Отношение k называется коэффициентом трансформации. Коэффициент трансформации определяется при холостом ходе трансформатора, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки

Дисциплина: ОДП.04 Физика

Группа: ТЭЭО-19

Дата: 01.06. 2020

Преподаватель: Кулага Т.Ф.

Задание: Документ или фото выполненной работы прислать по адресу: kitdistergo@mail.ua kitdisttpop@mail.ua. или VK https://vk.com/feed

 (Название файла с ответами: № занятия, дисциплина, группа, Фамилия, имя, студента).

Например: Иванов И.И., ТЭЭО-19, Физика

 Сроки выполнения: 02.06.2020

Задания для дистанционного обучения будут выдаваться в день проведения занятия, согласно расписанию и подмен по адресу: https://s3320.nubex.ru/5989/ или VK https://vk.com/feed

Задание для самостоятельной работы:

Прослушать видеоурок по теме на сайтах по ссылке:

1. https://www.youtube.com/watch?v=4j0rYPn1ons

2.  https://www.youtube.com/watch?v=HxIW3NljCwI

Тема занятия: Переменный электрический ток.  Превращение переменного тока.   Трансформатор.

Цель.

1. Учебная. Рассказать о получении переменного тока. Объяснить устройство назначение генератора переменного тока. Ввести понятие мгновенного и действующего значения силы тока и напряжения. Закрепить полученные знания методом решения задач. Рассказать о превращении энергии. Объяснить устройство и назначение трансформатора.

· Развивающая. Развивать логическое мышление и естественное - научное мировоззрение.

· Воспитательная. Воспитывать интерес к явлениям природы, научным достижениям и открытиям.

Мотивация: Вам знакомо выражение «Выше головы не прыгнешь»? Это

                заблуждение. Человек может все.

  Никола Тесла

     Межпредметные связи:

· Обеспечивающие: математика.

· Обеспечиваемые: математика, информатика.

Методическое обеспечение и оборудование:

1. Методическая разработка к занятию.

2. Учебный план.

3. Учебная программа

4. Рабочая программа.

5. Инструктаж по технике безопасности.

6. Карточки с дифференцированными вопросами.

Технические средства обучения:DVD, проектор.

Обеспечение рабочих мест:

· Рабочие тетради

· Перечень дифференцированных вопросов.

 

 

Тема занятия: Переменный электрический ток Превращение переменного тока.   Трансформатор.

План.

1. Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток.

2. Генератор переменного тока

3. Действующие значения напряжения и силы тока

4. Электрический резонанс.

5. Трансформатор.

6. Коэффициент трансформации.

7. Электрические станции. Передача и использование электрической энергии

 Вынужденные электромагнитные колебания. Переменный ток

Свободные электромагнитные колебания через опреде­ленное время всегда затухают и поэтому очень редко ис­пользуются в практике. Наоборот, незатухающие колеба­ния, которые могут длиться очень долго, получили большое практическое применение. С одним способом по­лучения в цепи незатухающих электромагнитных колеба­ний, так называемых автоколебаний, вы уже ознакомились. Не менее важную роль в технике имеют колебания, возникающие под действием внешней периодически изменяющейся ЭДС. Такие незатухающие колебания называются вынужденны­ми электромагнитными колебаниями.

 

Примером вынужденных электромагнитных колебаний является обыкновенный переменный ток, широко исполь­зуемый для освещения, приведения в движение станков, механизмов и машин. Если электрическую цепь присое­динить к источнику переменной ЭДС, то на электроны проводника будет действовать переменная сила, под дей­ствием которой они начнут перемещаться. При этом дви­жение электронов точно повторит характер изменения ЭДС. Переменный ток — это по существу вынужденные колебания электрических зарядов в проводнике под дей­ствием приложенной переменной ЭДС.

