isang malaking pagbabago sa magnetic flux sa panahon ng pag-ikot ng rotor at makakuha ng isang makabuluhang electric current. Halimbawa, sa isang generator sa mga thermal power plant, ang rotor ay iikot dahil sa papasok na singaw, kung saan ang bilis ng pag-ikot ay medyo mataas, at sa kasong ito ang bilang ng mga pole at ang hugis ng rotor ay magiging ganap na naiiba.
Figure 13 - Ang aparato ng rotor at stator.
Kung pinag-uusapan natin ang stator, kung gayon ito ang nakapirming bahagi ng generator. Ang mga grooves ay pinutol dito. Isipin ang isang silindro kung saan pinutol ang mga grooves, sa mga grooves na ito ang stator winding ay inilatag, kung saan ang isang induction electric current ay nilikha. Ito ay kung paano gumagana ang mga alternator.
Pinakamahalaga ay may tanong tungkol sa paghahatid ng alternating electric current. Ang paghahatid ng alternating electric current sa malalayong distansya ay nauugnay sa electromagnetic induction. Upang magpadala ng alternating electric current, ginagamit ang mga device na tinatawag na mga transformer.Transformer- isang aparato para sa pag-convert ng electric current at boltahe.Binubuo ito ng dalawang coils, tinatawag silang windings, at ang dalawang coils na ito (maaaring may mas maraming coils sa katunayan) ay inilalagay sa isang core.
Larawan 14 - Hitsura transpormer.
Transformeray isang aparato na binubuo ng dalawa o higit pa coils sa isang karaniwang core. Pag kumonekta tayoalternating electric currentsa isa sa mga coils, isang alternating magnetic field ay nilikha sa loob nito. Ang magnetic field ng isang coil ay pinalakas ng iron core at ang magnetic flux nito ay tumatagos sa mga pagliko ng isa pang coil. Kaya, magkakaroon din ng electric current sa kabilang coil. Kung babaguhin natin ngayon ang bilang ng mga pagliko sa isang coil at sa kabilang coil, kung gayon ang mga halaga ng electric current sa iba't ibang mga coil ay magbabago.
Dito nangyayari ang pinakamahalagang bagay. Ang katotohanan ay kapag ang isang electric current ay dumadaloy sa mga wire, ang pangunahing pagkawala ay dahil sa ang katunayan na ang mga wire ay uminit, i.e. ang thermal effect ng electric current. Ito ang pangunahing abala sa paghahatid ng direktang electric current.
At kung pinag-uusapan natin ang tungkol sa alternating current, pagkatapos ay dahil sa transpormer, binabago ang mga liko sa mga coils, maaari mong ayusin ang halaga ng electric current. Kung babawasan natin ang bilang ng mga pagliko, maaari nating baguhin ang halaga ng electric current. Maaari nating bawasan ito, at bababa din ang pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid. Samakatuwid, ginagawang posible ng transpormer na bawasan ang halaga ng electric current at sa gayon ay mapataas ang boltahe ng electric current.
Kaya, ito ay maginhawa upang magpadala ng alternating electric current, ang transpormer ay tinatawag na step-up kapag tumaas ang boltahe. Kapag ang naturang electric current ay direktang dumarating sa aming mga apartment, binubuksan nila ang isa pang transformer, na tinatawag na step-down transformer. Sa kasong ito, ang boltahe ay bumababa sa 220 W, ngunit ang kasalukuyang sa circuit ay tumataas.
Ginagamit namin itong electric current sa mga gamit sa bahay. Kung isasaalang-alang natin nang hiwalay ang bawat linya ng kuryente (maikling tinatawag na mga linya ng kuryente), kung gayon ang bawat linyang iyon ay hiwalay na binuo para sa isang partikular na planta ng kuryente kung saan tayo tumatanggap ng kuryente. Sa paraan ng paghahatid nito, ang mga istasyon ng transpormer ay naka-install na nagbabago sa boltahe ng alternating electric current.
Isang gawain
Ang wire ring ay inilalagay sa isang pare-parehong magnetic field (Larawan 1).
Ang mga arrow sa tabi ng singsing ay nagpapakita na sa mga kasongunitAtbgumagalaw ang singsing sa isang tuwid na linya kasama ang mga linya ng magnetic inductionmga patlang,at sa mga kasoc, gAtd- umiikot sa paligid ng isang axis00". Alin sa mga kasong ito ang maaaring magkaroon ng induction current sa ring?
Larawan 15
Sagot:
Ang inductive current sa singsing ay nangyayari lamang sa kasoG) , dahil lamang sa kasong ito ang magnetic flux na tumatagos sa tabas ng singsing ay nagbabago.
Pag-aaral ng bagong materyal.
