Электродинамика
Занятие №3 (2 часа)
Определение коэффициента трансформации и КПД трансформатора
Цель: освоение методики экспериментального определения коэффициента трансформации и КПД трансформатора.
На лабораторном занятии формируются:
знания:
- основных физических явлений и законов механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, атомной и ядерной физики и их математического описания;
- размерностей основных физических величин и связей между ними, способов их измерений и обработки;
умения:
- решать стандартные физические задачи с проверкой размерности и проводить измерения основных физических величин;
- используя различные информационные источники выявлять физическую сущность явлений и процессов в устройствах различной физической природы и исследовать их теоретически и экспериментально;
- логично и в наглядных формах представлять результаты физических исследований.
владения:
- физико-математическими методами решения инженерных задач.
При изучении физики у обучающихся формируются следующие компетенции:
ОПК- 2 - способность применять соответствующий физикоматематический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач
План
1. Входной контроль - тестирование.
2. Выполнение общих заданий.
3. Выполнение индивидуальных заданий.
4. Подведение итогов. Анализ и сравнение решений с решениями преподавателей,
Глоссарий
Выучите определения следующих понятий:
Первичная и вторичная обмотка трансформатора, многопредельные измерительные приборы, предел измерения прибора, цена деления прибора, переменный ток, график зависимости напряжения переменного тока от времени, частота переменного тока, коэффициент трансформации, КПД трансформатора.
Вопросы для обсуждения:
1. Что характеризует коэффициент трансформации?
2. Что такое эффективный ток?
3. Что такое мощность тока?
4. Каковы абсолютные ошибки приборов для измерения токов и напряжений?
Задания
Общие
1. Составьте глоссарий по изучаемой теме. Включите в него следующие и другие (самостоятельно подобранные по данной теме) термины: трансформатор, индукция(наведение), магнитный поток, холостой ход трансформатора
2. Полностью ввести сопротивление реостатов, разомкнуть вторичную цепь ключом К, предварительно вставив вилку в розетку. Записать показания приборов А1, V1 V2 в таблицу.
3. Установить предел измерения амперметра А 2 на 5А. Замкнуть цепь вторичной обмотки ключом К.
4. Увеличить ток 1 2эф во второй обмотке движками реостатов R 1 и R2 на 0,5А, снимать показания приборов и записывать их в таблицу.
5. При достижении тока 1 2эф 4,5А разомкнуть ключ, переключить предел измерения амперметра А 2 на 10 А, включить ключ и увеличить ток до 6 А.
6. Выключить ключ, и вынуть вилку из розетки. Реостаты полностью ввести.
| № п/п | Первичная цепь | Режим работы | Вторичная цепь | К | п | ||||
| Дэф (А) | О1эф (В) | N 1 (Вт) | ? 2эф (А) | С 2эф (В) | N2 (Вт) | ||||
| холостой ход | |||||||||
| 1. | 1,0 | ||||||||
| 2. | 1,5 | ||||||||
| 3. | 2,0 | ||||||||
| 4. | 2,5 | ||||||||
| 5. | 3,0 | ||||||||
| 6. | 3,5 |
|
| Tf U 1эф |
Для холостого хода вычислить: А ~
U 2 эф
Для нагруженного трансформатора вычислить:
N2 = Цэф • ' ф, N1 = 11эф • У1эф, Л = N2 -100%
Построить график зависимости ц = А!2эф)
Индивидуальные
1. Сформулируйте закон электромагнитной индукциии и объясните все
возможные причины изменения магнитного потока.
2. Объясните, почему с некоторого значения 12эф КПД уменьшается.
3.Объясните, почему с увеличением тока во вторичной обмотке увеличивается ток в первичной обмотке.
Цель:
учебная - изучение и применение законов переменного тока, определение коэффициента трансформации и КПД трансформатора;
воспитательная - воспитание культуры мышления;
развивающая - развитие способности к самоорганизации.
При решении задачи формируются
знания:
- устройства и принципов действия электроизмерительных приборов;
- основных принципов построения электрических схем, соединения электроизмерительных приборов;
- основных правил техники безопасности при работе с электричеством;
- основных понятий, формул и формулировок законов, изучаемых в разделах электричество и магнетизм;
- физических явлений, лежащих в основе лабораторных опытов, способов их подтверждения теорией и применения в повседневной жизни;
умения:
- применять формулы для обработки результатов;
- планировать и организовывать процесс самостоятельной работы;
- выделять и разбираться в существенном материале, дающем ключ к пониманию остального;
- контролировать степень понимания и степень прочности усвоения знаний;
- адекватно оценивать результаты своей учебной деятельности;
- совершенствовать методы и формы своей познавательной деятельности;
владения:
- операциями анализа, синтеза, сравнения, обобщения;
- физико-математическими методами решения инженерных задач. компетенции:
ОПК- 2 - способность применять соответствующий физикоматематический аппарат, методы анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования при решении профессиональных задач
Структура задачи:
1. Описание ситуационной задачи
2. Задача группе.
