Открытый урок на тему "Трансформаторы"

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТУЛЬСКОЙ ОБЛАСТИ «АЛЕКСИНСКИЙ МАШИНОСТОИТЕЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ» ГПОУ ТО

Открытый урок по предмету электротехника с применением информационно-коммуникативной технологии (ИКТ) и мультимедийных средств

Тема урока: «Трансформаторы»

для студентов 2 курса

по направлению обучения 05.02.03 метеорология

Автор: Кириченко Ирина Александровна

Преподаватель электротехники и электроники

п. Колосово

2015

План – конспект открытого урока по теме: «Трансформаторы»

Урок изучения и первичного закрепления новых знаний с применением коммуникативной технологии (ИКТ) и мультимедийных средств.

Выполнила: Кириченко И.А.

Преподаватель электротехники и электроники

Организация урока

• Проверка домашнего задания 10 мин.

• Изучение нового материала 40 мин.

• Первичная проверка усвоения знаний 10 мин.

• Первичное закрепление знаний 10 мин.

• Контроль и самопроверка знаний 10 мин.

• Подведение итогов урока 5 мин.

• Информация о домашнем задании 5 мин.

Цели урока: организация продуктивной деятельности для достижения обучающимися следующих результатов:

- в направлении личностного развития:

• ответственного отношения к учению, формирование дисциплины и норм поведения;

• формирование коммуникативной компетентности в общении со сверстниками в образовательной деятельности;

• умения ясно, точно и грамотно излагать свои мысли, понимать смысл поставленной задачи, выстраивать аргументацию, приводить примеры;

• умения контролировать процесс и результат учебной деятельности, оценивать свои учебные достижения;

- в метапредметном направлении:

• способность развитию умений учащихся обобщать полученные знания, проводить анализ, делать необходимые выводы;

• способности адекватно оценивать правильность или ошибочность выполнения учебной задачи;

• умения строить логические рассуждения, делать выводы;

- в предметном направлении:

• усвоение области применения явления электромагнитной индукции и взаимоиндукции;

• изучение классификации трансформаторов;

• усвоение основ конструкции трансформатора, принципа его действия;

• усвоения знания холостого хода трансформатора и нагруженного;

• умение точно и грамотно выражать свои мысли, применяя терминологию физики в процессе рассуждений;

• развитие способности обосновывать суждения.

Цели урока:

- обучающие:

• формирование знаний об устройстве трансформаторов: однофазного, трехфазного, броневых, стержневых; высокочастотных и низкочастотных. Работа трансформаторов в режиме холостого хода и в нагруженном режиме;

• обучение умению решать  задачи по нахождению коэффициента трансформации, напряжения на нагрузке;

- развивающие:

• создать условия для развития логического мышления памяти, наблюдательности, умение обобщать данные, делать выводы и сравнивать;

• развивать логическое мышление и речь учащихся (логичность, обоснованность, точность);

- воспитательные:

• создать условия обеспечивающие воспитание интереса к будущей профессии к изучаемому предмету;

• воспитывать культуру логического мышления, положительное эмоциональное отношение к учению, аккуратность, умение слушать товарища и объективно оценивать результаты своего труда;

• воспитание способностей к овладению необходимых навыков самостоятельной учебной деятельности;

Тип урока: 

урок изучения нового материала с применением коммуникативной технологии (ИКТ) и мультимедийных средств.

Формы работы учащихся: 

сочетание индивидуальной и фронтальной  форм работы.

Необходимое техническое оборудование: 

интерактивная доска, компьютер, лабораторный стенд «Изучение работы однофазного трансформатора»

Структура и ход урока:

Ход урока:

1. Проверка домашнего задания. Подводится итог выполнения тестового домашнего задания по таблице ответов:

По итогам проверки тестового задания каждый обучающийся оценивает себя и вносит оценку в таблицу самооценки учебной деятельности на уроке.
 2.  Повторение. Подготовка к активной учебно-познавательной деятельности на основном этапе урока.  Проводится в виде соревнования. Каждому обучающемуся предлагается свой набор вопросов, которые необходимо осветить. По итогам повторения каждый обучающийся оценивает себя.

Вариант 1:

1. Что такое генератор?

2. На каком принципе основана работа генераторов переменного тока?

Вариант 2:

1. Назовите основные части генератора переменного тока?

2. Закон электромагнитной индукции.

Вариант 3:

1. Какими преимуществами обладает переменный ток по сравнению с постоянным?

2. Как определяют направление индукционного тока?

3. Постановка темы и цели урока. Формулировка вместе с обучающимися цели и задачи изучения нового материала, показ практической значимости изучения нового материала.

На прошлом уроке мы изучили устройство и принцип действия электро-механического индукционного генератора переменного тока и выяснили, что ЭДС мощных генераторов электростанций велика, а на  практике чаще всего используется не слишком высокое напряжение, не стоит забывать о потерях  энергии при тепловом действии электрического тока. Давайте вспомним закон Джоуля-Ленца (энергия расходуемая на нагревание проводов линии электропередач) и формулу для вычисления мощности электрического тока. Как предотвратить большие потери энергии, не уменьшая мощности? Обучающиеся строят различные предположения и приходят к выводу: необходимо устройство для преобразования переменного тока, при котором напряжение изменялось практически без потери мощности. Формулируем тему урока: «Трансформатор».