Переменные токи по характеру изменений силы тока мо­гут быть самыми разнообразными. Наиболее важными из них являются токи, сила которых изменяется по гармоническо­му закону, то есть по закону синуса или косинуса. Именно такие переменные токи вырабатывают генераторы электро­станций, с ними во многих случаях приходится иметь дело в радиотехнике. Поэтому в дальнейшем будем изучать только эти переменные токи.  

 Для получения в цепи переменного тока, сила с которой. изменяется по закону синуса, нужно в цепь включить источник ЭДС, которая периодически изменяется по закону. E=E₀sinwt где Е₀ амплитудное значение ЭДС, w — циклическая частота переменной ЭДС. Рассмотрим обычный способ получения синусоидальной ЭДС, используемый в технике для получения переменного электрического тока. Плоский прямоугольный контур (рам­ка) вращается вокруг оси 00', перпендикулярной к линиям индукции магнитного поля (рис.). Пусть магнитное поле однородное: индукция В =соnst и контур вращается равно­мерно с угловой скоростью w=сопst;. Тогда магнитный поток Ф, пронизывающий контур в любой момент времени t, будет равен;

Ф = BScoswt

где S — площадь, ограниченная контуром, wt— угол по­ворота контура, отсчитываемый от начального положения контура, при котором В^S.

При вращении контура поток Ф периодически изменяет­ся, в связи с чем в контуре возникает периодически перемен­ная ЭДС индукции. В соответствии с законом электромаг­нитной индукции:

Максимальное значение этой ЭДС (при sinwt=1), поэтому

E=E_msinwt

Таким образом, если в однородном магнитном поле равно­мерно вращается проводящий контур, то в нем возбуждается ЭДС, изменяющаяся по закону синуса. При замыкании этого контура на внешнюю цепь в ней пойдет переменный сину­соидальный ток

  где  — максимальное значение тока в цепи, R — активное сопротивление контура и внешней части цепи, (j —

сдвиг фаз между колебаниями силы тока и ЭДС. Причину возникновения сдвига фаз мы рассмотрим позже.

Переменный ток является гармоническим колебанием, название характеристик механического колебательного про­цесса сохраняется и за характеристиками переменного тока. А именно: E_m — называется амплитудой ЭДС, 1т — амплиту­дой силы тока, w— круговой (Циклической) частотой, j — фазой тока. Переменный ток характеризуется также периодом Т и частотой v, причем.

 Генератор переменного тока

Рассмотренный в предыдущем параграфе принцип получения ЭДС лежит в основе устройства большинства техниче­ских индукционных генераторов переменного тока. Схему простейшего генератора получим, если виток на рисунке   разрежем и его концы присоединим к внешней цепи при по­мощи двух изолированных друг от друга колец, по которым скользят щетки внешней цепи (рис). Возбуждаемые в по­следовательно соединенных витках ЭДС складываются. Для получения большого значения ЭДС в промышленных генераторах контур, вращающийся в магнитном поле, изготовлен из последовательно соединенных витков проволоки, наме­танной на ферромагнитный сердечник. ЭДС, возбужденная в таком генераторе, равна

Из формулы видно, что для увеличения ЭДС нужно увеличи­вать магнитный поток Ф через витки. Поэтому магнитную систему генератора делают почти замкнутой, состоящей из двух железных сердечников: внешнего кольцеобразного не­подвижного и внутреннего вращающегося сердечника, а воз­душный зазор между ними доводят до минимальных разме­ров. Генератор, как правило, имеет две обмотки, одна из которых размещена в пазах неподвижного сердечника (ста­тора) с внутренней стороны, а, вторая размещена в пазах вра­щающегося сердечника (ротора). Одна из обмоток использу­ется для создания магнитного поля, а вторая является рабочей обмоткой, в которой индуцируется переменная ЭДС. В рассмотренной выше схеме генератора (см. рис.) ротором (но без железного сердечника) была проволочная рамка. Магнитное поле создавалось неподвижным посто­янным магнитом — статором. Можно сделать и наоборот — вращать магнит, а рамку оставить неподвижной. В боль­ших современных генераторах вращается именно элек­тромагнит, служащий ротором, а обмотка, в которой возбу­ждается ЭДС, вложена в пазы статора и остается неподвижной.

