Сабақ тақырыбы: Энергия. Энергияның сақталу және айналу заңы. Сабақ мақсаты

11 сынып.Ашық сабақ

а/оқушыларға трансформатор ұғымын,

трансформатордың атқаратын қызметі, құрылысы,

трансформация коэффициенті, катушканың

құрылысы туралы түсінік беру

ә/ Оқушылардың логикалық ойлау қабілеттерін және

формулаларды есептер шығаруда қолдана білуге

үйрету. Есте сақтау қабілетін, қабылдауын, зейінін

тұрақтандыру

б/ қарым – қатынас арқылы сөйлеу мәдениетін

қалыптастыруға. Топта жұмыс жасай білуге тәрбиелеу

Сабақтың типі: жаңа материалды меңгерту.

Сабақтың әдісі: ауызша түсіндіру, топтық жұмыс, есептер шығару, ассоциация, ойын элементтері,практикалық жұмыс

Сабақтың пәнаралық байланысы: Автомобиль құрылысы

Сабақтың көрнекілігі: «Трансформатор» тақырыбындағы презентация, плакаттар, домино, суреттер,трансформатор, катушка, диапроектор,тұрақты ток көзі,кілт, жалғағыш сымдар

Сабақтың барысы:

І. Ұйымдастыру кезеңі.

Оқушыларды үш топқа бөлу «Протон», «Электрон», «Нейтрон. Топ басшыларын таңдау.Топ басшыларына тапсырмалар жазылған бағалау парағы ұсынылады.

• 
  1. Айнымалы ток тізбегіндегі конденсаторда кернеу тербелісі ток күші тербелісінен фаза бойынша озады ма, әлде артта қалады ма? Неше радианға?
  
• 
  Толық жауап бер: Айнымалы ток тізбегіндегі конденсаторда кернеу тербелісі ток күші тербелісінен фаза бойынша 1,57 радианға артта қалады.
  
• 
  2. Толық кедергінің формуласын тақтаға жаз және оның құраушыларын ата?
  

• 
  Z=. Оның құраушылары: Активті кедергі және реактивті кедергі.
  

• 
  3. Электрқозғалтқыш деп нені айтады?
  
• 
  Электрқозғалтқыш деп электр энергиясын механикалық энергияға айналдыратын қондырғыны айтамыз.
  
• 
  4. Қуатты генераторларда якорь қайда орналастырылады статорда ма, әлде роторда ма?
  
• 
  Қуатты генераторларда якорь статорда орналастырылады.
  
• 
  5. Тұрақты ток генераторын кері қайыруға болады дегенді қалай түсінесіз?
  

• 
  «Электрон» тобына
  
• 
  
  
• 
  1. Айнымалы ток тізбегіндегі катушкадағы ток күшінің тербелісі кернеу тербелісінен фаза бойынша озады ма, әлде артта қалады ма? Неше радианға?
  
• 
  Толық жауап бер: Айнымалы ток тізбегіндегі катушкадағы ток күші тербелісі кернеу тербелісінен фаза бойынша 1,57 радианға артта қалады.
  
• 
  2. Сыйымдылық кедергінің формуласын жазыңыз.
  
• 
  
  
• 
  3. Ток генераторы деп нені айтады?
  
• 
  Ток генераторы деп энергияның қандай да бір түрін электр энергиясына айналдыратын қондырғыны айтады
  
• 
  4. Айнымалы ток күшінің және кернеудің әсерлік мәндерінің формулаларын жазыңыз.
  
• 
  
  
• 
  
  
• 
  5. Электр тізбегіндегі резонанс кезінде катушкадағы кернеу қайдағы кернеуге тең болады? Резонанс кезінде Х_L =Х_C екендігін дәлелдеңіз.
  

• 
  Электр тізбегіндегі резонанс кезінде катушкадағы кернеу конденсатордағы кернеуге тең болады.
  

• 
  «Нейтрон » тобына
  
• 
  1. Электр тізбегіндегі резонанс деп нені айтады? Ол қандай шарт орындалғанда байқалады? Формуласын жазыңыз.
  
• 
  Активті кедергі аз болғанда ток күші амплитудасының өте үлкен мәнге ие болуы электр тізбегіндегі резонанс деп аталады. Ол тізбекке түсірілген сыртқы периодты кернеудің жиілігі тізбектің меншікті жиілігіне тең болғанда байқалады:
  
• 
  .
  
• 
  2.Төменгі кернеуге қанша вольтқа дейінгілер жатады? (1000 В.төмен)
  

• 
  
  
• 
  4. Айнымалы ток тізбегіндегі ток күші тербелісі мен кернеу тербелісі арасындағы фазалар айырымының тангенсі неге тең?
  
• 
  Айнымалы ток тізбегіндегі ток күші тербелісі мен кернеу тербелісі арасындағы фазалар айырымының тангенсі реактивті кедергінің активті кедергіге қатынасына тең.
  
• 
  
  
• 
  5.Айнымалы токтың толық тізбегі үшін Ом заңын жазыңыз.
  
