Генератор переменного тока
Литература

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б. Физика 11. М.: Просвещение, 2004.

Цели урока

Ввести и отработать понятие генератора переменного тока.

На данном уроке учащиеся работают с компьютерной моделью, записями в тетради и учебниками. Ответы на вопросы рабочего листа учащиеся должны получить, используя возможности данной модели.

№ п/п Этапы урока Время, мин Приемы и методы
1 Организационный момент 2
2 Объяснение нового материала по теме «Переменный электрический ток» 20 Лекция
3 Закрепление изученного материала с помощью компьютерной модели «Генератор переменного тока» 20 Работа с рабочим листом и моделью
4 Объяснение домашнего задания 3

 

Домашнее задание: § 31; № 962, 963 (Рымкевич А.П. М.: Дрофа, 2001).

 

Модель 1. Генератор переменного тока

Рабочий лист к уроку

Примерные ответы
Модель «Генератор переменного тока»

ФИО, класс ___________________________________________________

1.

Проволочную рамку, вращающуюся в однородном магнитом поле, можно рассматривать как простейшую модель генератора переменного тока. Какие превращения энергии происходят в таком генераторе?

Ответ: механическая энергия превращается в электрическую.

2.

Какой физическое явление лежит в основе работы такого генератора?

Ответ: В основе электромеханических индукционных электрогенераторов лежит явление электромагнитной индукции.

3.

Выставьте максимальную индукцию магнитного поля, частоту вращения рамки 0 Гц.
Чему равен магнитный поток пронизывающий рамку? Вычисления оформите как задачу, результат сравните с величиной магнитного потока по графику, приведенному в модели.

Дано:
B =0,2 Тл;
S = 10–2 м2;
α = 0.
______________
Φ – ?
Решение:
Φ = BScos α = 0,2 Тл ∙ 10–2 м2 = 2∙10–3 Вб = 2 мВб.
Ответ: величина магнитного потока равна 2 мВб, что совпадает со значением, полученным по графику.

4.

По графику, данному в модели, определите величину ЭДС индукции в рамке.

Ответ: ЭДС = 0 В.

5.

Чему равна величина индукционного тока в рамке?

Ответ: I = 0 А.

6.

Почему в этом случае в рамке отсутствует ЭДС индукции?

Ответ: так как отсутствует изменение магнитного потока, пронизывающего рамку.

7.

Выставьте частоту вращения рамки 10 Гц, не меняя величину индукции магнитного поля.
Следующие задания выполните для данных условий. Определите по графику

  • амплитуду магнитного потока;
  • период колебаний магнитного потока;
  • функцию, по которой происходит изменение магнитного потока.

Ответ:

амплитуда магнитного потока равна 2 мВб;
период колебаний магнитного потока равен 0,1 с;
функция, по которой происходит изменение магнитного потока: Φ = Φmcos ωt.

8.

Вычислите циклическую частоту колебаний магнитного потока.

Ответ: ω = 2π / T = 62,8 рад/с.

9.

Запишите:

  • уравнение зависимости магнитного потока от времени;
  • уравнение зависимости ЭДС индукции от времени;
  • амплитуду ЭДС индукции.

Ответ:

уравнение зависимости магнитного потока от времени: Φ = 2∙10–3cos 62,8t;
уравнение зависимости ЭДС индукции от времени   = –Φ′ (t) = 0,1256sin 62,8t;
амплитуда ЭДС индукции max = 0,1256 В.

10.

Увеличьте частоту вращения рамки в 2 раза. Запишите:

  • уравнение зависимости магнитного потока от времени;
  • уравнение зависимости ЭДС индукции от времени.

Ответ:

уравнение зависимости магнитного потока от времени: Φ = 2∙10–3cos 125,6t;
уравнение зависимости ЭДС индукции от времени:  = –Φ′ (t) = 0,2512sin 125,6t.

11.

При увеличении частоты что произошло:

  • с амплитудой колебаний магнитного потока;
  • с амплитудой колебаний ЭДС индукции.

Ответ:

амплитуда колебаний магнитного потока не изменилась;
амплитуда колебаний ЭДС индукции увеличилась пропорционально увеличению частоты.

12.

Пусть амплитуда колебаний напряжения приблизительно равна амплитуде ЭДС индукции наводимой в рамке. Запишите уравнение зависимости напряжения, под действием которого будут происходить вынужденные электрические колебания в цепи, от времени.

Ответ: u ≈ 0,25sin 125,6t.