На рисунке изображена магнитная система современ­ного генератора переменного тока. В цилиндрической полости статора, изготовленного из специальной электротехнической стали, вращается постоянный маг­нит (в маломощных генераторах) или электромагнит (в мощных). Об­мотка, в которой возбуждается ЭДС индукции, вкладывается в специ­альные пазы статора в виде после­довательно соединенных рамок. Причем магнитная система генера­тора конструируется так, чтобы при вращении электромагнита (магнита) индукция В магнитного поля измнялась по закону В=B_mcoswt, где wt — угол, образован­ный вектором В с плоскостью рамки. Тогда в рамке возбу­ждается ЭДС индукции.E=BSwsinwt

Целесообразно делать вращающимся электромагнит, а не рабочую обмотку генератора. Это объясняется тем, что сила индуцированного генератором тока во много раз боль­ше силы тока в электромагните, а ток большой мощности конструктивно очень сложно отводить от вращающегося якоря. Слабый ток к вращающемуся электромагниту (ро­тору) подводится с помощью скользящего контакта. Для этого ротор снабжается контактными кольцами, соединен­ными с концами его обмоток, а неподвижные пластины — щетки, прижатые к кольцам, связывают обмотки ротора с внешней цепью. Обмотки статора, в которых индуцирует­ся мощный ток, соединяют неподвижными шинами с линией, по которой электроэнергия передается потре­бителям.

 

Для технических целей применяют переменный пятидесятипериодный ток синусоидальной формы. Период переменного тока, вырабатываемого генератором, ин­дуктор которого имеет два полюса, равен времени одного полного оборота. Поэтому для получения тока такой часто­ты ротор нужно вращать со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 оборотов в минуту. Одну пару полюсов делают в турбогенераторах, роторы которых приводятся во вращение быстроходной паровой или газовой турбиной. Но роторы ге­нераторов часто приходится вращать с помощью тихоход­ных двигателей, например гидротурбин. В этих случаях для получения переменного тока с частотой 50 Гц изготавлива­ют многополюсные генераторы. Действительно, если ротор имеет 4, 6, 8, 10... полюсов, то для получения переменного тока частотой 50 Гц ротор можно вращать в 2, 3, 4, 5... раз медленнее, чем двухполюсный ротор. Роторы тихоходных генераторов гидроэлектростанций имеют несколько десят­ков пар полюсов.

В настоящее время налажено производство современных генераторов переменного тока мощностью 200, 300, 500 и 800 МВт.

Действующие значения напряжения и силы тока

В цепи переменного синусоидального тока напряжение и сила тока все время изменяются. Возникает вопрос, ка­кое значение силы тока или напряжения принять для ха­рактеристики этого тока. Среднее значение силы тока и напряжения за период равны нулю и не могут служить их характеристиками. Ознакомимся с этими по­нятиями и установим связь между амплитудными и дей­ствующими значениями. Наиболее удобно сделать это, рассматривая мощность, выделяющуюся в проводнике при прохождении переменного тока.

При прохождении в цепи переменный ток промышлен­ной частоты (50 Гц) нагревает проводник, например нить электрической лампочки или спираль электрической плит­ки. Сила тока и напряжение в цепи изменяются и к тому же

довольно быстро — 50 раз в секунду. Следовательно, и коли­чество выделенной энергии также очень быстро изменяется • со временем. Этих изменений мы не замечаем, поскольку при большой частоте переменного тока нить или спираль не успевают охладиться за те моменты времени, когда сила тока равна нулю.

Выделяемая в цепи мощность также изменяется со време­нем. Но во всех случаях нам обычно нужно знать среднюю мощность тока на участке цепи за большой интервал време­ни, включающий много периодов. Для этого достаточно най­ти среднюю мощность за один период (в последующие перио­ды в цепи выделяется такое же количество энергии). Средняя за период мощность переменного тока равна отношению энер­гии, поступающей в цепь, к периоду.

