Презентация к уроку по физике в 11 классе "Трансформатор"

• 1 слайд

  ?
  Тема урока
  

• 2 слайд

• 3 слайд

  Q= I2Rt
  Электрический ток нагревает провода линии электропередачи. При очень большой длине линии, передача энергии может стать экономически невыгодной.
  
  Снизить сопротивление линии весьма трудно.
  
  Для сохранения передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи .
  
  Чем длиннее линия передачи, тем выгоднее использовать более высокое напряжение.
  

• 4 слайд

• 5 слайд

  тока.
  передача и преобразование переменного электрического тока.
  
  Трансформатор
  
  

• 6 слайд

  Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) —
  
  Устройство, предназначенное для преобразования (повышения или понижения) напряжения переменного тока практически без потери мощности (при неизменной частоте тока)
  

• 7 слайд

  История
  В 1831 английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.
  В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку. Она явилась прообразом трансформатора.
  30 ноября 1876 год , дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.
  
  Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон.
  
  

• 8 слайд

  Устройство трансформатора.
  Две катушки с разными числами витков одеты в стальной сердечник
  Катушка, подключенная к источнику – первичная катушка. ( N1, U1, I1 )
  Катушка, подключенная к потребителю – вторичная катушка. ( N2, U2, I2 )
  N-число витков. U-напряжение. I-сила тока.
  
  

• 9 слайд

  Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:
  
  Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм).
  Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция).
  
  

• 10 слайд

  Принцип работы трансформатора
  Каждый виток первичной и вторичной обмоток пронизывает один и тот же магнитный поток, то в них возникают одинаковые ЭДС , равные по закону Фарадея для электромагнитной индукции:
  е1 = е2 = – Ф'
  ЭДС Е1 и Е2 действующие во всей первичной или вторичной обмотках, равны произведению ЭДС в одном витке е1 или е2 на число витков в обмотке N1и N2
  Е1 = е1• N1
  Е2 = е2• N
  Вывод: ЭДС, действующие в обмотках, прямо
  пропорциональны числу витков в них.
  
  

• 11 слайд

  Работа трансформатора на холостом ходу.
  Если первичную обмотку подключить к источнику переменного
  напряжения, а вторичную оставить разомкнутой-
  это режим называют холостого хода трансформатора
  Во вторичной обмотке тока не будет, а в первичной обмотке появится слабый ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток.
  Этот поток наводит в каждом витке обмоток одинаковую ЭДС, поэтому ЭДС индукции в каждой обмотке будет прямо пропорциональна числу витков в этой обмотке.
  При разомкнутой вторичной обмотке напряжение на ее зажимах U2 будет равно наводимой в ней ЭДС Е2.
  

• 12 слайд

  Принцип работы трансформатора
  Если пренебречь падением напряжения на сопротивлениях обмоток, когда сопротивления малы, то можно записать отношение и для напряжений на обмотках трансформатора
  

• 13 слайд

  Коэффициент трансформации
  Вывод:
  K<1, если N2>N1– повышает U
  2) K>1, если N2<N1 - понижает U
  
  

• 14 слайд

  Посчитаем...
  Задача 1.  Сколько витков должна иметь вторичная обмотка трансформатора, чтобы повысить напряжение с 220 до 11000В, если в первичной обмотке 20 витков? Каков коэффициент трансформации?
  
  Задача 2.  Под каким напряжением находится первичная обмотка трансформатора, имеющая 1000 витков, если во вторичной обмотке 3500 витков и напряжение 105В?
  
  

• 15 слайд

  КПД трансфоратора
  Задача 3.  Мощность, потребляемая трансформатором, 90 Вт. Определите силу тока во вторичной обмотке, если напряжение на зажимах вторичной обмотки 12 В и КПД трансформатора 75%.
  

• 16 слайд

  Идеальный трансформатор
  Если ни первичная, ни вторичная обмотки не содержат активного сопротивления R (Первичная обмотка, как правило, не содержит такого сопротивления, а вторая обмотка может его содержать).
  Но если она все же не содержит сопротивления или им можно пренебречь, то напряжение на выходе такой обмотки равно напряжению U2.
  Когда вторичная обмотка трансформатора не имеет сопротивления R2 = 0, то кпд = 100%
  
  

• 17 слайд

  Во сколько раз трансформатор увеличивает напряжение во, столько же раз и уменьшает силу тока.
  
