Учебно-дидактический материал
к уроку «Законы постоянного тока. Решение задач с профессиональной направленностью» для группы СНТ (сервис на железнодорожном транспорте)
Пояснительная записка.
Данный материал можно использовать при подготовке к уроку, на котором необходимо связать знание законов постоянного тока с движением современного железнодорожного транспорта.
Построение урока может быть разным:
*исторический материал обучающиеся могут подготовить заранее, современную характеристику подвижного состава можно распределить по группам, решение и обсуждение задач можно в групповом варианте, можно в индивидуальном.
*преподаватель организует урок сам, привлекая обучающихся во время урока.
Все зависит от того , с какой группой по уровню подготовки вы работаете, выбор за преподавателем
Всего-то два столетия назад движущаяся без помощи лошадей повозка приводила в восторг обывателей, а теперь никого не удивляет состав, несущийся по рельсам со скоростью несколько сотен километров в час, — ну что тут такого: поезд себе и поезд. Но неужели вы никогда не задумывались о том, как такая здоровая махина едет, не проскальзывая, по гладким рельсам, да ещё тащит за собой кучу вагонов? А взять, например, старый музейный паровоз: разве вам ни разу не хотелось забраться в кабину и посмотреть, потрогать: что там внутри?
Создатели паровозов не предполагали, что прогресс железнодорожного транспорта потребует от них знания законов электричества, а конструкторы электровозов — что им нужно будет изучать и применять новейшие достижения теории магнетизма и сверхпроводимости? От использования мускульной силы лошадей к применению тепловой энергии паровых машин, затем — энергии электромагнитного поля (а теперь уже и атомной энергии) — такова тенденция расширения сферы знаний в области физики для инженеров, занимающихся транспортной техникой. Развитие скоростного пассажирского сообщения, внедрение автоматики, информационных и управляющих систем потребовали от специалистов железнодорожного транспорта изучения электроники, физики твёрдого тела, волновой и квантовой оптики. Примеры можно продолжать и продолжать.
В России первый «сухопутный пароход» (всего 2 м в длину), который ходил по «Тагильской железной дороге» протяжённостью 1 км со скоростью 15 км/ч, построили в 1834 году отец и сын Черепановы. А вот максимальная скорость закупленных за границей паровозов, курсировавших по первой в России Царскосельской железной дороге (Петербург — Павловск), открытой в 1837 году, была уже 64 км/ч. Двигаться с такой скоростью считалось опасным. Пассажиры перед поездкой по железной дороге шли сначала в церковь и заказывали молебен. Уже через столетие паровозы развивали скорость 180—200 км/ч.
На смену паровозам пришли мощные тепловозы и электровозы. Регулярное движение со скоростями более 200 км/ч стало привычным. Так, курсирующие на трассах Москва — Санкт-Петербург и Москва — Нижний Новгород экспрессы «Сапсан» и «Стриж» могут развивать скорость до 250 км/ч. Во Франции поезд Париж — Бордо мчится уже со скоростью 350 км/ч. А максимальная скорость, развиваемая поездом на колёсах, сконструированным в 2007 году французскими инженерами, — 574,8 км/ч. Конечно, это рекордная скорость: она показана в особых условиях, на ограниченном участке пути укороченным составом, но это уже реальность!
Так существует ли предел скорости для движения по железной дороге? Видимо, да: учёные считают, что для поездов на колёсах неразумно увеличивать скорости более чем до 300—400 км/ч. При больших скоростях колесо плохо выполняет свою тяговую функцию, сильно увеличивается износ рельсов, шпал и колёс, возрастают вибрации поезда. И хотя путь стараются делать ровным, шпалы укладывают не деревянные, а более жёсткие — железобетонные, рельсы делают всё более тяжёлыми и прочными, а колёса вагонов пытаются изготовлять из специальных износостойких материалов, проблемы полностью не снимаются. Более того, возникают новые…
Сапсан
«Сапсан» - высокоскоростной электропоезд, ставший настоящей гордостью российских железных дорог. Название поезд получил в честь сокола-сапсана - самой быстрой птицы в мире, способной развивать скорость до 322 км/ч.
Технические характеристики
Поезд «Сапсан» разработан немецкой компанией Siemens специально для России и адаптирован к местным климатическим условиям (работает при температуре от -40 до +40 градусов). Его технические особенности:
Маршруты и время в пути
Основные маршруты «Сапсана»:
Ежедневно между Москвой и Санкт-Петербургом курсирует до 15 пар поездов «Сапсан», что делает его самым востребованным скоростным маршрутом в России. За время эксплуатации с 2009 года «Сапсаны» перевезли более 50 миллионов пассажиров.
Невский экспресс
«Невский экспресс» - это фирменный скоростной поезд российского производства, курсирующий между двумя столицами России. Хотя он уступает «Сапсану» по скорости, этот поезд имеет свои преимущества и остается востребованным среди пассажиров.
Технические характеристики
Маршруты и время в пути
«Невский экспресс» обслуживает единственный маршрут: Москва (Ленинградский вокзал) - Санкт-Петербург (Московский вокзал). Расстояние в 650 км поезд преодолевает за 4 часа, делая минимальное количество остановок.
Хотя «Невский экспресс» проигрывает «Сапсану» примерно 15-20 минут в скорости, он имеет более гибкое расписание и нередко предлагает более доступные цены.
Задачи
40 км. При каком поперечном сечении медного контактного провода его сопротивление равно 68 Ом? Удельное сопротивление меди принять равным 0,017 мкОм·м.
сопротивление 1 км провода МФ с поперечным сечением 85 мм²
равно 0,2 Ом. Сравните полученный результат с чистой медью.
5 кВт на некоторое расстояние. Какое наибольшее сопротивление может иметь линия электропередачи, чтобы потери энергии в ней не превышали 10% от передаваемой мощности.
2,2 Ом, работает от источника тока с напряжением 120 В при силе тока 7,5 А. Определите кпд электродвигателя.
Напряжение в сети 3 кВ, сила тока в каждой 300А
Заполните таблицу
Материал | Удельное сопротивление | Длина провода | Поперечное сечение | Сопротивление |
алюминий | 5,5 км | 65 мм² | ||
медь | 2км | 0,2 Ом | ||
сталь | 100мм² | 6,8 Ом | ||
алюминий | 1500м | 150 мм² | ||
медь | 85мм² | 3,5 Ом |
Задача (рассуждение). Элетропоезд массой m движется по горизонтальному пути со скоростью υ , напряжение на проводах U, кпд электрической цепи ɳ Какова сила тока в двигателе?