Припомним, что мощность в цепи постоянного тока опре­деляется по формуле Р= IU. На протяжении очень малого ин­тервала времени силу и напряжение переменного тока мож­но считать неизменными. Поэтому мощность в цепи переменного тока определяется формулой

Р=iu

Найдем среднее значение мощности за период. Для этого преобразуем, подставляя в нее выражения для силы тока i=I_mcoswt и напряжения u=U_mcoswt:

P=U_mI_mcos²wt

Среднее за период значение соs2wt равно нулю, поскольку на протяжении каждого полупериода эта функция про­бегает ряд положительных значений, а на протяжении сле­дующего полупериода — такой же ряд отрицательных значений (рис). Поэтому средняя мощность за период равна первому члену в:

Сравнивая это выражение для средней мощности перемен­ного тока с выражением для постоянного тока Р= IU, видим, что они совпадают, если переменный ток характеризовать не амплитудными значениями, а значениями в  раз меньши­ми, то есть:

Значения i и и получили такие названия: действую­щее значение силы тока и напряжения соответственно. Действующие значения введены вместо амплитудных для удобства. Конечно, можно было бы характеризовать силу тока и напряжение их амплитудными значениями. Дей­ствующие значения более удобные в том понимании, что именно они непосредственно определяют мощность пере­менного тока в цепи:

p=iu

Шкалы измерительных приборов переменного тока (ам­перметры и вольтметры) градуируют именно в действующих значениях. В паспортах электротехнических машин, аппа­ратов и приборов переменного тока указаны действующие значения силы тока и напряжения.

  Электрический резонанс

Изучим зависимость вынужденных электрических колебаний (переменного электрического тока в цепи) от час­тоты ЭДС генератора. Составим электрическую цепь из последовательно включенных активного сопротивления R, катушки индуктивности L, конденсатора С и амперметра переменного тока А. Подключим эту цепь к звуковому ге­нератору ЗГ (рис.) и будем наблюдать зависимость силы тока в цепи от частоты. Замкнем ключ К и, не изменяя напряжение, вырабатываемое генератором, начнем изме­нять частоту. При наименьшей частоте генератора ЗГ (око­ло 20 Гц) сила тока в цепи незначительна. С увеличением частоты она сначала очень медленно, а затем быстро воз­растает. При определенной частоте сила тока достигает максимального значения. Обозначим эту частоту w₀. С даль­нейшим увеличением частоты сила тока быстро, а затем медленнее уменьшается и при очень большой частоте прак­тически равна нулю. Если эту зависимость изобразить гра­фически, откладывая вдоль оси ординат значение силы тока I, а вдоль оси абсцисс — частоту о, то получим кри­вую а (рис). Как и для механических вынужденных колебаний, в данном случае при определенной частоте ЭДС сила тока в цепи имеет наибольшее значение. Явление резкого возрастания силы тока при определенной частоте называется электрическим резонансом. Частота w₀ назы­вается резонансной, частотой.

 

Установим, как влияют на электрический резонанс ак­тивное сопротивлениеR, индуктивность L, и емкость С. Уве­личим сопротивление R, при неизменных L и С. Меняя час­тоту, будем наблюдать за силой тока. Определим, что в этом случае резонанс наступает при той же частоте w₀, но выра­жен он менее четко, чем в предыдущем случае, и макси­мальное значение силы тока меньше. Зависимость силы тока от частоты в этом случае изображена кривой 6 (рис.).

Этот опыт убеждает нас в том, что резонансные явления в электрических цепях выражены тем четче и сильнее, чем меньше активное сопротивление цепи. Сравнивая электри­ческий резонанс с механическим, видим, что активное со­противление в электрических цепях имеет то же значение, что и трение в механических системах.