  Для трансформатора выполняется условие
  I1U1≈I2U2
  U1 = I 2
  U2 I1
  

• 18 слайд

  Работа трансформатора с нагрузкой.
  Если во вторичную цепь трансформатора включить нагрузку, то
  во вторичной обмотке возникает ток.
  Этот ток создает магнитный поток, который согласно правилу Ленца, должен уменьшить изменение магнитного потока в сердечнике, тогда уменьшится ЭДС индукции в первичной обмотке, поэтому ток в первичной обмотке должен возрасти, восстанавливая начальное изменение магнитного потока.
  При этом увеличивается мощность, потребляемая трансформатором от сети.
  

• 19 слайд

  Если же вторичная обмотка трансформатора имеет сопротивление вторичной обмотки R2 
  (учитывается длина проводников из которых изготовлена обмотка, материал проводника, сечение проводов обмотки),
  то на выходе вторичной обмотки напряжение Uвых будет меньше расчетного напряжения U2 на величину падения напряжения
  Δ U = I2 • R2 на этом сопротивлении из-за потерь энергии тока на джоулево тепло.
  На выход (на нагрузку) Rн ''пойдет'' меньшее напряжение:
  
  Uвых = U2 –  Δ U = U2 – I2 • R2
  
  откуда  (отмечаем, что такой же ток течет и в нагрузке Rн, так как R2 и Rн соединены последовательно). По закону Ома для участка цепи напряжение на нагрузке: Uвых = I2 • Rн
  

• 20 слайд

  КПД трансформатора а режиме нагрузки
  
  

• 21 слайд

  Задача 4.  Первичная обмотка понижающего трансформатора включена в сеть напряжением 220 В. Напряжение на зажимах вторичной обмотки 20В, ее сопротивление 1 Ом, сила тока 2А. Определите коэффициент трансформации и КПД трансформатора.
  
  Задача 5.   Первичная обмотка трансформатора, включенного в цепь переменного тока с напряжением 220 В, имеет 1500 витков. Определить число витков во вторичной обмотке, если она должна питать цепь с напряжением 6,3В, при силе тока 0,5 А
  Нагрузка активная. Сопротивление вторичной обмотки равно 0,2 Ом.
  Сопротивлением первичной обмотки пренебречь.
  Задачи
  

• 22 слайд

  Потери энергии при работе трансформатора:
  на нагревание обмоток;
  на рассеивание магнитного потока в пространство;
  на вихревые токи в сердечнике и на его перемагничивание.
  Меры, принимаемые для уменьшения потерь:
  обмотка низкого напряжения делается большого сечения так, как по ней протекает ток большой силы;
  сердечник делают замкнутым, чтобы уменьшить рассеяние магнитного потока;
  сердечник делают пластинчатым, чтобы уменьшить вихревые токи.
  Благодаря этим мерам КПД современных трансформаторов
  достигает 95-99%.
  

• 23 слайд

  Применение трансформаторов.
  Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.
  

• 24 слайд

  Трансформаторная подстанция
  

• 25 слайд

  Схема передачи и распределения электроэнергии
  

• 26 слайд

  Применение в источниках питания
  Компактный трансформатор
  Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Например, в телевизоре используются напряжения от 5 вольт, для питания микросхем и транзисторов, до 20 киловольт, для питания анода кинескопа. Все эти напряжения получаются с помощью трансформаторов (напряжение 5 вольт с помощью сетевого трансформатора, напряжение 20 кВ с помощью строчного трансформатора). В компьютере также необходимы напряжения 5 и 12 вольт для питания разных блоков. Все эти напряжения преобразуются из напряжения электрической сети с помощью трансформатора со многими вторичными обмотками.
  Трансформаторные модули, разработанные для интернет телефонии и сетей интернет.
  

• 27 слайд

• 28 слайд

  Домашнее задание
  § 26, 27, 28
  Громцева О.И. п.12.7 № 8,12,13
  Черноуцан А.И. № 12.57, 12.58