4. Усвоение новых знаний

1. Заслушивается сообщение учащегося 3 группы Хорчева М, подготовленное к данному уроку. Биография П.Н.Яблочкова, его основные изобретения.

2. Трансформатор - электрическое устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения.

Познакомимся с устройством трансформатора:

Трансформатор состоит: из замкнутого стального сердечника, изготовленного из специальной листовой электротехнической стали. На нем располагаются две катушки с различным числом витков из медной проволоки. Одна из обмоток, называется первичной, она подключается к источнику переменного напряжения. Устройства, потребляющие электроэнергию, подключаются к вторичной обмотке, их может быть несколько. 

Принцип действия трансформатора. Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции. К одной из катушек – называемой первичной, подключают источник переменного тока.  При прохождении переменного тока по первичной обмотке в сердечнике возникает переменный магнитный поток, который проходит сквозь объем второй катушки. Поскольку ток переменный направление магнитного потока в сердечнике изменяется и это приводит к появлению индукционного тока во вторичной катушке. Таким образом переменный магнитный поток возбуждает ЭДС индукции в каждой обмотке. Магнитное поле концентрируется внутри сердечника и одинаково во всех его сечениях. Мгновенное значение индукции e в любом витке и первичной, и вторичной обмотки одинаково.

(Презентация на тему «Трансформаторы» смотреть на диске):

1. Демонстрация работы трансформатора на лабораторном стенде.

2. Исследуем два режима работы трансформатора: холостой ход и работа нагруженного трансформатора.

3. Трансформатор на холостом ходу (нагрузка отсутствует) В режиме холостого хода ко вторичной обмотке нагрузка не подключена, ток в первичной обмотке весьма мал из-за большого индуктивного сопротивления обмотки. При прохождении тока в первичной катушке в сердечнике возникает магнитный поток, пронизывающий витки вторичной катушки и в ней возникает индукционный ток. Мгновенное значение ЭДС индукции в любом витке первичной или вторичной обмотки одинаково. Согласно закону Фарадея оно определяется формулой 
   Если полную ЭДС индукции, возникающую в первичной обмотке (имеющей ɷ₁ витков) обозначить как ε₁, а полную ЭДС индукции, возникающую во вторичной обмотке (ɷ₂ витков) как ε₂, то имеет место следующее соотношение:

ε_{1 = - ɷ1 ф’,}

_{ε2 = - ɷ2 ф’,}

_{где ф’ – производная по времени от потока магнитной индукции.}

_{От сюда следует:} = = ,

где величина k называется коэффициентом трансформации, который показывает во сколько раз напряжение на выходе превышает напряжение на входе или наоборот.

Если число витков вторичной обмотки меньше, чем первичной, то трансформатор называется понижающим. Если число витков на вторичной обмотке больше, чем на первичной, то трансформатор называют повышающим.

Работа нагруженного трансформатора

Если к концам вторичной обмотки присоединить нагрузку, потребляющую электроэнергию, то сила тока во вторичной обмотке уже не будет равна нулю. Появившийся ток создает в сердечнике свой переменный магнитный поток, который по правилу Ленца должен уменьшить изменения магнитного потока в сердечнике. Поэтому при замыкании цепи вторичной обмотки автоматически увеличивается сила тока в первичной обмотке. Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора, близкой к номинальной, приблизительно равна мощности во вторичной цепи.

Таким образом, 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 =

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.

5. Первичная проверка понимания учащимися нового материала. Проверка учителем полноты и осознанности усвоения новых знаний по теме, проверка понимания сущности понятий. Учитель отвечает на возникшие у учащихся вопросы, задаёт вопросы по новому материалу:

1) Что называют трансформатором?

2) На каком явлении основано действие трансформатора?

3) Опишите устройство трансформатора (работа по таблицам)

Устройство трансформатора

4) Когда трансформатор – понижающий, а когда - повышающий?

6. Закрепление знаний. Решение задач.

1) Число витков в первичной обмотке трансформатора в 5 раз больше числа витков в его вторичной обмотке. Какова амплитуда колебаний напряжения на концах вторичной обмотки трансформатора в режиме холостого хода при амплитуде колебаний напряжения на концах первичной обмотки 50 В ?

1) 50 В       2) 250 В      3)150 В        4) 10 В

2) Трансформатор, содержащий в первичной обмотке 840 витков, повышает напряжение с 220 до 660В. Каков коэффициент трансформации? Сколько витков содержится во вторичной обмотке? В какой обмотке провод имеет большую площадь поперечного сечения?

3) Напряжение на концах первичной обмотки трансформатора 110В, сила тока в ней 0,1А.

Напряжение на концах вторичной обмотки 220В, сила тока в ней 0,04А. Чему равен КПД трансформатора?

1) 120%    2)93%     3)80%     4)67%

По окончании этапа закрепления полученных знаний каждый ученик вносит в таблицу самооценки учебной деятельности оценку работы на данном этапе урока.

7. Перед подведением итога урока посмотрим презентацию студентки 3 группы Митиной О. Тема «Трансформаторы».

(Презентация на тему «Трансформаторы» смотреть на диске):

8. Подведение итогов урока. Рефлексия проводится с помощью методики незаконченного предложения.

Сегодня на уроке…

Мне удалось…

Я не понял(а)…

Я считаю…

Лист самооценки учебной деятельности