Заменим катушку индуктивности, оставляя R и С без из­менения. Возьмем, например, катушку большей индуктив­ности L ,. Значение резонансной частоты в этом случае умень­шится. Можно установить, что емкость конденсатора также влияет на резонансную частоту: с увеличением емкости в цепи резонансная частота уменьшается. Таким образом, резонанс­ная частота электрической цепи зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора и не зависит от значения активного сопротивления R. Объясним результаты этих опытов. Изменения падения напряжения на емкости и индуктивности пребывают в противофазе. Это значит, что в те моменты времени, когда ка­тушка индуктивности потребляет от генератора энергию (пре­пятствует току), конденсатор возвращает накопленную им ранее энергию в генератор (способствует прохождению тока). Катушка и конденсатор частично компенсируют влияние друг друга на прохождение электрического тока. Значение этой компенсации зависит от соотношения индуктивного wL и ем­костного  сопротивлений, по-разному зависящих от частоты. При малых частотах влияние индуктивности на ток не­значительное и сила тока в цепи определяется, в основном, емкостным сопротивлением. Оно в этом случае большое и сила тока в цепи незначительная. При очень больших частотах, наоборот, влияние емкости на силу тока незначительное, и сила тока в этом случае определяется индуктивным сопротивлени­ем wL оно большое и сила тока в цепи ничтожна. Для некото­рой частоты емкостное и индуктивное сопротивления сравни­мы по значению и поэтому компенсируют взаимное влияние на прохождение электрического тока. Сила тока в этом случае определяется преимущественно активным сопротивлением и ее значение намного больше, чем при малых и больших часто­тах. По всей вероятности, всегда найдется такая частота w₀, при которой индуктивное сопротивление катушки wL равно емкостному сопротивлению , конденсатора:

В этом случае влияние на силу тока индуктивного сопро­тивления полностью компенсируется влиянием емкостного сопротивления. Результат будет таким, словно этих сопро­тивлений в цепи нет: сила тока достигает своего максималь­ного значения и будет зависеть только от активного сопро­тивления:R В цепи наступает резонанс с резонансной частотой w₀.

Из условия резонанса получаем выражение для ре­зонансной частоты:

Резонансная частота обратно пропорциональна корню квад­ратному из произведения индуктивности L и емкости С цепи. Если L измерять в генри, С — в фарадах, тоw₀ будет изме­ряться в С^-1.

 Трансформатор

Одним из важнейших преимуществ электрической энер­гии по сравнению с другими видами является удобная и простая передача ее от генератора к потребителю. Но эта передача связана со значительными потерями в проводах, вследствие их нагрева. Мощность тока, которая тратится на нагревание проводов, равна P=I²R где I— сила тока в линии, R — сопротивление проводов линии.

Эта формула указывает два возможных пути уменьше­ния тепловых потерь в проводах линии: 1) уменьшение со­противления линии; 2) использование меньшей силы тока. Существенно уменьшить сопротивление линии можно лишь за счет увеличения сечения проводов, но это ведет к удоро­жанию стоимости линии, что не приемлемо. Эффективное уменьшение потерь энергии на нагревание проводов на прак­тике достигается уменьшением силы тока.

Этот пример показывает, что для передачи значительной мощности при сравнительно небольших токах напряжение должно быть очень высоким. Но конструировать генераторы (а также потребители электроэнергии), рассчи­танные на высокие напряжения, очень сложно, посколь­ку необходимо обеспечить надежную изоляцию обмоток. Кроме того, широкое потребление электрической энергии при таком высоком напряжении вообще недопустимо че­рез опасность поражения человека током. Поэтому элек­трические генераторы строят на напряжение 6—25 тысяч вольт, а затем это напряжение повышают с помощью транс­форматоров. В местах потребления электроэнергии ток высокого напряжения преобразуют в токи низкого напря­жения (110, 220, 380 В и т.д.).

Рассмотрим устройство и принцип действия трансформа­тора. В простейшем случае трансформатор состоит из двух катушек (обмоток), надетых на замкнутый железный сердеч­ник (рис.). Одна из обмоток — первичная — подключает­ся к источнику переменного напряжения. При прохождении переменного тока по этой обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток Ф, который возбуждает в каждом витке обмотки ЭДС самоиндукции . Поскольк у магнитный поток практически существует только внутри сердечника и одинаковый во всех сечениях, то в каждом витке вторичной обмотки возникает ЭДС индукции, которая также равна  .