• 
  
  
• 
  ІІІ. Жаңа материалды меңгерту. Экранда трансформатордың түрлері көрсетілген слайд шығады. Әр топтың оқушылары оның қандай құрал екендігін, қай жерде көргендерін өмірмен байланыстырып айта бастайды.
  

Трансформаторды алғаш рет 1878 жылы орыс ғалымы П.Н.Яблочков ойлап тапқан, кейін оны 1882 жылы И.Ф. Усагинжетілдірді. Қарапайым трансформатор ферромагниттi өзекшеге кигiзiлген өткiзгiштердiң екi жақты орамдарынан тұрады

Бiрiншi реттi орам қоректендiрушi кернеу көзiне, ал екiншi реттi орам тұтынушыларға қосылған. Олардың сәйкес орамдарының саны n₁ және n₂-ге тең.

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.

Орамдар санының бiр-бiрiне қатынасын

трансформациялау коэффициентi деп атайды. К>1 болғанда трансформаторлар төмендеткiш, ал K<1 болса жоғарылатқыш трансформаторлар болып табылады. Бiрiншi және екiншi орамдардағы ток күшi, кернеу мен орам сандарының арасында мынадай байланыс бар

Энергияның сақталу заңына сәйкес Р₂=P₁-P_ор-P_өз

мұндағы Р₂=I₂U₂cosφ₂ – екiншi тiзбектен тұтынушылар пайдаланатын қуат, Р₁ =I₁U₁cosφ₁ – бiрiншi тiзбекке қоректену көзiнен берiлетiн қуат, ал Р_ор=I₁²r₁+I₂²r₂ – актив кедергiлерi r₁ және r₂ – ге тең орамдардағы қуат шығыны да, Р_өз– ферромагниттiк өзекшенiң магниттелуiмен байланысты қуат шығыны. 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 кернеу 220 В-қа дейін төмендетіледі

№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

Сыйымдылығы С = 2 мкФ конденсатор және индуктивтігі L=3 Гн катушка параллель жалғанып, жиілігі = 20 Гц айнымалы кернеу көзіне қосылған. Конденсатор бөлігіндегі ток күшінің лездік мәні 0,2 А болғандағы, резонанстық ток көзіндегі катушкадағы і_L ток күшінің лездік мәнін есептеңдер.

«Электрон» тобына

№1

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.

№2

Әсерлік мәні U=127B, жиілігі =50 Гц болатын қаланың электр желісіне R=199 Ом активті кедергі мен сыйымдылығы С=40 мкФ конденсатор өзара тізбектей жалғанған.Тізбектегі ток күшінің амплитудасы қандай?

«Нейтрон» тобына

№1

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?

№2

Егер сыйымдылығы С=1 мкФ конденсатор айнымалы ток үшін Х_С=16 Ом кедергі туғызса, токтың периоды мен жиілігі қандай?

Рефлекция жасау.Оқушылар өтілген сабақ бойынша төмендегі кестені толтырады

1. 
   § 2.10. Трансформатор тақырыбын оқып келу.
   
2. 
   Оқулықтан №2.10.1 есепті шығару
   
3. 
   П.Н.Яблочков пен И.Ф.Усагин туралы реферат жазу.
   
4. 
   Тақырыптың бақылау сұрақтарына жауап беру.
   

1. 
   Б.Кронгарт, В.Кем, Н.Қойшыбаев ФИЗИКА 11 сынып
   

2. 
   Б.А.Кронгарт, В.И.Кем ФИЗИКА Әдістемелік нұсқау 11 сынып Алматы «Мектеп» 2007 жыл
   
3. 
   С.Тұяқбаев, Ш.Тынтаева, Ж.Бақынов ФИЗИКА 11 сынып Есептер жинағы Алматы «Мектеп» 2007 жыл
   
4. 
   Б.А.Кронгарт, В.И.Кем ФИЗИКА 11 сынып Дидактикалық материалдар Алматы «Мектеп» 2007 жыл
   
5. 
   А.П.Рымкевич Физика есептерінің жинағы Алматы, “Рауан”, 1995 жыл
   

1.Энергия, энергияның сақталу және айналу заңы туралы түсінік алуға жағдай жасау. Физикалық шама, заң ұғымдарын қайталау, энергия, шамаларын бекіту. Теориядан алған білімдерін есеп шығаруға қолдана білуге үйрету.

2.Оқушылардың өз бетінше ғылыми ой қорытындыларын жасай білуге жетелеу, ғылыми дүниетанымын қалыптастыру. Есте сақтау қабілетін, теориялық білімі мен физикалық тілін, теорияны практикада қолдана білу мен өз ойын қорыта айта білуге үйрету

3.Жауапкершілікке, еңбекқорлыққа тәрбиелеу. Материалистік –диалектикалық көзқарасын қалыптастыру, белсенділікке, өз бетінше жұмыс істей білуге тәрбиелеу.

Сабақта пайдаланылатын көрнекіліктер: Электронды оқулық, тірек-сызбалар, слайдтар, компьютер, серіппе, штатив, әр түрлі жүктер, металл шар

1.Импулсь дегеніміз..........

6. 
   Реактивті қозғалыс ...........
   
7. 
   Имнульстің сақталу заңы..............
   
