Ученики на Учителя.com


Методическая разработка "Трансформатор. Производство, использование и передача электрической энергии"

Сургут, 2020
Автономное учреждение профессионального
образования
Ханты – Мансийского автономного округа - Югры
«СУРГУТСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ
КОЛЛЕДЖ»
Методическая разработка
урока по дисциплине «_Физика_»
Тема: «Трансформатор. Производство, использование и передача
электрической энергии»
Специальность: 13.02.11 Техническая эксплуатация и обслуживание
электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)
Должность
Фамилия/ подпись
Дата
Разработал
преподаватель
Кузмауль М. С.
18.03.2020
Проверил
Руководитель МО
«Математика,
информатика,
физика»
Рябцева В. Л.
18.03.2020
Согласовал
Технологическая карта конструирования урока
Предмет, группа
Физика, группа 911
Тема урока, № урока по теме
«Трансформатор. Производство, использование и передача электрической энергии».
ФИО преподавателя
Кузмауль Мария Сергеевна
Тип урока
Урок изучения нового материала
Используемые педагогические технологии
ИКТ-технологии, проблемное обучение, беседа, индивидуальная работа, технология критического
мышления (метод контрольных вопросов), тестирование, демонстрация макета, демонстрация
видеофильма
Цель урока
Изучить устройство и принцип действия трансформатора, процесс передачи электрической энергии на
большие расстояния в связи с необходимостью получения и применения энергии на практике.
Задачи урока
обучающие
развивающие
воспитательные
Формирование знаний о
трансформаторе, его
устройстве и работе,
практическому применению;
обучение умению решать
задачи по нахождению
коэффициента
трансформации, напряжения;
сформировать знания о
процессе передачи энергии.
формирование научного
мировоззрения
обучающихся;
способствовать развитию
умения анализировать,
сравнивать, делать
выводы; оценивать свою
деятельность.
содействовать воспитанию
внимательности, интереса к
профессии; воспитывать
сознательное отношение к учебе и
заинтересованность в изучении
физики.
Прогнозируемый результат (знания, умения,
навыки; компетенции (знания, умения,
практический опыт))
К концу учебного занятия учащиеся будут уметь: формулировать понятие трансформатора,
классифицировать трансформаторы в зависимости от назначения, анализировать устройство
трансформаторов, рассчитывать коэффициент трансформации. Знать: назначение
трансформаторов и области их применения, механизм передачи электрической энергии от
источника к потребителю.
Оборудование
Компьютер, проектор, презентация, видеофрагменты «Сургутская ГРЭС-1», «Принцип действия
трансформатора», о профессии. Раздаточный материал: опорные конспекты, оценочные листы, анкеты,
текст о трансформаторах к уроку, жетоны за правильные ответы, модель трансформатора - 8 шт., модель
индукционного генератора. Учебник «Физика – 11 класс» Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев.
Организационно - деятельностная структура урока
Этап 1 Организационный момент
Цель: приветствие, проверка готовности к уроку
Длительность этапа: 2 мин
Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Формируемые компетенции
Приветствует обучающихся, отмечает
отсутствующих. Говорит об оценочных листах
(Приложение 1), система оценивания каждого
этапа в баллах, затем суммирование и перевод
по шкале в оценку.
Приветствие, осмысление предстоящей деятельности.
Проверка присутствующих. Слушают информацию от
преподавателя.
Умение организовывать рабочее место
Этап 2 Актуализация опорных знаний
Цель: проверить домашнее задание, подготовить учащихся
к изучению новой темы
Длительность этапа: 16 мин
Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Формируемые компетенции
Вступительное слово: «Век пара», «век
электричества», «век атома»... - границы целых
эпох - определяют люди по главному виду
используемой ими энергии. Уровнем
производства и потребления энергии
определяется уровень развития
производительных сил общества, способность
производить материальные блага.
Давайте вспомним о производстве
электрического тока.
Проверка знаний:
1. Проведение викторины по теме
«Переменный электрический ток. Генератор».
Подведение итогов.
2. Проведение фронтального опроса. За каждый
правильный ответ - раздаёт жетон.
№1 Что называют генератором?
№2 Назовите устройство генератора.
№3 На каком явлении работает генератор?