Следовательно, если первичная обмотка имеет п ₁витков, а вторичная n₂ то ЭДС индукции в обмотках прямо пропорциональны количеству их витков:

Отношение k называется коэффициентом трансформации. Коэффициент трансформации определяется при холостом ходе трансформатора, то есть при разомкнутой цепи вторичной обмотки.

При холостом ходе (вторичная обмотка не нагружена) в первичной обмотке течет так называемый ток холостого хода.

 

 Сила тока Iо холостого хода мала (около 5% номи­нальной силы тока), вследствие чего падение напряжения на первичной обмотке незначительное, и ЭДС самоиндук­ции в первичной обмотке примерно равна напряжению на зажимах.

Цепь вторичной обмотки разомкнута,и в ней тока нет. Напряжение на зажимах вторичной обмотки равно индуци­рованной в ней ЭДС (U=E) Поэтому:

Коэффициентом трансформации называется отношение напряжения на зажимах первичной обмотки к напряжению на зажимах вторичной обмотки при холостом ходе транс­форматора. В повышающем трансформаторе коэффициент трансформации k<1 (соответственно n₂>n₁), в понижающем k>1. Один и тот же трансформатор может работать и как повышающий, и как понижающий, в зависимости от того, какая обмотка используется в качестве первичной.

Присоединим теперь к. концам вторичной обмотки цепь, пoтребляющую электроэнергию, или, как говорят, нагру­зим трансформатор. Во вторичной обмотке возникнет пе­ременный ток I₂ (такой же частоты). Этот ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца направлен против магнитного потока первичной обмотки. Ослабление магнитного потока в сердечнике ведет к уменьшению ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, что (при постоянстве U ) вызовет увели­чение силы тока в первичной обмотке» Это увеличение силы тока ведет к усилению магнитного потока, ЭДС ин­дукции и силы тока во вторичной обмотке. Но увеличе­ние силы тока во вторичной обмотке сопровождается воз­растанием силы тока самоиндукции и, следовательно, уменьшением магнитного потока (который только что воз­растал). Уменьшение магнитного потока в первичной об­мотке ведет к уменьшению ЭДС самоиндукции, ново увеличения силы тока в первичной обмотке и магнитного потока и т.д.

В конце концов при постоянной нагрузке устанавли­вается определенный магнитный потокФ, ЭДС индук­ции во вторичной обмотке и сила тока I в первич­ной обмотке.

При нагрузке трансформатора происходит передача энер­гии из первичной обмотки во вторичную. По закону сохра­нения и превращения энергии мощность тока во вторичной цепи меньше мощности в первичной цепи на значение по­терь в трансформаторе: Р₂ =Р₁ -DР. Поскольку КПД трансформатора близок к 1, то для приближенных расчетов потерями мощности в трансформаторе можно пренебречь и считать;

Р₂=Р₁. Отсюда следует, что:

При увеличении нагрузки сверх расчетной генератор не обеспечивает постоянства напряжения на первичной обмот­ке и напряжение на вторичной обмотке падает.

В различных отраслях электротехники и на производстве широко используются трансформаторы от миниатюрных до трансформаторов огромных размеров и большой мощности.

Для цепей небольшой мощно­сти иногда в качестве вторичной обмотки используют часть первич­ной, или наоборот, часть вторич­ной — как первичную. В этом слу­чае трансформатор называется автотрансформатором. Один из контактов автотрансфор­матора делают подвижным, что позволяет плавно изменять выход­ное напряжение. 