3. Дополнительные материалы:
- таблицы с физическими константами и размерностями физических величин.
Технология проведения
Используется интерактивная технология работы в малых группах.
Функция преподавателя на занятии - инструктаж, консультирование, наблюдение за работой студентов, проверка правильности расчетов, оценка защиты выполненной работы.
Материально- техническое обеспечение
трансформатор, амперметры, вольтметры, реостаты, выключатель.
Тестовые задания
Выберите правильный ответ
1. Первый закон (первое правило) Кирхгофа для магнитных цепей утверждает: «Алгебраическая сумма магнитных потоков в участках цепи сходящихся в узле »
Ответ:
а) У Ф. > 0;
м1 i
б) у Фм1 < 0;
i
в) У Фм1 = 0.
i
2. Остаточная намагниченность J r - намагниченность J r, которую имеет ферромагнетик при напряженности внешнего магнитного поля.
Ответ:
а) H > 0; б) H < 0; в) H = 0.
о „ (л, • dL ^ di
3. Формула sc = -l L + i— I— определяет
Ответ:
а) ЭДС самоиндукции, возникающую в любом проводнике;
б) ЭДС самоиндукции, возникающую в бесконечно длинном проводнике;
в) ЭДС самоиндукции, возникающую в бесконечно длинном соленоиде.
4. 
| v |
| -о |
Ответ:
а) 1;
б) 2;
в) 3.
5. 
| v |
положительно заряженная частица, так как показано на рисунке. Укажите направление отклонения этой частицы после прохождения магнитного поля
Ответ:
а) 1;
б) 2;
в) 3;
г) 4.
6. Условная циклическая частота затухающих электромагнитных
колебаний определяется по формуле..
Ответ:
а) о = -^02 —52;
б) О = Oq 5;
R2 L2.
7. Автоколебания - вынужденные незатухающие колебания в реальных
системах, период и амплитуда которых.
Ответ:
а) зависят от характера внешнего воздействия;
б) определяются свойствами самой автоколебательной системы;
в) зависят от характера внешнего воздействия и не зависят от свойств самой колебательной системы.
8. Следующая система уравнений Максвелла: ——
ЛИ;
S
J D • dS =0;
S
J B • dS =0
S
справедлива для переменного электромагнитного поля
Ответ:
а) в отсутствие заряженных тел;
б) при наличии заряженных тел и токов проводимости;
в) в отсутствие заряженных тел и токов проводимости;
г) в отсутствие токов проводимости.
Литература
Основные учебники и учебные пособия
1. Детлаф А.А. Курс физики: учеб. пособие для втузов / А. А. Детлаф, Б.М.Яворский - 4-е изд., испр. - Москва: Высшая школа, 2002. - 718 с.
Дополнительная литература
1. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. Волькенштейн. - Санкт-Петербург: Книжный мир, 2008. - 328 с.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т.2.: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика: учеб. пособие / И.В. Савельев. - Санкт- Петербург: Лань, 2011. - 496 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3-х тт. Т.3.: Квантовая оптика. Атомная физика. физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц: учеб. пособие / И.В. Савельев. - Санкт- Петербург: Лань, 2011. - 320 с.
4. Мазурова В.А. Физика [Электронный ресурс]: учеб. пособие / В.А. Мазурова. — Москва: КноРус, 2018. — 1044 с. - Режим доступа:
https://www.book.ru/book/928017
Интернет-ресурсы
1. Электронный учебник по физике [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.physbook.ru/ -
2. Интернет-ресурс: «Мир математических уравнений» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://eqworld.ipmnet.ru/indexr.htm
3. Сайт «Видеолекции и образовательные материалы Физтеха» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://lectoriy.mipt.ru/
4. «ЦОР. Коллекция интерактивных заданий по физике» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/fb011676-b857-2653-941d-4dbaef589fa5/
5. Сайт «Анимация физических процессов» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://physics.nad.ru/physics.htm
6. Сайт «Виртуальные лабораторные работы по физике» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: - https://www.all-fizika.com/article/index.php?id article=110
7. Сайт «Virtulab» [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.virtulab.net/
8. Сайт «Виртуальная лаборатория». [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://www.physexperiment.narod.ru/virt lab.htm
9. Интернет-тренажеры по дисциплинам
[Электронный ресурс] - Режим доступа: www.i-exam.ru