№4 Какими преимуществами обладает
электрическая энергия среди других
форм энергий?
№5 Перечислите виды электростанций.
Какова величина вырабатываемой
энергии?
Историческая справка: видео про ГРЭС -1.
Вопрос: что за станция, какая мощность, когда
была запущена?
Внимательно слушают
1. С сотовых телефонов отвечают на вопросы
викторины (время выполнения 6 мин.30 с.)
Студенты ставят оценку за работу в лист оценивания.
2. Отвечают на вопросы:
№1 Генератор - это устройство, преобразующее
энергию того или иного вида в электрическую
энергию.
№2 Ротор, статор,...
№3 Электромагнитная индукция.
№4 Транспортабельность, дробимость,
превращаемость.
№5 ТЭС 65%, ГЭС 19%, АЭС 16%.
Просмотр видео, дают ответ на вопрос.
Информационная, коммуникативная,
учебно-познавательная,
общекультурная
Этап 3 Сообщение новых знаний
Цель: формирование знаний о трансформаторе, его видах,
применении трансформаторах и передаче энергии на
большие расстояния.
Длительность этапа: 35 мин
Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Формируемые компетенции
Единственный недостаток электроэнергии: её
нельзя накапливать. Её надо передать
потребителям, часто находящимся очень
далеко от станций (слайд)
Вопрос: каким образом?
Ставит проблему: но при передаче
электрического тока по проводам
происходят потери энергии. Вопрос: с чем
они связаны?
Пояснение (слайд): в соответствии с законом
Джоуля – Ленца энергия, расходуемая на нагрев
проводов линии, определяется формулой
Q= I
2
R t
Проблемный вопрос: как уменьшить потери
энергии?
Увеличение площади экономически невыгодно,
так как надо израсходовать много металла.
Следует уменьшить силу тока, но при этом
увеличить напряжение. Каким образом можно
повысить напряжение?
Да, верно, существуют такие устройства.
Просмотр видеоряда (Слайд 6 изображения
трансформаторов).
Вопрос: видели вы такие устройства?
Слайд: тема урока «Трансформатор.
Производство, использование и передача
электрической энергии».
Вы будущие специалисты в области систем
автоматизации. Непосредственными вашими
профессиональными обязанностями будет
монтаж, наладка, настройка, ремонт,
техническое обслуживание автоматического
управления, а это, как вы понимаете,
Ответ: для этого между станцией и потребителями
строят линии электропередач (ЛЭП).
Ответ: с нагреванием проводов.
Ответ: за счёт уменьшения сопротивления проводов
(увеличивая площадь их поперечного сечения) и
повышения напряжения.
Учащиеся высказывают предположения: уменьшить
потери можно с помощью специальных устройств.
Просмотрев слайд, делают предположения, что это
трансформатор.
Записывают тему урока в тетради.
Информационная, коммуникативная,
учебно-познавательная, компетенции
личностного самосовершенствования
невозможно без определенных знаний и
умений. Так что же вы должны узнать про
трансформатор?
(записывает предположения на доске).
Ребята, сегодня на уроке вы будете работать с
опорным конспектом. (Приложение 2).
Отвечают:
1. Что за устройство. Его назначение.
3. Устройство и принцип работы
4. Виды трансформаторов.
5. Применение.
Преподаватель: предлагает сформулировать
определение трансформатора.
Записывают определение «Трансформатор»
Сообщение «Первый трансформатор» (Рямов
Рушан).
Даёт задание студентам составить два простых
вопроса по данному сообщению.
Внимательно слушают сообщение, делают запись об
учёном и дате открытия первого трансформатора.
Составляют вопросы. Кто составил - ставит себе балл в
оценочный лист.
А теперь познакомимся с устройством
трансформатора.
Обращает внимание на модель трансформатора
(на каждом ряду). «Внимательно рассмотрите
модель трансформатора, укажите основные
элементы трансформатора».
Изучите дополнительный материал
(Приложение 3), заполните в опорный конспект
устройство трансформатора и его обозначение
на схеме.
Проверяет правильность заполнения конспекта.
Включает слайд.
Ребята, у трансформатора, как и генератора,
сердечник собирают из отдельных листов
стали, изолированных друг от друга
теплостойким лаком или специальной бумагой.