Ipinakita ng guro ang karanasan ni Faraday, na nakatuon sa katotohanan na ang modulus at direksyon ng kasalukuyang induction ay nagbabago sa pana-panahon.
Pagpapakita ng karanasan.
Figure 16 - Scheme para sa pagpapakita ng karanasan at ang resultang oscillogram.
Ang pagmamasid sa eksperimento sa waveform ng boltahe, dapat lumapit ang mga mag-aaralsa konklusyon: ang kasalukuyang lakas (boltahe) sa network ng pag-iilaw ay nagbabago sa paglipas ng panahon ayon sa isang harmonic na batas (iyon ay, ayon sa batas ng sine o cosine). Ang guro ay nagdaragdag sa konklusyon ng impormasyon na ang karaniwang kasalukuyang dalas na ginagamit sa network ng pag-iilaw at industriya sa Russia at karamihan sa mga bansa sa mundo ay 50 Hz.
Ang guro ay nagpapakita ng isang modelo ng isang alternator (wire frame rotation sa isang magnetic field). Ang guro ay nakakakuha ng atensyon ng mga mag-aaral sa katotohanan na sa generator mayroong isang pagbabagong-anyo ng mekanikal na enerhiya sa elektrikal na enerhiya.
4 . Paliwanagayon sa poster mga aparato ng isang modernong electromechanical induction generator at ang layunin ng mga pangunahing elemento nito.
Figure 17 - Ang aparato ng isang modernong electromechanical induction generator.
Tanong para sa klase : paano nakatakda ang rotor ng generator sa pag-ikot sa isang hydroelectric power plant, sa isang thermal power plant?
Ang mga tugon ng mga mag-aaral ay tinatalakay at nilinaw.
Kumuha ng sagot:
Sa hydroelectric power plants - sa pamamagitan ng daloy ng bumabagsak na tubig;
Sa thermal - ferry mataas na presyon at temperatura.
5. Nagpapakita ang guro ng gumaganang modelo ng planta ng kuryente.
Nilalaman ng karanasan sa demo:
Ikinonekta namin ang water turbine pulley na may rubber belt sa generator pulley. Isinasara namin ang generator sa isang mababang boltahe na bombilya na 3.5V. Nagbibigay kami ng tubig mula sa gripo ng tubig patungo sa turbine. Ang pag-ikot ng turbine ay ipinadala sa generator. Pinagmamasdan namin ang ningning ng isang bumbilya.
Ang mga mag-aaral ay dapat magkaroon ng konklusyon: na ang mekanikal na enerhiya ng tubig (singaw) ay na-convert sa mekanikal na enerhiya ng rotor, na kung saan ay na-convert sa elektrikal na enerhiya!
6. Ang mga larawan ng mga pang-industriyang negosyo ay ipinapakita sa screen.
Pagsasama-sama ng kaalamang natamo sa aralin.
1) Mga Tanong:
Anong electric current ang tinatawag na alternating?MULA SAAno simpleng karanasan maaari mong makuha ito?
Saan ginagamit ang alternating current?
Sa anong phenomenon kasalukuyang nakabatay ang pagkilos ng mga pinakakaraniwang alternator?
Sabihin sa amin ang tungkol sa aparato at prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang pang-industriyang generator.
Ano ang nagtutulak ng generator rotor sa isang thermal power plant? sa isang hydroelectric power plant?
Ano ang karaniwang dalas ng pang-industriyang kasalukuyang ginagamit sa Russia at marami pang ibang bansa?
2) Solusyon sa problema:
Volzhskaya HPP im. SA AT. Si Lenina ay itinayo noong 1950-1957, may ulo na 30 m (pagkakaiba sa taas sa pagitan ng upper at lower reach), at isang electric power na 2300 MW.
Tantyahin ang pang-araw-araw na pagkonsumo ng tubig.
Ibinigay: Solusyon:
V= 1 m3
1) Ep = m g h m = ρ V Ep = ρ V g h ≈ 300 103 J
2) P = W = n Ep
Bilang ng cubic meters na bumabagsak mula sa dam bawat segundo
Sagot: Ep = 300 kJ, ≈
p = 103 kg/m3
P= 2.3 109 Tue
Ep-? n==?
Pagbubuod.
Binubuo ng guro ang aralin, binibigyan ng marka ang mga mag-aaral, nagkomento sa bawat sagot at grado.
Pangunahing materyal § 50. Hal. 40(2), p. 168.
Karagdagang materyal: upang maghanda ng mga ulat sa paksang "Thermal power plants ng Tolyatti" at " Problemang pangkalikasan nauugnay sa pagpapatakbo ng mga thermal at hydroelectric power plant.
