Сабақтың тақырыбы: Электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізу. Трансформаторлар.

І. Сабақтың тақырыбы: Электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізу. Трансформаторлар.

ІІ. Сабақтың мақсаты:

а) білімділік: Оқушыларға электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізу, трансформатор ұғымы, трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы, трансформация коэффициенті, катушканың құрылысы туралы түсінік беру.

б) ой-өрісін дамытушылық: Оқушылардың трансформатор туралы түсініктерін қалыптастыру арқылы логикалық ойлау қабілеттерін және есеп шығару икем дағдыларын арттыру. Есте сақтау қабілетін, қабылдауын, зейінін тұрақтандыру.

в) тәрбиелік: қарым - қатынас арқылы сөйлеу мәдениетін қалыптастыруға, өз ойын толық жеткізе алуға тәрбиелеу.

ІІІ. Сабақтың типі: құрама сабақ.

ІV. Сабақтың түрі: теориялық.

V.Сабақтың өткізілу әдістері: түсіндіру, жазбаша, сұрақ - жауап, есептер шығарту.

VІ. Сабақтың көрнекілігі: «Трансформатор» тақырыбындағы презентация, трансформатор, катушка.

Пән аралық және пән ішілік байланыс

Қамтамасыз ететін пән және тақырыбы:

Қамтамасыз етілетін пән және оның тақырыбы:

Сабақтың барысы:

1. Ұйымдастыру кезеңі: Оқушылардың сабаққа қатысуын тексеру, дәрісхананың тазалығы, сабаққа дайындығына назар аудару-5 минут.

2. Үй тапсырмасын сұрау өткен тақырып бойынша оқушылардың білімін тексеру-20 минут:

Үйге берілген «Жылу және су электр станциялары жұмысымен байланысты экологиялық проблемалар» тақырыбындағы эссені тексеру, оқушылармен бірге талқылау.

3. Сабақтың жаңа тақырыбын хабарлау, мақсатын қою: Оқушыларға сабақтың тақырыбы мен мақсаты хабарланып, тақырып тақтаға жазылады.

4. Жаңа сабақта қаралатын сұрақтар:

1) Электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізу.

2) Трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы.

3) Трансформация коэффициенті.

5. Жаңа сабақта қаралатын сұрақтардың қысқаша түсінігі - 40 минут

Электр энергиясын үлкенді-кішілі электр станцияларында негізінде электромеханикалық индукциялық генератор арқылы өндіріледі.

Электр энергиясының тұтынылатын орны көп. Ал оның өндірілетін орындары көп емес, отын және гидроресурс көзіне жақын орындар. Электр энергиясын жинап сақтау қолдан келмейді. Оны шығарып алысымен бірден тұтынып, іске жарату керек. Сондықтан электр энергиясын алысқа жеткізу қажеттігі туады. Орталық станцияларда өндірілетін электр энергиясын алыс қашықтықтарға жеткізу кезінде жеткізу желілерінде жылудың бөлінуі салдарынан энергия шығындалады. Берілген тұрақты қуат кезінде осы шығынды, кернеуді жоғарылату және токты төмендету арқылы кемітуге болады. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады.

6. Жаңа материалды бекіту - 10 минут

1. Карточкалар қолдану. №1, №2, №3. Карточкалар сұрақтары қосымша тіркелді.

2. Бекіту сұрақтары:

Трансформатор не үшін қажет?
Трансформатор құрылысы?
Трансформатордың шартты белгісі?
Трансформация коэффициентінің формуласы?
Төмендеткіш және жоғарылатқыш трансформатор дегеніміз не?

7. Сабақты қорытындылау-5 минут:

Оқушылардың жаңа сабақта алған білімдерін пысықтау, сабаққа белсенді қатысқан оқушыларды мадақтау.

8. Оқушылардың білімін және сабаққа белсенділігін бағалау-2 минут

9. Үй тапсырмасы-5 минут:

1. «Есептер шығару: № 423, 424-åñåïòåð.

2. Венн диаграммасы «Математикалық және серіппелі маятник»

10. Әдебиеттер:

1. Конграт Б.А., Кем В.И., Қойшыбаев Н. ФИЗИКА /Жалпы білім беретін мектептің жаратылыстану-математика бағытына арналған оқулық/ -Алматы:Мектеп,2006

2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. ФИЗИКА / Орта мектептің 10-11 сыныптарына арналған оқулық/ - Алматы: Мектеп: 2001

3. Рымкевич А.П. Физика есептерінің жинағы. Алматы: Рауан, 1998г

11. Сабақтың аяқталуын хабарлау: Құрметті оқушылар, осымен бүгінгі сабағымыз аяқталды. Көңіл қойып тыңдағандарыңызға және сабаққа белсенді қатысқандарыңызға рахмет. Сау болыңыздар!