Вопрос: для чего?
Учащиеся рассматривают модель и пытаются назвать
его составные части.
Ответ: две катушки, сердечник.
Работают с текстом, записывают устройство
трансформатора:
1. Замкнутый стальной сердечник, собранный из
специальных листов электротехнической стали.
2. Две катушки с разными числами витков из медной
проволоки, одетые в стальной сердечник:
Катушка, подключенная к источнику – первичная
катушка.
Катушка, подключенная к потребителю – вторичная
катушка.
Ответ: для того, чтобы уменьшить индукционные токи
(токи Фуко). Именно вихревые токи приводят к
потерям электроэнергии на нагрев проводника, в
котором они возникли.
(Такая конструкция дает возможность в
значительной степени ослабить в нем вихревые
токи и в конечном итоге увеличить КПД).
Рассмотрим принцип действия
трансформатора.
Даёт задание работать с дополнительным
материалом и заполнить конспект.
Контроль заполнения (Слайд 14 -
видеофрагмент «Принцип действия
трансформатора»)
Заполняют конспект: в основе работы трансформатора
лежит явление электромагнитной индукции.
Просматривают видео. Проверяют правильность
заполнения.
Тип трансформатора характеризуется
коэффициентом трансформации.
Работа с дополнительной информацией.
Выписывают, что такое коэффициент трансформации,
и какие типы трансформаторов бывают.
K>1 - трансформатор понижающий
K<1 - трансформатор повышающий
Формула:
=




В современной технике нашли широкое
применение трансформаторы различных
конструкций
Слушают преподавателя, заполняют конспект
Передача энергии на расстояние в виде
электроэнергии является в настоящее время
наиболее удобным и дешевым способом
передачи энергии.
Использование трансформаторов и увеличение
напряжения в проводах линий
электропередачи, позволяет существенно
снизить потери энергии при передаче
электроэнергии.
Рассмотрим схему передачи энергии от
источника к потребителю (Задаёт работу с
учебником, начертить блок - схему передачи
энергии)
Внимательно слушают
Работают с учебником (составляют схему передачи
энергии)
стр. 111, рис. 4.32.
Этап 4 Закрепление знаний
Цель: систематизация и обобщение полученных
знаний.
Длительность этапа: 20 мин
Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Формируемые компетенции
Вернёмся к поставленной цели.
Фронтальный опрос (Закончи предложение)
1.Трансформатор – прибор, предназначенный
для…
2. Первый трансформатор был изобретен ….
3. Трансформатор состоит из….
4. Катушка, подключенная к источнику,
называется…
5. Катушка, подключенная к потребителю,
называется…
6. Трансформатор называют повышающим,
если…
7. Трансформатор называют понижающим,
если…
Раздаёт тест первичного закрепления знаний
(Приложение 4).
Проведение самопроверки.
Ответ: проговаривают, что изучили устройство
трансформатора, назначение, применение, как энергия
передаётся.
Отвечают на вопросы (за правильный ответ 1 балл)
1. преобразования напряжения и силы переменного
тока
2. в 1876 году русским ученым П. Н. Яблочковым
3. двух катушек, нанизанных на замкнутый сердечник
4. ...первичной катушкой
5. ...вторичной катушкой
6. ...коэффициент трансформации К‹1
7. ...коэффициент трансформации К›1
Выполняют тест.
Проводят самопроверку. Заносят баллы в лист
оценивания.
Ценностно-смысловые, компетенции
личностного самосовершенствования
Этап 5. Итог урока. Домашнее задание.
Цель: оценить уровень сложности материала урока и
его восприятия для обучающихся, проверить их
эмоциональное и психологическое состояние.
Проверить усвоение материала урока.
Длительность этапа: 7 мин
Деятельность преподавателя
Деятельность учащихся
Формируемые компетенции
Сегодня на занятии мы изучили устройство,
принцип действия и назначение
трансформатора, который установлен
абсолютно во всех системах автоматизации и
бытовых приборах, и для устранения
неисправностей, связанных с этим устройством.
Задаёт домашнее задание.