8. 
   Зымырандар көпсатылы болып жасалатын себебі.........
   
9. 
   Абсолют серпімді соққы дегеніміз...........
   
10. 
    Абсолют серпімсіз соққы дегеніміз...........
    

7.Күш импульсінің өзгерісі............

«Реактивті қозғалыс» презентацияларын көрсетіп, түсіндіреді(2-оқушы бірлесіп жасауға болады)

Оқушылар бір-біріне сұрақтар қойып, соған жауап береді.

Энергия дегеніміз – дененің жұмыс істеу қабілетін нақты көрсететін физикалық шама.

1 тірек – сызба.

Механикалық энергия: қозғалыс барысында материалық нүктенің күйі үздіксіз өзгеріп, бір күйден екінші күйге өтіп отырады. Осы дененің немесе материялық нүктенің механикалық күйін сипаттайтын шама




Кинетикалық энергия қозғалып келе жатқан дене энергиясы

Потенциалдық энергия денелердің өзара әрекеттесуіне немесе дене бөлшектерінің өзара орналасуына байланысты болатын энергия

Е_К =

2

Е_n =mqh немесе Е_n=

Энергия ұғымын физикалық шама ретінде талдау.

Е_k қозғалыстағы дене күйін сипаттайды, оның екі белгісі бар.

3. 
   Е_k жылдамдыққа тәуелді.
   
4. 
   Оның өзгерісі денеге әсер етуші күш атқаратын жұмысқа тең.
   

Е_n потенциалдық күштер әрекет еткен дене күйін сипаттайды, оның екі белгісі

3. 
   Е_n дене координаталарына тәуелді.
   
4. 
   Оның өзгерісі потенциалдық күштер атқаратын жұмысқа тең
   

Бір-бірімен өзара әрекеттесетін денелердің әрі кинетикалық, әрі потенциалдық энергиясы болады. Мысалы: ЖЖС (жердің жасанды серігінің) кинетикалық энергиясы бар, өйткені ол қозғалып жүр. Ал «ЖЖС-жер» жүйесінің потенциалдық энергиясы бар, өйткені олар бүкіләлемдік тартылыс күші арқылы өзара әрекеттеседі. Сол сияқты соқтығысқан шарлардың

кинетикалық әрі потенциалдық энергиялары болады. себебі олар қозғалыста және серпімді деформацияланған.

Өзара әрекеттесетін денелер жүйесінің Е_k және Е_n қосындысы Е_m береді.

Е_m=Е_k+Е_n

Мысалы: (1жағдай) осы жағдайда Е_k және Е_n қоры

2

h_{1 v₁}

2 жағдай Дене h₂ биіктіктен түсті, V₂ қозғалыс кезінде ауырлық күші жұмыс істейді ү

А = mq (h₁ – h₂ ) , ол жұмыс толығымен дененің кинетикалық энергиясын арттыруға жұмсалады.

∆<sub>A= mv₂²⁄2 − mv₁²⁄2;

mg h₁ - mg h₂= mv₂²⁄2 − mv₁²⁄2 немесе mv₂²⁄2 − mv₁²⁄2 )=-(mgh₂- mgh₁);</sub>

егер дененің потенциалдық энергиясы артса, онда оның кинетикалық энергиясы кемиді және керісінше.

Е_k2 +Е_n2 = Е_k1 +Е_n1

Қорытынды: Тұйық жүйе құрайтын және бірімен-бірі бүкіләлемдік тартылыс күші мен серпімділік күші арқылы әрекеттесетін денелердің кинетикалық және потенциалдық энергияларының қосындысы тұрақты болады.

Энергияның сақталу заңының мәнісі осындай

Е_m= Е_k +Е_n =const

Бірімен-бірі тартылыс және серпімділік күштері арқылы әрекеттесетін денелердің тұйық жүйесінің толық механикалық энергиясы өзгеріссіз қалады.

(жаңа сабақты бекіту)

«Білекті бірді жығады, білімді мыңды жығады» деген мақалдың тәрбиелік мәні мен физикалық мағынасын түсіндір.

Физикалық мағынасы: Білектің күшін түсіндіреді, ал тәрбиелік мәні білек күшіне сеніп, әлі жеткенге күш көрсетуге болмайды, тек ақылмен біліммен ғана жеңу керек.

а) Венн диаграммасын толтыру.

Е_n ортақ қасиет Е_k




1. Әртүрлі денелердің өзара орналасуы бойынша анықталатын энергия.

2. Е = mqh

3. Масса мен көтерілу биіктігіне тәуелді




1. Денелердің қозғалу салдарынан туындайтын энергия

2. Е= mv² ,

2

3. Дене массасы мен жылдамдыққа тәуелді

Оқушыларға формулалар жазылған карточкалар беріледі.Оқушылар берілген формуладан белгісіз физикалық шаманы тауып жылдам жазу керек.

2

2. Е_n =mqh һ=

4.Е_m= mv₁² + mqh, v=

2 2

7.∆_{A= mv₂²⁄2 − mv₁²⁄2; v₂=}

1.Серіппенің қатаңдығының деформацияға тәуелділігі