Электр энергиясын өндіру, тарату және жеткізу. Трансформаторлар

Энергияның басқа түрлерімен салыстырғанда, электр энергиясының артықшылығы сөзсіз. Оны сым арқылы өте алыс жерлерге аз шығынмен жеткізу, тұтынушыларға таратып беру ыңғайлы. Ең бастысы, өте қарапайым құрылғылардың көмегімен бұл энергия: механикалық, ішкі, жарық энергияларына т.с.с. энергияның кез келген басқа түрлеріне оңай айналдырылады.

Тұрақты токқа қарағанда айнымалы токтың артықшылығы кернеу мен ток күшін, энергия шығыны болмайтындай дерлік өте кең ауқымда түрлендіруге болады.

Электр тогы генераторларда - энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына түрлендіретін құрылғыларда өндіріледі. Генераторларға жататындар: гальвани элементтері, электростатикалық машиналар, термобатареялар және күн батареялары т.с.с.

Егер энергияны шығынсыз дерлік түрлендіру мүмкін болмаса, онда электр тогы еш уақытта да дәл осындай кең қолданыс таппаған болар еді. Электр станцияларындағы қуатты генераторлардың ЭҚК-і, әдетте едәуір үлкен. Ал бірақ іс жүзінде көбінесе онша үлкен емес кернеулер керек.

Айнымалы токты, кернеуді бірнеше есе арттырып немесе кемітіп, ал қуатты іс жүзінде шығындатпай түрлендіру трансформатордың көмегімен іске асырылады.

Электр энергиясын үлкенді-кішілі электр станцияларында негізінде электромеханикалық индукциялық генератор арқылы өндіріледі. Электр станциясының негізгі екі түрі бар: жылу және гидроэлектпр станциялары. Бұл электр станцияларының бір-бірінен айырмашылығы генератордың роторын айналдыратын қозғалтқыштардың әр түрлілігінде.

Жылу электр станцияларында энергия көзі ретінде мынадай отындар пайдаланылады: көмір, газ, мұнай, мазут, жанғыш сланец. Электр генераторларының роторын бу және газ турбиналары не іштен жану қозғалтқышы айналдырады. Ең үнемділері жылулық бу турбиналы ірі электр станциялары.

Электр энергиясының тұтынылатын орны көп. Ал оның өндірілетін орындары көп емес, отын және гидроресурс көзіне жақын орындар. Электр энергиясын жинап сақтау қолдан келмейді. Оны шығарып алысымен бірден тұтынып, іске жарату керек. Сондықтан электр энергиясын алысқа жеткізу қажеттігі туады.

Көптеген жағдайда бiр ток көзiнен әртүрлi кернеуге арналған құралдарды қоректендiру қажет болады. Мысалы, теледидарды 220 В-тық ток көзiне қосқан кезде оның iшiндегi қыздыру шамдарына 6,3 В, транзисторларға 1-2 В, ал электронды-сәулелендiру түтiкшесiне 15000 В кернеу беру қажет. Кернеудi осылай қажетiмiзше көтерiп, немесе төмендету үшiн трансформаторлар деп аталатын құралдар пайдаланылады.

Қуаттың тұрақты дерлік мәнінде айнымалы ток кернеуінің ток күшімен қатар өзгеруін айнымалы токтың трансформациясы дейді.

Орталық станцияларда өндірілетін электр энергиясын алыс қашықтықтарға жеткізу кезінде жеткізу желілерінде жылудың бөлінуі салдарынан энергия шығындалады. Берілген тұрақты қуат кезінде осы шығынды, кернеуді жоғарылату және токты төмендету арқылы кемітуге болады. Айнымалы токтың трансформациясын жүзеге асыратын құрал трансформатор деп аталады. Ол электромагниттік индукция құбылысына негізделген.

Трансформаторды алғаш рет 1878 жылы орыс ғалымы ойлап тапқан, кейін оны 1882 жылы И.Ф. Усагин жетілдірді.

Трансформатор тұйық болат өзектен тұрады, оған сым орамнан тұратын екі катушка кигізіледі. Орамалардың біреуі (бірінші реттік орама) айнымалы кернеу көзіне тіркеледі. Екінші реттік орама (жүктеме) электр энергиясын тұтынатын аспаптар мен құрылғыларға қосылады. Трансформатордың орамаларындағы кернеулерінің қатынасы . Мұндағы к- коэффициенті трансформация коэффициенті деп аталады. Егер к1 болса, трансформатор төмендеткіш, ал к1 болғанда трансформатор жоғарылатқыш болады.

Трансформатордың жұмыс iстеу принципi электромагниттiк индукция құбылысына негiзделген. Бiрiншi реттi орамдар арқылы айнымалы ток өткен кезде ферромагниттiк өзекшеде айнымалы магнит ағыны пайда болады. Бұл магнит ағыны өз кезегiнде екiншi реттi орамдарды да тесiп өтетiн болғандықтан осы орамдарда индукциялық ЭҚК-iн туғызады. Егер екiншi реттi орамдар тұтынушыларға қосылған болса, онда бұл тiзбектен де айнымалы ток өтедi. Ал бұл айнымалы ток өзекшеде қайтадан өзiнiң айнымалы магнит ағынын туғызады. Екiншi орамдардың туғызған магнит ағыны өзекшедегi толық магнит ағынын кемiтедi, бұл өз кезегiнде бiрiншi реттi орамдардағы өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiне алып келедi. Өздiк индукция ЭҚК-iнiң кемуiнен бiрiншi реттi тiзбекте ток арта бастайды да, қоректендiрушi кернеудiң мәнi өздiк индукция ЭҚК-iне теңескенде жүйеде тепе-теңдiк орнайды.

Трансформатордың пайдалы әсер коэффициентi (ПӘК)

Бүгiнгi күннiң технологиялары ПӘК-i 97-98% болатын трансформаторлар жасауға мүмкiндiк бередi.

Трансформаторлардың электр энергиясын тасымалдаудағы ролi ерекше. Электр энергиясын қашық аралықтарға тасымалдау күрделi ғылыми-техникалық мәселе болып табылады. Бұл жердегi негiзгi мәселе энергия шығынымен байланысты. Өткiзгiштердiң қызуынан болатын энергия шығыны Джоуль-Ленц заңына сәйкес тiзбектегi ток күшiнiң квадратына пропорционал, яғни Q=I²Rt. Олай болса, тасымалдау кезiндегi бос шығынды азайту үшiн тасымалданатын қуатты кемiтпестен, ток күшiн мүмкiндiгiнше азайту қажет. Оның бiрден-бiр жолы кернеудiң шамасын аса жоғары, жүздеген мың вольтқа көтеру. Жоғарғы вольтты электр тасымалдау жүйелерiнiң болуы осымен байланысты. Электр энергиясын өндiретiн жерде кернеудi трансформаторлардың көмегiмен 400-500 мың вольтқа дейiн жоғарылатады да, тасымалдап жеткiзген соң энергияны тұтынатын жерде керiсiнше өндiрiстiк 220 вольтқа дейiн кемiтедi.

Қазіргі уақытта трансформаторларда энергияның жиынтық шығыны 2-3-тен аспайды.

Карточкалар

№1

Бірінші реттік орамасында 840 орам бар трансформатор кернеуді 220-дан 660 В-қа дейін жоғарылатады. Трансформация коэффициенті қандай? Екінші реттік орамасындағы орам саны қанша?

№2

Трансформатордың бірінші реттік орамасындағы ток күші І₁=0,5А, оның ұштарындағы кернеу U₁=220B. Трансформатордың екінші реттік орамасындағы ток күші І₂=11А, оның ұштарындағы кернеу U₂=9,5B. Трансформатордың ПӘК -ін тап.

№3

Трансформатордың бірінші реттік орамасындағы орама саны n₁=100,ал екінші реттік орамасында n₁=1000.Бірінші реттік орамасындағы кернеу U₁=120B. Жүктемесіз трансформатор жағдайында екінші реттік орамасындағы кернеу қандай? Бұл трансформатор кернеуді жоғарылатады ма? Неше есе?

№1 Карточка

Бірінші реттік орамасында 840 орам бар трансформатор кернеуді 220-дан 660 В-қа дейін жоғарылатады. Трансформация коэффициенті қандай? Екінші реттік орамасындағы орам саны қанша?

----------------------------------------------------------------------------

№2 Карточка

Трансформатордың бірінші реттік орамасындағы ток күші І₁=0,5А, оның ұштарындағы кернеу U₁=220B. Трансформатордың екінші реттік орамасындағы ток күші І₂=11А, оның ұштарындағы кернеу U₂=9,5B. Трансформатордың ПӘК -ін тап.

----------------------------------------------------------------------------

№3 Карточка

Трансформатордың бірінші реттік орамасындағы орама саны n₁=100,ал екінші реттік орамасында n₁=1000.Бірінші реттік орамасындағы кернеу U₁=120B. Жүктемесіз трансформатор жағдайында екінші реттік орамасындағы кернеу қандай? Бұл трансформатор кернеуді жоғарылатады ма? Неше есе?