Внимательно слушают
Записывают домашнее задание:
• Изучить §26, §27, стр.115 (задача № 1)
• Информация к размышлению (письменно, в
тетради): «ПОДУМАЙ И ДАЙ ОТВЕТ,
ПОЧЕМУ ГУДИТ ТРАНСФОРМАТОР?».
личностное самосовершенствование,
информационная - умение работать с
информацией.
Рефлексия.
1. Подведение итогов. Выставление
оценок.
2. Анкеты для рефлексии (Приложение 5).
Контролирует заполнение анкет.
• Сообщение по желанию:
«Пути экономии электрической энергии»,
«Схема распределения энергии в современной
квартире».
1. Считают жетоны, вносят количество баллов в
оценочный лист (графа «Участие в
обсуждении/в опросе»). Считают общее
количество баллов, переводят по шкале в
оценку.
2. Заполняют анкету «Закончи предложение»
Приложение 1. Лист оценивания
Лист оценивания
_________________________
Фамилия, имя
Вид деятельности
Оценка/Баллы
Викторина
Участие в
обсуждении/опросе
Сообщение
Составление конспекта
Тест первичной проверки
знаний
Всего баллов
Оцените свои знания по каждому этапу по 5 балльной шкале, сложите получившийся результат, если у вас:
- 10-8 б – “3”;
- 14-11б – “4”;
- 18-15 б – “5”.
Приложение 2. Вопрос №22 «Трансформатор. Производство, передача и использование энергии»
Трансформатор
Обозначение на схемах:
Понижающий трансформатор, если k
Повышающий трансформатор, если k
Коэффициент трансформации равен: k =
Коэффициент трансформации - это
Действие основано на явлении
Это прибор, предназначенный для
Состоит из:
Применение:
Меры, принимаемые для уменьшения потерь:
Потери энергии при работе трансформатора:
Приложение 3. Трансформатор
Трансформатор — это прибор, предназначенный для преобразования переменного тока, при
котором напряжение уменьшается или увеличивается в несколько раз практически без потерь
мощности.
Познакомимся с устройством трансформатора.
1) Катушки с проволочными обмотками - две, иногда более;
1– первичная – подключается к источнику переменного напряжения,
2- вторичная - к потребителю.
2) Замкнутый стальной сердечник, состоящий из отдельных пластин
Обозначение трансформатора в цепи:
Сердечник нагревается в результате перемагничивания и
возникновения в нём индукционных токов. Изготовление его из тонких стальных листов,
изолированных друг от друга, приводит к значительному увеличению электрического сопротивления
и уменьшению потерь на нагревание.
Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. При
прохождении тока по первичной обмотке в сердечнике появляется переменный магнитный поток,
который возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Сердечник из стали концентрирует магнитное
поле так, что магнитный поток существует только внутри сердечника и одинаков во всех его
сечениях.
Работа трансформатора:
k
U
U
N
N
е
е
===
2
1
2
1
2
1
k – коэффициент трансформации.
Если k < 1 – трансформатор повышающий; k > 1 – трансформатор понижающий.
Согласно закону сохранения энергии мощность в первичной цепи должна равняться мощности
во вторичной цепи
21
РР
,
2211
IUIU
;
1
2
2
1
I
I
U
U
где I
1
и I
2
— действующие значения силы в первичной и вторичной обмотках.
Поэтому, повышая с помощью трансформатора напряжение в несколько раз, мы во столько
же раз уменьшаем силу тока (и наоборот).
Коэффициентом полезного действия (КПД) трансформатора называют отношение
мощности P2, отдаваемой вторичной обмоткой, к мощности P1, подводимой к первичной обмотке:
КПД = P2/P1∙100 %
Потери энергии в трансформаторе, обусловленные выделением тепла в его обмотках и в
сердечнике вследствие его перемагничивания малы, и не превышают 2-3%. Чем мощнее
трансформатор, тем выше его коэффициент полезного действия.
Мощные электрические трансформаторы используются при передаче переменного тока на
большие расстояния по линиям электропередачи (ЛЭП) с малыми потерями мощности.
Трансформаторы применяются также в радиотехнике и электронике.
Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие
расстояния, при распределении её между приемниками, а также на выпрямительных, усилительных,
сигнализационных и других устройствах.