      Электрические станции. Передача и использование электрической энергии

Электри­ческая энергия имеет два замечательных свойства: ее мож­но передавать по проводам на большие расстояния со сравнительно небольшими потерями, она может легко пре­вращаться в другие виды энергии: механическую (двига­тели), внутреннюю (электронагревательные приборы), све­товую (лампочки накаливания), химическую (зарядка аккумуляторов). Вот почему производство, передача, рас­пределение и использование электрической анергии име­ет огромное значение.

Вырабатывается электрическая анергия на электростан­циях в основном с помощью рассмотренных выше индукци­онных генераторов. В настоящее время существует три основных типа электростанций: тепловые (ТЭС), гидравличе­ские (ГЭС) и атомные (АЭС).

На тепловых электростанциях энергия, выделяющаяся при сжигании различных видов топлива (угля, газа, неф­ти, торфа, горючих сланцев) с помощью электрогенерато­ров, которые приводятся во вращение паровыми и газо­выми турбинами или двигателями внутреннего сгорания, превращается в электрическую энергию. Большинство со­временных мощных тепловых электростанций являются паротурбинными. В парогенераторах электростанций пе­регретый (до 500—560° С) пар под большим давлением (до 2,4-Ю⁷ Па) направляется в турбину. Объем пара увели­чивается, а давление соответственно падает, при этом по­тенциальная энергия сжатого пара превращается в кине­тическую. В турбине кинетическая энергия струи пара передается ротору турбины. Вал турбины жестко соеди­нен с валом электрогенератора и поэтому турбина приво­дит его ротор во вращение.

Коэффициент полезного действия паротурбинных элек­тростанций достигает 40%. Большая часть энергии топ­лива теряется с отработанным горячим паром. Важным направлением повышения экономичности тепловых элек­тростанций является теплофикация — использование зна­чительной части тепла отработанного пара для нужд заво­дов, фабрик, для отопления и горячего водоснабжения жилых домов и т.п. В результате коэффициент полезного действия тепловых электроцентралей (ТЭЦ) увеличивает­ся до 60—80%. Поэтому в нашей стране строятся, как правило, ТЭЦ, что способствует значительной экономии топлива.

На отечественных ТЭС все шире используются газовые турбины. В камере сгорания такой турбины сжигается жид­кое или газообразное топливо, подаваемое вместе с необхо­димым количеством воздуха. Продукты сгорания в виде газа с высокими температурой и давлением направляются на ра­бочие лопатки газовой турбины, которая приводит во вра­щение ротор электрогенератора. КПД газотурбинных стан­ций не ниже, чем паротурбинных, а сооружение их обходится значительно дешевле, особенно при наличии высококалорий­ного горючего газа.

Электрическая энергия нужна везде. В связи с этим при промышленном потреблении электрической энергии мо­жет возникнуть вопрос, что выгоднее: передавать вырабо­танную в одном месте на большой электростанции энер­гию на значительные расстояния или строить маленькие электростанции возле каждого потребителя. Генераторы мощных тепловых, атомных или гидравличе­ских электростанций вырабатывают переменный ток часто­той 50 Гц и напряжением 6—25 тысяч вольт. Этот ток с по­мощью повышающих трансформаторов в несколько этапов превращается в ток напряжением 110, 220, 400, 500 или 800 тысяч вольт и подается в линии передач. По линиям ток поступает к местам потребления электроэнергии. В каждом районе есть своя подстанция, понижающая напряжение до 3000—6000 В или 10000 В. От этих районных подстанций энергия распределяется между пунк­тами потребления (заводы, фермы, жилые дома и т.п.). В каждом таком пункте есть свой трансформатор, понижаю­щий напряжение до нужного потребителям значения. Для обеспечения жилых домов и многих предприятий напряже­ние понижается до 220 В и по внутренней сети подается в квартиры, цеха заводов и фабрик.

Большую экономию при распределении электроэнергии в промышленности дает объединение всех электростанций того

или иного района в единую систему. Это позволяет оперативно перебрасывать электроэнергию туда, где ее потребление в данный момент максимальное.

 

Ответьте на вопросы:

1. В чем заключается сущность электрического резонанса?

2. Чему равна амплитуда 'силы тока при резонансе?

3. От каких параметров цепи зависит резонансная частота контура?

4. Почему мы не замечаем мерцания лампочек, включенных в осве­тительную сеть переменного тока?

5. В осветительных сетях переменного тока используются напряжение 220 В и 127 В. Какие амплитудные значения напряжения в этих сетях?

6. Амперметр, включенный в цепь переменного тока, показывает 1 А. Каково амплитудное значение силы этого тока?

 7. Какой принцип работы генераторов переменного тока? На каком принципа базируется работа трансформатора? Можно ли трансформировать постоянный ток?

8. Что такое коэффициент транс­формации?

9. Как осуществляется передача электроэнергии на боль­шие расстояния?

 

Решите задачи (на выбор две):

1. Трансформатор с коэффициентом трансформации к=10 понижает напряжение с 10000 В до 800 В. При этом во вторичной обмотке течет ток силой I=2А. Определить сопротивление вторичной обмотки. По­терями энергии в первичной обмотке пренебречь.

2. Для трансляции радиопередач используют трансформатор, по­нижающий напряжение от 480 Вдо 30 В. Определить потребляемую трансформатором мощность, если его КПД 95% и к нему подклю­чены 380 громкоговорителей, через каждыйиз которых течет ток I=8мА.

3. Понижающий трансформатор с коэффициентом трансформации k=24 включен в цепь напряжением 120В. Вторичная обмотка транс­форматора присоединена к прибору, которым течет ток I=0,5 А. Опре­делить сопротивление прибора, если сопротивление вторичной обмотки трансформатора R= 2 Ом.

4. Первичная обмотка валового трансформатора для питания радио­приемника имеет 1200 витков. Сколько витков должна иметь вторич­ная обмотка трансформатора для питания нити кенотрона (необходимы напряжение U=3.5В и сила тока. I=1А), считая, что сопротивление этой обмотки R=0,10м, а напряжение в цепи U=120В.

 

Обязательная литература:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2014. –§31-38

http://uchebniki.net/fizika11/7-uchebnik-fizika-11-klass-myakishev-buhovcev-charugin.html

Домашнее задание

составить конспект,

ответить на контрольные вопросы.

Решить 2 задачи (на выбор студента)

фото прислать на электронную почту техникума по адресу: kitdistergo@mail.ua kitdisttpop@mail.ua. или VK https://vk.com/feed

kitdistergo@mail.ua с полным названием ФИО студента, группа 

(например - Иванов И.И., ТЭЭО-19, Физика)

 

Срок выполнения до 02.06.20

КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ

Оценка «5» ставиться в том случае, если студент показывает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, а так же правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения: правильно выполняет чертежи, схемы и графики; строит ответ по собственному плану, сопровождает рассказ собственными примерами, умеет применять знания в новой ситуации при выполнении практических заданий;

может установить связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов.

 Оценка «4» ставиться, если ответ студент удовлетворяет основным требованиям на оценку 5, но дан без использования собственного плана, новых примеров, без применения знаний в новой ситуации, 6eз использования связей с ранее изученным материалом и материалом, усвоенным при изучении др. предметов: если студент допустил одну ошибку или не более двух недочётов и может их исправить самостоятельно или с небольшой помощью преподавателя

Оценка «3» ставиться, если студен правильно понимает физическую сущность рассматриваемых явлений и закономерностей, но в ответе имеются отдельные пробелы в усвоении вопросов курса физики, не препятствующие дальнейшему усвоению вопросов программного материала: умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении задач, требующих преобразования некоторых формул, допустил не более одной грубой ошибки и двух недочётов, не более одной грубой и одной негрубой ошибки, не более 2-3 негрубых ошибок, одной негрубой ошибки и трёх недочётов; допустил 4-5 недочётов.

Оценка «2» ставится, если студент не овладел основными знаниями и умениями в соответствии с требованиями программы и допустил больше ошибок и недочётов чем необходимо для оценки «3».