Вида трансформаторов:
• бытовые используют в источниках питания различных электроприборов, технологических и
медицинских рентгеновских установках, электропечах, плазменных и лазерных установках,
устройствах радиолокации и электроники.
В бытовой технике используют понижающие трансформаторы
• Силовые трансформаторы используют в линиях электропередач. Мощные трансформаторы
помещают в бак, заполненный охлаждающим маслом.
• Трансформаторы бывают:
• Разделительные - используются для обеспечения электрической безопасности приборами
бытового и промышленного назначения. Рекомендуется подключать оборудование через
разделительный трансформатор в случае отсутствия надёжного заземления, при работе на
открытом воздухе, в помещениях с повышенной влажностью, при контакте электроприбора с
водой и металлами. В данных условиях возможна опасность поражения электрическим током
при повреждении изоляции электроприбора. Данные трансформаторы обеспечивают
безопасность работы с электрооборудованием.
• Измерительные - используют для измерения очень больших, очень маленьких переменных
напряжений и токов в цепях.
Приложение 4. Тест первичного закрепления знаний
Тест: «Трансформаторы»
Вариант 2
№1 Какой электрический ток называется переменным?
а) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по
модулю и направлению
б) Электрический ток, периодически меняющийся со временем
в) Электрический ток, периодически меняющийся по модулю
г) Электрический ток, периодически меняющийся со временем по
направлению
д) Среди ответов 1–4 нет верного
№2 По какому физическому закону можно определить потери
электроэнергии в ЛЭП?
а) закон Джоуля
б) закон Джоуля-Ленца
в) закон Ленца
г) закон Паскаля
д) среди ответов нет верного
№3 Кто изобрел трансформатор?
а) Лебедев
б) Попов
в) Яблочков
г) Паскаль
д) Среди ответов 1–4 нет верного
№4 Трансформатор является повышающим, если коэффициент
трансформации его:
а) равен единице
б) меньше единицы
в) любой
г) больше 1
д) Среди ответов 1 –4 нет верного
№5 Первичная катушка трансформатора – это та, что:
а) соединена с потребителем
б) соединена с источником
в) любая
г) Среди ответов 1–3 нет верного.
Тест: «Трансформаторы»
Вариант 1
№1 Где используют переменный электрический ток?
а) в домах
б) квартирах
в) на производстве
г) на велосипедах
д) среди ответов нет верного.
№2 Из каких элементов состоит трансформатор?
а) сердцевина
б) сердечник
в) первичная обмотка
г) вторичная обмотка
д) среди ответов нет верного
№3 Для чего предназначен трансформатор?
а) трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения
переменного напряжения и силы тока.
б) трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения
переменного напряжения.
в) трансформатор предназначен для увеличения или уменьшения
силы тока.
г) трансформатор предназначен для уменьшения переменного
напряжения и силы тока.
№4 К какой обмотке трансформатора подключают переменный
электрический ток?
а) к первичной
б) к вторичной
в) к первичной и вторичной
г) среди ответов 1–3 нет верного.
№5 Сердечник трансформатора набран из отдельных изолированных
пластин для:
а) экономии материала
б) уменьшения рассеяния магнитного потока
в) уменьшения энергии на перемагничивание
г) уменьшения токов Фуко
Критерии оценки теста: Правильность оценивается в баллах. За каждый правильный ответ
обучающийся получает 1 балл. Вариантов ответов может быть несколько. 5 б -«5», 4б - «4», 3б - «3»
Ответы к тесту:
Вариант 1
№1. а, б, в
№2. б, в, г
№3. а
№4. а
№5. в
Вариант 2
№1. а
№2. б
№3. в
№4. б
№5. б
Приложение 5. Анкета для проведения рефлексии
Анкета
1.На занятии я работал
2.Своей работой на занятии я
3.Занятие для меня показался
4.За время занятия я
5.Мое настроение
6.Материал занятия мне был
7.Домашнее задание мне кажется
активно / пассивно
доволен / не доволен
коротким / длинным
не устал / устал
стало лучше / стало хуже
понятен / не понятен
полезен / бесполезен
интересен / скучен
легким / трудным
интересно / не интересно
Скачать материал

Физика - еще материалы к урокам: