Производство и использование электрической энергии: передача электроэнергии

 

Электрическая энергия производится на различных масштабах электрических станциях, в основном, с помощью индукционных электромеханических генераторов.

Производство электроэнергии 

Существует два основных типа электростанций: 

1. Тепловые.

2. Гидравлические.

Это деление вызвано типом двигателя, который вращает ротор генератора. В тепловых электростанциях в качестве источника энергии используется топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы, мазут. Ротор приводится во вращение паровыми газовыми турбинами.

Самыми экономичными являются тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС). Их максимальный КПД достигает 70%. Это с учетом того, что отработанный пар используется на промышленных предприятиях. 

На гидроэлектростанциях для вращения ротора используется потенциальная энергия воды. С помощью гидравлических турбин приводится во вращение ротор. Мощность станции будет зависеть от напора и массы воды, проходящей через турбину.

Использование электроэнергии

Электрическая энергия используется почти повсеместно. Конечно, большая часть производимой электроэнергии приходится на промышленность. Помимо этого, крупным потребителем будет являться транспорт.

Многие железнодорожные линии уже давно перешли на электрическую тягу. Освещение жилищ, улиц городов, производственные и бытовые нужды сел и деревень — все это тоже является крупным потребителем электроэнергии.

Огромная часть получаемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Все механизмы, используемые в промышленности, приводятся в движение за счет электродвигателей. Потребителей электроэнергии достаточно, и находятся они повсюду.

А производится электроэнергия лишь в немногих местах. Возникает вопрос о передаче электроэнергии, причем на большие расстояния. При передаче на большие расстояния, происходит много потерь электроэнергии. Главным образом, это потери на нагрев электропроводов. 

По закону Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев, вычисляется по формуле:

Q = I^2 *R*t .

Так как снизить сопротивление до приемлемого уровня практически невозможно, то приходится уменьшать силу тока. Для этого повышают напряжение. Обычно на станциях стоят повышающие генераторы, а в конце линий передач стоят понижающие трансформаторы. И уже с них энергия расходится по потребителям.

Потребность в электрической энергии постоянно увеличивается. Для того чтобы соответствовать запросам на увеличение потребления есть два пути:

1. Строительство новых электростанций

2. Использование передовых технологий.

Эффективное использование электроэнергии

Первый способ требует затрат большого числа строительных и денежных ресурсов. На строительство одной электростанции тратится несколько лет. К тому же, например, тепловые электростанции потребляют много невозобновляемых природных ресурсов, и наносят вред окружающей природной среде.

Использовать передовые технологии очень верное решение данной проблемы. К тому же необходимо избегать напрасных трат электроэнергии и свести неэффективное использование к минимуму.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Трансформаторы: устройство и работа трансформаторов
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspВолновые явления: распространение механических волн

Все неприличные комментарии будут удаляться.

Реферат производство, передача и использование электрической энергии. Производство, передача и распределение электрической энергии

Электрическая энергия производится на различных масштабах электрических станциях, в основном, с помощью индукционных электромеханических генераторов.

Производство электроэнергии

Существует два основных типа электростанций:

1. Тепловые.

2. Гидравлические.

Это деление вызвано типом двигателя, который вращает ротор генератора. В тепловых электростанциях в качестве источника энергии используется топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы, мазут. Ротор приводится во вращение паровыми газовыми турбинами.

Самыми экономичными являются тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС). Их максимальный КПД достигает 70%. Это с учетом того, что отработанный пар используется на промышленных предприятиях.

На гидроэлектростанциях для вращения ротора используется потенциальная энергия воды. С помощью гидравлических турбин приводится во вращение ротор. Мощность станции будет зависеть от напора и массы воды, проходящей через турбину.

Использование электроэнергии

Электрическая энергия используется почти повсеместно. Конечно, большая часть производимой электроэнергии приходится на промышленность. Помимо этого, крупным потребителем будет являться транспорт.

Многие железнодорожные линии уже давно перешли на электрическую тягу. Освещение жилищ, улиц городов, производственные и бытовые нужды сел и деревень — все это тоже является крупным потребителем электроэнергии.

Огромная часть получаемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Все механизмы, используемые в промышленности, приводятся в движение за счет электродвигателей. Потребителей электроэнергии достаточно, и находятся они повсюду.

А производится электроэнергия лишь в немногих местах. Возникает вопрос о передаче электроэнергии, причем на большие расстояния. При передаче на большие расстояния, происходит много потерь электроэнергии. Главным образом, это потери на нагрев электропроводов.

По закону Джоуля-Ленца энергия, расходуемая на нагрев, вычисляется по формуле:

Так как снизить сопротивление до приемлемого уровня практически невозможно, то приходится уменьшать силу тока. Для этого повыша

Производство, передача и использование электрической энергии (презентация). Производство, передача и потребление электрической энергии

Генерирование электрической энергии Электрический ток вырабатывается в генераторах-устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Там механическая энергия превращается в электрическую. Электрический ток вырабатывается в генераторах-устройствах, преобразующих энергию того или иного вида в электрическую энергию. Преобладающую роль в наше время играют электромеханические индукционные генераторы переменного тока. Там механическая энергия превращается в электрическую. Генератор состоит из Генератор состоит из постоянного магнита, создающего магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС. постоянного магнита, создающего магнитное поле, и обмотки, в которой индуцируется переменная ЭДС.

Трансформаторы ТРАНСФОРМАТОР– аппарат, преобразующий переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте. В простейшем случае трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника, на который надеты две катушки с проволочными обмотками. Та из обмоток, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а та, к которой присоединяют «нагрузку», т. е. приборы, потребляющие электроэнергию, называется вторичной. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции.

Производство электрической энергии Производится электроэнергия на больших и малых электрических станциях в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существует несколько типов электростанций: тепловые, гидроэлектрические и атомные электростанции. АЭС ГЭСТепловые электростанции

Использование электроэнергии Главным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится окол

Производство и использование электрической энергии. Реферат производство, передача и использование электрической энергии

Хохлова Кристина

Презентация на тему «Производство, передача и использование электрической энергии»

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Презентация Производство, передача и использование электрической энергии Хохлова Кристина, 11 класс, МОУ-СОШ № 64

План презентации Произвотство электроэнергии Типы электростанций Альтернативные источники энергии Передача электроэнергии Использование электроэнергии

Подразделяют несколько видов электростанций: Типы электростанций ТЭС ГЭС АЭС

Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. На тепловых электростанциях химическая энергия топлива преобразуется сначала в механическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить уголь, торф, газ, горючие сланцы, мазут. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции Большинство ТЭС нашей страны используют в качестве топлива угольную пыль. Для выработки 1 кВт-ч электроэнергии затрачивается несколько сот граммов угля. В паровом котле свыше 90% выделяемой топливом энергии передается пару. В турбине кинетическая энергия струй пара передается ротору. Вал турбины жестко соединен с валом генератора. ТЭС

ТЭС ТЭС подразделяются на: Конденсационные (КЭС) Они предназначенные для выработки только электрической энергии. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС). теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) производящие кроме электрической тепловую энергию в виде горячей воды и пара.

Гидроэлектрическая станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию. Напор ГЭС создается концентрацией падения реки на используемом участке плотиной, либо деривацией, либо плотиной и деривацией совместно. ГЭС

Мощность ГЭС Так же ГЭС подразделяют на: Мощность ГЭС зависит от напора, расхода воды, используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата. По ряду причин (вследствие, например, сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнических сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а, кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. высоконапорные (более 60 м) средненапорные (от 25 до 60 м) низконапорные (от 3 до 25 м) Средние (до 25 МВт) Мощные (свыше 25 МВт) Малые (до 5 МВт)

Особое место среди ГЭС занимают: Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, что свободная в энергосистеме в некоторый период времени электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в режиме насоса, нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн. В период пиков нагрузки аккумулированная энергия возвращается в энергосистему Приливные электростанции (ПЭС) ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые восполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев.

Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu) . Установлено, что мировые энергетические ресурсы ядерного горючего (уран, плутоний и др.) существенно превышают энергоресурсы природных запасов органического, топлива (нефть, уголь, природный газ и др.). Кроме того, необходимо учитывать всё увеличивающийся объём потребления угля и нефти для технологических целей мировой химической промышленности, которая становится серьёзным конкурентом тепловых электростанций. АЭС

АЭС Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах: графитоводные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжёлой водой в качестве замедлителя водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя граффито — газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем

Выбор преимущественно применяемого типа реактора определяется главным образом накопленным опытом в реактороносителе, а также наличием необходимого промышленного оборудования, сырьевых запа

Конспект урока для 11-го класса. Производство, передача и использование электрической энергии

Цели урока:

• Конкретизировать представление школьников о способах передачи электроэнергии, о взаимных переходах одного вида энергии в другой.
• Дальнейшее развитие у учащихся практических навыков исследовательского характера, выведение познавательной активности детей на творческий уровень знаний.
• Отработка и закрепление понятия «энергосистема» на краеведческом материале.

Оборудование: электробытовые приборы, трансформатор, карта ЧАО, таблицы, учебник «География Чукотки», опорные конспекты для учащихся.

План урока.

1. Оргмомент.
2. Постановка учебной проблемы
3. Изложение нового материала.
4. Работа с учебником «География Чукотки».
5. Повторение, обобщение, проверка знаний.
6. Домашнее задание, рефлексия.

ХОД УРОКА

1. Оргмомент

2. Перед классом ставится учебная проблема

Учитель: Практически вся жизнь человека в быту связана с электричеством. А что будет, если его не станет?

Как наша прожила б планета,
Как люди жили бы на ней
Без теплоты, магнита, света
И электрических лучей?

А. Мицкевич

А, действительно, как  бы жила планета? Ведь было время, когда люди жили без света. Трудно жили.

Небольшой экскурс в историю:

1920 год. Вспомните, какие решения и проекты,  важные для перестройки экономики страны были приняты в этом году?
В первые годы после гражданской войны перед народом встала задача восстановления народного хозяйства и в феврале 1920 года была создана комиссия по электрификации, которая предложила план ГОЭЛРО. Этим планом предусматривалось: 

1. Опережающее развитие электроэнергетики;
2. Повышение мощности электростанций;
3. Централизация производства электроэнергии;
4. Широкое использование местного топлива и энергетических ресурсов;
5. Постепенный переход промышленности, сельского хозяйства, транспорта на электроэнергию.

– Почему именно развитие электроэнергетики было поставлено на первое место для развития государства?
– В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии?
– Как осуществляется передача электроэнергии?
– Какова энергосистема нашего региона?
– Вот вопросы на которые мы с вами ответим в процессе нашего урока.
Тема нашего урока: Производство, передача и использование электрической энергии.
По ходу урока делайте записи в конспектах, лежащих перед вами.

3. Беседа  с  учащимися

 – В чем преимущество электроэнергии перед другими видами энергии?

• Ее можно передавать по проводам в любой населенный пункт;
• Можно легко превращать в любые виды энергии;
• Легко получать из других видов энергии;

Учитель: Какие виды энергии можно преобразовать в электрическую?

Ответы  учащихся.

Учитель: Где производится электроэнергия?

В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции бывают:

Ответы  учащихся:

1. Ветряные
2. Тепловые
3. Гидравлические
4. Атомные
5. Приливные
6. Геотермальные

Учитель: Давайте рассмотрим,  какие виды энергии преобразуются от источника энергии – топлива до ее конечного использования   на ТЭС?

Ответы  учащихся:

Учитель. Какие виды энергии преобразуются на ГЭС? (самостоятельно)

(сделать  запись  в  конспект)

Учитель: Сравните, то что у вас получилось с текстом учебника  (стр. 63)
Произведенная электроэнергия передается к потребителю. Кто, на ваш взгляд, являются основными потребителями электроэнергии?

Ответы учащихся:

• Промышленность (почти 70%)
• Транспорт
• Сельское хозяйство
• Бытовые нужду населения

Учитель (в беседе с учащимися): Вся ли энергия, получаемая на электростанции, доходит до потребителя? Почему происходят потери при передаче электроэнергии?

При прохождении тока по проводам, они нагреваются. По закону Джоуля-Ленца учитывая что , получим  .
Отчего зависит количество теплоты, выделяемое в проводах?
Чем сила тока, удельное сопротивление и длина проводов, тем количество теплоты и наоборот. Чем площадь поперечного сечения провода, тем количество теплоты. Но увеличивать S не выгодно, так как это приведет к увеличению массы проводов.

Уменьшить количество теплоты можно за счет уменьшения силы тока. Для этого применяют устройство, называемое трансформатором.
Как вы думаете, каково его назначение?

Трансформатор – прибор, позволяющий преобразовать переменный электрический ток, таким образом, что произведение I1 U1= I2 U2.  Если повышать U, то I будет уменьшаться и наоборот.

Вот эта возможность преобразовывать силу тока за счет изменения напряжения практически без потерь и используется для передачи электроэнергии от производителя до потребителя. Трансформаторы могут быть повышающими и понижающими. При передаче электроэнергии на значительное расстояние напряжение повышают до нескольких сотен киловольт, поэтому на выходе из электростанции должен стоять повышающий  трансформатор. Но так как потребитель в основном использует более низкое напряжение, то на входе в населенный пункт ставят понижающий трансформатор.

Однако при очень большом напряжении в линиях переменного тока резко возрастают потери электроэнергии из-за возникновения коронного разряда. Чтобы этого не происходило, необходимо учитывать:
Чтобы амплитуда переменного напряжения  была допустима для данной площади поперечного сечения проводов.

Работа с таблицей: Производители электроэнергии, то есть электростанции разбросаны по всей стране и многие из них объединены высоковольтными линиями электропередач (ЛЭП), образуя общую электросеть, к которой присоединены потребители. Такое объединение называют энергосистемой. Оно позволяет сгладить «пиковые» нагрузки потребления электроэнергии и обеспечить бесперебойность подачи электроэнергии потребителю. 

4. Давайте рассмотрим энергосистему нашего округа. Для этого откройте учебник «География Чукотки», стр. 233. Выпишите в конспект названия электростанций ЧАО:

1. Билибинская атомная станция
2. Певекская ТЭЦ
3. Плавучие станции на Зеленом Мысу и на Мысе Шмидта
4. Анадырская ТЭЦ
5. Беринговская ГЭС
6. Провиденская  ТЭЦ

Используя карты ваших ОК, попробуйте самостоятельно составить энергосистему нашего округа. Сравните ваши варианты с существующими.
Мы ответили на все вопросы, которые были поставлены в начале урока. 

5. Чтобы посмотреть, понятен ли вам материал, я предлагаю вам ответить на 5 вопросов (Приложение 1)
Проверьте себя (проверочная работа)

Возвращаясь к началу урока, к плану ГОЭЛРО хочу добавить, что по плану намечалось построить 30 электростанций: 20 тепловых и 10 гидравлических. И к 1935 году получить энергии до 8,8 (восьми целых восьми десятых) миллиардов кВт·ч.
К 1935 году было построено 40! Электростанций, которые вырабатывали 26,3 миллиардов кВт·ч в год.

Закончить свой урок я хочу опять словами А.Мицкевича:

Как наша прожила б планета,
Как люди жили бы на ней
Без теплоты, магнита, света
И электрических лучей?

6. Домашнее задание: §25-27, дополнительно §32 по уч. «География Чукотки».

Ознакомительная работа со схемой энергосистемы (для желающих)

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Учебник «Физика  11 класс», Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев
2. Учебник «Физика 11» Н.М. Шахмаев, С.Н. Шахмаев, Д.Ш. Шодиев
3. География Чукотского автономного округа, Ю. Н. Голубчиков

КОНФЕРЕНЦИЯ «ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ»

УРОК — КОНФЕРЕНЦИЯ

«ПРОИЗВОДСТВО, ПЕРЕДАЧА И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ»

Цели урока:

• Познакомить учащихся с физическими основами производства передачи и использования электрической энергии

• Способствовать формированию у старшеклассников информационной и коммуникативной компетентностей

• Познакомить учащихся с производством и использованием электрической энергии в Курском крае

Цель:

• Создание обучающимися, через системный подход к изучению темы «Электромагнитные колебания», своего видения темы конференции «Производство, передача и использование электрической энергии».

• Формирование ключевых навыков, ключевых компетенций, то есть универсальных способов деятельности, применимых в различных ситуациях.

Задачи:

• образовательная – сформировать компетенции по теме «Производство, передача и использование электрической энергии» на использовании знаковых систем, посредством которых осуществляется социальное взаимодействие «учитель – ученик»;

• развитие мыслительных операций учащихся — умение извлекать факты, сравнивать, обобщать, делать выводы;

• формирование умений исследовательского характера, способствующих развитию творческой и деловой активности при решении различных задач;

• воспитательная – воспитание бережного и разумного отношения к окружающему миру, знакомство с профессиями инженера по обслуживанию электростанций, рабочего по ремонту электрооборудования, социальная адаптация к среде обитания и её безопасность для жизни человека, развитие коммуникативных навыков общения;

• практическая – развитие умений и навыков по поиску в СМИ и Интернете необходимой информации по проблемам производства, применения и использования электрической энергии в настоящее время и использование этой информации как доказательной базы для утверждения своей точки зрения.

СЛАЙД №1

1. Сегодня наш с вами урок посвящен теме, которая занимает ум человечества ни один век — получение, передача и использование электрической энергии. Представить нашу жизнь без электрической энергии невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос. Немыслим без электроэнергии и наш быт.

СЛАЙД №2

2.Столь широкое применение электроэнергии объясняется ее преимуществами перед другими видами энергии

Так, электроэнергию

• можно без больших потерь передавать на большие расстояния,

• достаточно просто и с высоким кпд преобразовывать, дробить на порции любой величины,

• легко превращать в другие виды энергии,

• легко получать за счет других разнообразных видов энергии (механической, внутренней, химической).

1. В настоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, ни одного предприятия, которые не потребляли бы электроэнергию. Электрический ток, электродвигатель проникают всюду, решительно преобразуя производство, облегчая труд, значительно поднимая его производительность.

Энергетика настоящего и будущего – вот о чем состоится сегодня разговор.

2. Для того чтобы человек мог жить в благоустроенных квартирах, чтобы работали заводы, транспорт, различные средства связи и т.д., необходима энергия. Производится электроэнергия на больших и малых электростанциях в основном с помощью механических индукционных генераторов. Рассмотрим подробно устройство и работу каждого из этих типов станций. Самая распространенная станция это тепловая (ТЭС).

СЛАЙД №3

Тепловая электростанция (ТЭС) – электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива. Тепловые электростанции разделяются на две группы: конденсационные и теплофикационные или теплоцентрали (ТЭЦ). Конденсационные станции снабжают потребителей только электрической энергией. Их сооружают вблизи залежей местного топлива с тем, чтобы не возить его на большие расстояния. Теплоцентрали снабжают потребителей не только электрической энергией, но и теплом – водяным паром или горячей водой, поэтому ТЭЦ сооружают поблизости от приемников теплоты, в центрах промышленных районов и крупных городов для уменьшения протяженности теплофикационных сетей.

СЛАЙД № 4

В машинном зале ТЭС установлен котел с водой. За счет тепла, образующегося в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, испаряется, а образовавшийся насыщенный пар доводится до температуры 550°С и под давлением 25 МПа поступает по паропроводу в паровую турбину, назначение которой превращать тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины. После паровой турбины водяной пар, имея уже низкие давление и температуру, поступает в конденсатор. Здесь пар превращается в воду, которая с помощью насоса снова подается в котел. Цикл начинается снова.

СЛАЙД № 5

КПД ТЭС достигает 40%, большая часть энергии теряется вместе с горячим отработанным паром. КПД теплоэлектроцентралей намного выше – достигает 70%.

ТЭС работают на дешёвом органическом топливе (газ, уголь, торф, горючие сланцы, мазут), но это, к сожалению, невосполняемые природные ресурсы. К тому же, работа ТЭС сопровождается экологическими проблемами: при сгорании топлива происходит тепловое и химическое загрязнение среды, что оказывает губительное воздействие на живой мир водоемов и качество питьевой воды.

Использование парогазотурбинных установок (ПГУ) уменьшает экологические проблемы и увеличивает мощность станции. Так, в Курске летом 2011 года на ТЭЦ северо-западного района была введена в эксплуатацию ПГУ мощностью 115 Мвт. А к 2015 году планируется построить ПГУ мощностью 107 МВт на ТЭЦ 1

В настоящее время тепловые станции производят 62% электроэнергии в мире. Лидируют в производстве США, Китай, Россия, Япония, Германия.

Людям известны и другие источники энергии, которые с успехом используется для промышленного получения электроэнергии. Рассмотрим устройство и работу электростанций, занимающих второе место по производству электроэнергии,- гидроэлектростанций.

СЛАЙД №6

Гидроэлектростанция представляет собой комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию.

На ГЭС электроэнергию получают, используя энергию воды, перетекающей с высшего уровня к низшему уровню и вращающей при этом турбину. Плотина – самый важный и самый дорогостоящий элемент ГЭС. Вода перетекает с верхнего бьефа в нижний бьеф по специальным трубопроводам, либо по выполненным в теле плотины каналам и приобретает большую скорость. Струя воды поступает на лопасти гидротурбины. Ротор гидротурбины приводится во вращение под действием центробежной силы струи воды. Вал турбины соединяется с валом электрического генератора, и при вращении ротора генератора механическая энергия ротора преобразуется в электрическую энергию.

СЛАЙД №7

Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Однако гидроэнергетика не безвредна для окружающей среды. При постройке плотины образуется водохранилище. Вода, залившая огромные площади, необратимо изменяет окружающую среду. Подъем уровня реки плотиной может вызвать заболоченность, засоленность, изменения прибрежной растительности и микроклимата. Поэтому так важно создание и использование экологически безвредных гидротехнических сооружений.

СЛАЙД №8

В настоящее время ГЭС производят 20% мирового производства электроэнергии. Выделяются Канада, США, Бразилия, Россия, Китай. Норвегия производит 99,5%, Киргизия и Таджикостан – 91%. Самые крупные ГЭС России расположены на Сибирских реках: Саяно-Шушенская мощностью 6,4 ГВт, Красноярская мощностью 6 ГВт, Братская мощностью 4,52 ГВт, Усть-Илимская мощностью 3,84 ГВт и др.

Однако, гидравлические ресурсы ограничены и даже максимальное их использование не может покрыть все потребности в электроэнергии. Человечество нуждается в новых экономически выгодных источниках энергии. В середине ХХ века ученые разработали принципиально новый способ получения энергии – выделение энергии, запасенной внутри ядра атома. В результате на службе энергетики появилась атомные электростанции.

СЛАЙД №9

Атомные электростанции действуют по такому же принципу, что и тепловые электростанции, но используют для парообразования энергию ядерного топлива. В качестве топлива используется обогащённая руда урана.

СЛАЙД № 10

Главная часть атомной электростанции – ядерный реактор, роль которого заключается в поддержании непрерывной реакции деления, которая не должна переходить в ядерный взрыв. В активной зоне реактора протекают ядерные реакции, сопровождающиеся выделением огромной энергии.

Вода, соприкасающаяся в активной зоне реактора с тепловыделяющими элементами, забирает у них тепло и передает это тепло в теплообменнике также воде, но уже не представляющей опасности радиоактивного излучения. Поскольку вода в теплообменнике превращается в пар, его называют парогенератором. Горячий пар поступает в турбину, преобразующую тепловую энергию пара в механическую энергию. Энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого непосредственно соединен с валом турбины.

СЛАЙД № 11

АЭС, являющиеся наиболее современным видом электростанций, имеют ряд существенных преимуществ перед другими видами электростанций: не требуют привязки к источнику сырья и собственно могут быть размещены в любом месте, КПД высокий, потребляют малое количество ядерного топлива.

При нормальном режиме функционирования считаются экологически безопасными, но при авариях на АЭС возникает потенциальная опасность радиационного загрязнения среды. Кроме того существенной проблемой остается утилизация радиоактивных отходов и демонтаж отслуживших свой срок АЭС.

СЛАЙД №12

Атомные станции производят 17% процентов выработки электроэнергии. В настоящее время эксплуатируется 250 АЭС, работают 440 энергоблоков. Больше всего в США, Франции, Японии, ФРГ, России, Канаде.

На сегодняшний день в России эксплуатируются 10 атомных электростанций, которые вырабатывают около 16% всего производимого электричества.

Согласно Федеральной целевой программе на перспективу до 2015 года» доля электроэнергии, выработанной на атомных электростанциях Российской Федерации, должна увеличиться с 16 до 25%. Будет построено 26 новых энергоблоков, введено в эксплуатацию 6 АЭС, две из которых — плавучие.

СЛАЙД№ 13

Производство электроэнергии.

1. Специалисты считают, что в начале ХХ1 века каждому живущему человеку на Земле понадобится для нормальной жизни примерно 3-4 кВт мощности. Если учесть, что население Земли составляет примерно 7 млрд. человек, то вырабатываемая станциями мощность должна составлять порядка 20 млрд. кВт.

Для России с ее населением в 146 млн. человек требуется около 440 млн кВт .

2.Потребность в электрической энергии постоянно увеличивается как в промышленности, на транспорте, так и в быту. Удовлетворить эту потребность можно на первый взгляд единственным способом – строить новые мощные электростанции: тепловые, гидравлические, атомные. Однако строительство новой крупной электростанции требует нескольких лет и больших затрат. При этом тепловые и атомные электростанции потребляют невозобновляемые природные ресурсы: уголь, нефть и газ, уран, запасы которых ограниченны. Одновременно они наносят большой ущерб экологическому равновесию на нашей планете. Возникшие проблемы заставляют учёных активно искать новые источники энергии (их называют альтернативными). Рассмотрим кратко эти источники.

СЛАЙД №14

Энергия солнца. За 1с Земля принимает 50 млрд. Дж энергии Солнца, т.е. это очень много. Но используется она недостаточно по нескольким причинам: малая плотность потока; зависимость притока энергии к земной поверхности от времени года, суток и погодных условий.

СЛАЙД №15

Сегодня используют два способа преобразования солнечной энергии в электрическую. Во-первых, энергию солнечного излучения можно непосредственно преобразовать в электроэнергию с помощью фотоэлементов, покрывающих достаточно большие площади. Такие солнечные батареи используют для энергообеспечения искусственных спутников, а также для бытовых целей. Во-вторых, солнечную энергию можно концентрировать с помощью системы зеркал сначала для подогрева воды и превращения её в пар, давление которого приводит затем в движение генератор электрического тока.

СЛАЙД №16

Солнечные электростанции обладают заметным преимуществом перед станциями других типов: отсутствием вредных выбросов и экологической чистотой, бесшумностью в работе, сохранением в неприкосновенности земных недр. К сожалению, стоимость получаемой таким образом энергии остаётся пока слишком высокой для того, чтобы её можно было использовать в больших масштабах. В 2010 году в Белгородской области построена первая в нашей стране СЭС мощность 100кВт и напряжением 380В для агротехнических нужд.

СЛАЙД №17

Энергия ветра. Энергия ветра колоссальна. Академик П.П.Лазарев подсчитал, что около 70% солнечной энергии, достигающей нашей планеты, преобразуется в энергию движения воздушных масс атмосферы. Ветер является одним из самых мощных на Земле возобновляемых энергоисточников.

Принцип действия ветряных электростанций прост: ветер крутит лопасти установки, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, и, таким образом, энергия ветра превращается в электрическую энергию.

СЛАЙД №18

Производство электроэнергии очень дешево, но их мощность станций мала, и их работа зависит от погоды. К тому же они очень шумны, поэтому крупные установки даже приходится на ночь отключать. Помимо этого, ветряные электростанции создают помехи для воздушного сообщения, и даже для радиоволн.

Ветроэнергетика эффективна только в тех областях, где дуют постоянные ветры достаточно большой силы. Энергетические ветровые зоны в России расположены, в основном, на побережье и островах Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Камчатки, в районах Нижней и Средней Волги и Дона, побережье Каспийского, Охотского, Баренцева, Балтийского, Черного и Азовского морей.

В России самая крупная ветроэлектростанция (мощностью 5,1 МВт) расположена в Калининградской области, она состоит из 21 ветрэнергоустановки.

Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику, в частности, на 2009 год в Дании с помощью ветрогенераторов производится 20 % всего электричества, в Португалии — 16 %, в Ирландии — 14 %, в Испании — 13 % и в Германии — 8 %. 

СЛАЙД №19

Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую энергию. Геотермальная энергия – это энергия внутренних областей Земли. Извержение вулканов наглядно свидетельствует об огромном жаре внутри планеты.

По существу, из готовых к использованию «подземных котлов» воду или пар можно добыть с помощью обычных буровых скважин. Полученный таким способом природный пар после предварительной очистки от газов, вызывающих разрушение труб, направляется в турбины, соединенные с электрогенераторами.

СЛАЙД №20

Использование геотермальной энергии не требует больших издержек, т.к. в данном случае речь идет об уже «готовых к употреблению», созданных самой природой источниках энергии. К недостаткам ГеоТЭС относится возможность локального оседания грунтов и пробуждения сейсмической активности. А выходящие из-под земли газы создают в окрестностях немалый шум и могут, к тому же, содержать отравляющие вещества. Кроме того, ГеоТЭС построить можно не везде, потому что для ее постройки необходимы геологические условия.

Все российские геотермальные электростанции расположены на Камчатке и Курилах, суммарный электропотенциал одной Камчатки оценивается в 1 ГВт рабочей электрической мощности.

Крупнейшим производителем геотермальной электроэнергии являются США. 

Большие запасы подземных термальных вод находятся в Дагестане, Северной Осетии, Чечне, Ингушетии, Кабардино-Балкарии, Закавказье, Ставропольском и Краснодарском краях, на Камчатке и в ряде других районов России.

СЛАЙД №21

Приливные электростанции работают по тому же принципу, что и гидроэлектростанции: в них используют перепад уровней воды, образующийся при морских приливах и отливах. Для устройства простейшей приливной электростанции (ПЭС) нужен бассейн – перекрытый плотиной залив или устье реки. В плотине имеются водопропускные отверстия и установлены гидротурбины, которые вращают генератор. В приливных электростанциях двустороннего действия турбины работают при движении воды из моря в бассейн и обратно

СЛАЙД №22

Два раза в сутки уровень океана то поднимается под действием гравитационных сил Луны и Солнца, притягивающих к себе массы воды, то опускается. Колебания уровня воды у самого берега могут достигать 13-18 метров. Мощность приливной станции напрямую зависит от силы волны.

В мире не так много мест, где можно построить такую станцию. В Европе известно лишь около ста мест, где можно преобразовывать энергию морских приливов. Самая мощная в мире ПЭС «Ля Ранс», построенная во Франции, имеет плотину, длина которой составляет 800 м. Плотина также служит мостом, по которому проходит высокоскоростная трасса. Мощность станции составляет 240 МВт Единственная в нашей стране приливная электростанция находится на Баренцевом море в заливе Кислая Губа. Она была построена в 1968 году. Ее мощность относительно невелика — всего 1,7 МВт.

Вначале этого тысячелетия у побережья Великобритании и Норвегии стали строить станции, использующие силу морских течений. Эти станции похожи на обычный «ветряк», только опущенный в воду.

СЛАЙД №23

Приливные электростанции не оказывают вредного воздействия на человека:

— нет вредных выбросов (в отличие от ТЭС)

— нет затопления земель и опасности волны прорыва в нижний бьеф (в отличие от ГЭС)

— нет радиационной опасности (в отличие от АЭС)

Недостаток приливных электростанций в том, что они строятся только на берегу морей и океанов, к тому же они развивают не очень большую мощность, да и приливы бывают всего лишь два раза в сутки. И даже они экологически не безопасны. Они нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды и тем самым – условия жизни морской флоры и фауны. Влияют они и на климат, поскольку меняют энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

СЛАЙД №24

Итак, мы рассмотрели различные типы электростанций, принцип их действия, достоинства и недостатки.

Электроэнергию производят сегодня в основном на электростанциях трёх типов: тепловых, атомных и гидроэлектростанциях.

СЛАЙД №25

Эта диаграмма показывает доли различных типов электростанций в производстве электроэнергии в нашей стране. Лидирует тепловая энергетика (более66%), на альтернативную энергетику приходится около 4% вырабатываемой электроэнергии. Электроэнергия в основном производится вблизи источников топлива или гидроресурсов, в то время как ее потребители находятся повсеместно. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

СЛАЙД №26

Передача электрической энергии:

Выработать электроэнергию – это полдела. Ведь еще нужно быстро и экономично передать потребителям и в соответствии с нуждами разумно распределить между ними. Когда говорят о передаче электроэнергии, то имеют в виду передачу больших мощностей на большие расстояния. Такая передача должна осуществляться с очень малыми потерями, т.е. высоким кпд, иначе она будет нерентабельна. Приведу один пример. Почти на 1000 км передается электроэнергия с потерями 7-8 %.

Эффективность передачи электроэнергии достигается применением высоких напряжений. Напряжение на линии передачи приходится делать тем выше, чем большее расстояние, на которое должна передаваться электроэнергия. Рассмотрим принципиальную схему передачи электроэнергии от генератора к потребителю. Обычно генераторы переменного тока на электростанциях вырабатывают напряжение, не превышающее 20 кВ, так как при более высоких напряжениях резко возрастает возможность электрического пробоя изоляции в обмотке и в других частях генератора.

Для сохранения передаваемой мощности напряжение в ЛЭП должно быть максимальным, поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Однако напряжение в линии электропередачи ограничено: при слишком высоком напряжении между проводами возникают разряды, приводящие к потерям энергии. Линии передач переменного тока строят на напряжение 220, 330, 500 и 750 кВт.

Для использования электроэнергии на промышленных предприятиях требуется значительное снижение напряжения, осуществляемое с помощью понижающих трансформаторов. Дальнейшее снижение напряжения до величины порядка 6 -12кВ необходимо для электрораспределения по местным сетям, т.е. по тем проводам, которые мы видим на окраинах наших городов. Менее мощные трансформаторы снижают напряжение до 380 — 220 В (напряжение, используемое большинством индивидуальных потребителей).

Могущество энергетического хозяйства страны зависит от его единства. Некоторые электростанции не могут работать равномерно: гидростанции – из-за спада воды, ветростанции – из-за изменения скорости ветра, приливные – из-за периодичности приливов и отливов, гелиостанции не действуют ночью. Потребность в электроэнергии значительно колеблется в течение суток и зависит от времени года, а электростанции не могут вырабатывать энергию про запас. Именно поэтому, для того чтобы надежно и экономически выгодно обеспечивать всех потребителей электроэнергии, нужно объединять станции в единую систему; только в этих условиях они будут взаимно помогать друг другу.

Электроэнергия занимает существенное место в статье расходов каждой семьи. Ее эффективное использование позволит значительно снизить издержки. Все чаще в наших квартирах «прописываются» компьютеры, посудомоечные машины, кухонные комбайны. Поэтому и плата за электроэнергию весьма значительна. Возросшее энергопотребление приводит к дополнительному потреблению невозобновляемых природных ресурсов: уголь, нефть, газ. При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается углекислый газ, что приводит к пагубным климатическим изменениям. Экономия электричества позволяет сократить потребление природных ресурсов, а значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

СЛАЙД № 27

Четыре ступени энергосбережения

• Не забывайте выключать свет.

• Использовать энергосберегающие лампочки и бытовую технику класса А.

• Хорошо утеплять окна и двери.

• Установить регуляторы подачи тепла (батареи с вентилем).

СЛАЙД №28

Энергетика Курской области.

Курская область – энергоизбыточный регион. Около 80% вырабатываемой энергии подаётся за пределы области в другие регионы России и СНГ.

В нашем регионе основным производителем электроэнергии является Курская атомная стация, расположенная в 40 км юго-западнее Курска на левом берегу реки Сейма. На АЭС эксплуатируется 4 энергоблока, мощностью 1000МВт каждый.

Электроэнергия, вырабатываемая на АЭС, активно подпитывает крупнейшую энергосистему центральной России. Основной потребитель – энергосистема «Центр», которая охватывает 19 областей. Доля Курской атомной станции в установленной мощности всех электростанций Черноземья составляет 52%.

В настоящее время энергоснабжение Курской области обеспечивают 5 подстанций классом напряжения 330 кВ общей установленной мощностью 3141,38 МВт, а также 18 линий электропередачи классом напряжения 110 – 750 кВ и протяжённостью 1040 км.

Главным потребителем энергии является промышленность. На территории области одно из самых энергоёмких предприятий чёрной металлургии ОАО «Михайловский ГОК», а также крупные предприятия химической и нефтяной промышленности. Из предприятий машиностроения и металлургии наиболее крупными являются акционерные общества «Курский завод «Аккумулятор», «Прибор». «Электроагрегат», «Электроаппарат». Большая часть используемой энергии превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электрическими двигателями. Они удобны, компактны, допускают возможность автоматизации производства. Около трети электроэнергии, используется для технологических целей: электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и др. Крупным потребителем является также транспорт.

В рамках программы реновации основных фондов Федеральная сетевая компания приступила к комплексной защите и техническому перевооружению подстанции 330 кВ Садовая, обеспечивающей электроэнергией коммунальные и жилые районы северо – западной и северной части Курска, а также крупных промышленных потребителей, в числе которых ООО «Курский завод «Аккумулятор», ЗАО «Кускрезинотехника», ОАО «Прибор», и др.

СЛАЙД №29

Перспективы развития производства электроэнергии.

При современном состоянии электроэнергетики запасов угля хватит на 300 – 400 лет, запасов газа и нефти – на несколько десятков лет, урана – на несколько сотен лет. Поэтому во всём мире учёные активно ищут новые источники энергии. Сегодня российские энергетики раскрыли подробности одного из самых амбициозных проектов последних лет. Они готовят к запуску первую в стране сверхпроводниковую, то есть имеющую нулевое сопротивление электролинию. Её длине пока не впечатляет – всего 200 метров. Это будет внутренний кабель на одной из московских подстанций. Но сама технология настолько революционна, что может привести к значительному понижению цен на электричество.

СЛАЙД №30

В обычном, теплом состоянии все проводники имеют электрическое сопротивление. Упрощая, можно сказать, что бежать электронам мешают колеблющиеся в разные стороны атомы. Но при сильном охлаждении они замирают на месте, и электрический ток течет безо всяких преград. Одновременно сверхпроводник начинает выталкивать из себя магнитное поле, заставляя, например, летать помещенный над ним магнитик. По этому принципу уже работают поезда на магнитной подушке и некоторые медицинские приборы.

Но теперь ученые хотят сэкономить миру миллиарды, применив сверхпроводники в передаче электроэнергии и ликвидировав нынешние огромные потери. Главная проблема — чтобы быть сверхпроводящим, такой кабель должен быть заморожен на всем протяжении. Задачу, кажется, решили в МАИ, применив космические технологии.
Температура в районе минус 200 — это еще большое достижение, теплынь по физическим меркам. Когда сверхпроводимость только открыли, 100 лет назад, охлаждать приходилось почти до минус 270. Ни о какой выгоде не могло быть и речи. Теперь все иначе. Новые керамические материалы проявляют сверхпроводимость всего при минус 196 — температуре жидкого азота, получение которого давно поставлено на поток. Сам проводник, правда, пришлось заказывать в Японии — у нас такие кристаллы пока не делают.

Но все остальное сделали свое, и уже в следующем году первая реальная сверхпроводящая линия длиной 200 метров заработает на подстанции в московском районе с электрическим названием Динамо. Если новинка покажет эффективность, то появится повсюду, и тогда, возможно, за счет ликвидации потерь удастся снизить стоимость электроэнергии в масштабах всей страны.

А еще в МАИ уже испытывают систему, которую в Америке назвали супермагистралью будущего — там тоже ведут подобные разработки. Сверхпроводник окружают трубой с жидким водородом, и сравнительно тонкий кабель оказывается способен передавать 5 гигаватт — это мощность Саяно-Шушенской ГЭС. Плюс транспортировка водорода… Видимо, такая штука в XXII веке заменит сразу линию электропередачи, газо- и нефтепровод.

Но до этого еще далеко, опыты займут не один год. Пока же будут внедрять то, что уже почти можно назвать обычными сверхпроводниками — они уже почти стали нашей повседневностью.

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ НА ВИДЕО

Может быть, в недалёком будущем во внедрении этого проекта в жизнь примет участие и кто-нибудь из наших выпускников, выбравших для себя профессию энергетика.

Мы хотим предложить вам познакомиться с ещё одной уникальной разработкой российских учёных. Посмотрите видеоролик «Энергетика будущего».

Итак, мы сегодня рассмотрели важнейшую тему — энергетика настоящего и будущего. Урок хочется закончить словами: «НАМ НЕОБЫКНОВЕННО ПОВЕЗЛО, ЧТО МЫ ЖИВЁМ В ВЕК, КОГДА ЕЩЁ МОЖНО ДЕЛАТЬ ОТКРЫТИЯ».

Цели:

1) Создание обучающимися 11А класса, через системный подход к изучению темы «Электромагнитные колебания», своего видения темы конференции «Производство, передача и использование электрической энергии».

2) Формирование ключевых навыков, ключевых компетенций, то есть универсальных способов деятельности, применимых в различных ситуациях.

Моя позиция как учителя при подготовке к уроку изменилась: из носителя готовых знаний я стала организатором познавательной и исследовательской деятельности обучающихся. Сообщила тему, цели, задачи и план конференции обучающимся 11А класса. А они начали действовать со знанием дела – комплексно, организовали активную познавательную деятельность на основе совместного труда, сотрудничества учащихся в процессе общения, коммуникации, изучали научно-популярную литературу ,сайты Интернета, готовили презентацию.

Творческие способности не только проявляются в деятельности, но и «создаются» деятельностью – выполненный продукт – презентация.

Знания, полученные обучающимися, ориентированы на практику. Основная цель деятельности учителя достигнута – на пороге школы выпускники, усвоившие определенные научные знания и овладевшие необходимой информацией по проблемам производства, применения и использования электрической энергии в настоящее время.

В ходе урока обучающиеся смогли реализовать свои способности и возможности. При этом расширился спектр личностного выбора учащихся, сформировалось умение работать в группе, получила развитие позитивная «Я – концепция», т.к. каждый внес вклад в общее дело. Каждый получил возможность пережить радость достижения цели, осознать свой интеллектуальный потенциал, поверить в себя.

Конспект учебного занятия по теме «Производство, передача и использование электрической энергии»

Методическая разработка учебного занятия

по дисциплине «Физика»

Тема:

«Производство, передача и использование электрической энергии»

Подготовила преподаватель физики:

Шилова Тамара Ивановна

Студенты 1курса.

Специальность: «Механизация сельского хозяйства»

Борисовка, 2016г.

Эпиграф: «Энергия – хлеб промышленности»

(народное высказывание)

Урок – мозаика

Тема: Производство, передача и использование электрической энергии

Цели урока: 1)Сформулировать представление о производстве и

использовании электрической энергии.

2) Развивать навыки самостоятельности в чтении диаграмм,

умение проводить сравнения, находить общие и

отличительные черты, выделять главное при рассмотрении

различных типов электростанций

3) Воспитывать патриотические чувства.

Задачи урока: 1) Рассмотреть способы передачи, использование и значение

электрической энергии для развития и благополучия страны.

2) Познакомить студентов с типами электростанций, с

производством и применениями электрической энергии в

народном хозяйстве, с развитием и перспективами

производства электроэнергии на основе документальных

материалов.

3) Рассмотреть вопрос эффективного использования

электроэнергии

Тип урока: комбинированный урок

Методы урока: урок – мозаика, тест, сообщения студентов, кроссворд, презентация слайдов с помощью медиапроектора.

Оборудование: компьютер, мультимедиапроектор, компьютерная презентация, указка

Литература:

1. Физика (для нетехнических специальностей) Издательство «Мастерство»2002год.

2. Энциклопедия для детей. М.Аксенова. Издательский центр «Аванта +» 2004 год.

3. Справочник по физике О.Кабардин издательство «Квант»– 2005 год

4. Журнал «Физика в школе» № 1 – 2006 год.

5. Физика А.П. Рымкевич издательство «Дрофа» -2008год

Ход урока

I Организационный момент

Проверить готовность студентов к уроку, количество присутствующих и отсутствующих студентов.

II Повторение изученного материала

— Повторим изученный материал по теме «Генераторы тока. Трансформатор» в ходе теста – дополнения.

(слайд №1)

Тест по теме:

Генераторы переменного тока. Трансформаторы.

Вариант 1

1.В генераторе электрического тока…

А. электромагнитная энергия преобразуется во внутреннюю энергию;

Б. внутренняя энергия преобразуется в электромагнитную энергию;

В. потенциальная энергия преобразуется в электромагнитную энергию;

Г. механическая энергия преобразуется в электромагнитную энергию;

2. Какое из перечисленных устройств предназначено для преобразования электрической энергии в световую?

А. электрическая лебедка;

Б. холодильник;

В. лампа накаливания;

Г. электрическая плита.

3. Трансформатор был изобретен русским ученым …

А. в 1878г. П.Н. Яблочковым;

Б. в 1891г. М.О. Доливо-Добровольским;

В. в 1834г. Б.С. Якоби;

Г. в 1895г. А.С. Поповым.

4. Работа трансформатора основана на явлении…

А. передачи электрического тока;

Б. электромагнитной индукции;

В. потока магнитной индукции;

Г. вихревого электрического поля.

5. КПД трансформатора составляет…

А. 35-44 %;

Б. 98-99,5 %;

В. 40-60 %;

Г. 54,5-70 %.

Вариант 2

1.Мощность в первичной цепи при нагрузке трансформатора приблизительно равна…

А. мощности во вторичной цепи;

Б. электродвижущей силе в одном витке;

В. числу витков во вторичной обмотке трансформатора;

Г. силе тока во вторичной цепи.

2. Какое из перечисленных устройств, не имеющее колебательного контура?

А. генератор незатухающих колебаний;

Б. первичная цепь бобины;

В. генератор переменного тока;

Г. емкостный влагомер.

3. Генератор трехфазного тока был изобретен русским ученым…

А. в 1878г. П.Н. Яблочковым

Б. в 1891г. М.О. Доливо-Добровольским

В. в 1834г. Б.С. Якоби

Г. в 1895г. А.С. Поповым

4. Первичная обмотка трансформатора служит для преобразования…

А. постоянного тока

Б. электрического тока

В. потока магнитной индукции

Г. переменного тока

5. Коэффициент трансформации К=…

А. n₂ / n₁

Б. E / U

В. n₁ / n₂

Г. n₁× n₂

Взаимопроверка.

(Студенты меняются тетрадями)

Эталоны ответов:

Вариант 1: (слайд №2)

III Сообщение темы и цели урока (слайд №3)

Сегодня мы с вами сложим мозаику урока по теме: «Производство, передача и использование электрической энергии»

(слайд №4).

Задачи урока

• Рассмотреть способы передачи, использования и значение электрической энергии для развития и благополучия страны.

• Познакомиться с типами электростанций, производством и применением электрической энергии в народном хозяйстве.

Эпиграфом урока послужит народное высказывание «Энергия – хлеб промышленности».

Изучение нового материала.

1.Вступительное слово учителя

– В наше время уровень производства и потребления энергии – один из важнейших показателей развития производительных сил общества.

Ведущую роль при этом играет электроэнергия – самая универсальная и удобная для использования форма энергии. Если потребление энергии в мире увеличивается в два раза, примерно за 25 лет, то увеличение потребления электроэнергии в два раза происходит в среднем за 10 лет.

Это означает, что все больше и больше процессов, связанных с расходованием энергоресурсов переводится на электроэнергию.

2. Производство электроэнергии.

Диаграмма «Производство электроэнергии в России» (слайд №5)

— Обратите внимание на диаграмму роста производства электроэнергии в нашей стране. Сравните эти цифры с теми, которые показывают производство электроэнергии с СССР в 1980 году и в современной России 2008 года. Производство электроэнергии за этот период времени возросло на 2856 млрд кВ∙ч. Это означает, что производство электроэнергии с каждым годом увеличивалось от 16 до 20% вырабатываемой электростанциями электроэнергии.

— А сейчас вы прослушаете сообщения, которые были заранее предложены подготовить к сегодняшнему уроку студентам из вашей группы по теме: «Производство электроэнергии в России». Темы сообщений представлены на доске. Наша задача с вами внимательно слушать и делать краткий конспект в рабочих тетрадях по физике, что послужит вам пособием для разгадывания кроссворда на будущем этапе урока.

(Темы сообщений написаны на доске)

I. Производство электроэнергии.

1. Тепловые электростанции (2 мин.)

2. Гидроэлектростанции (1 мин.)

3. Атомные электростанции (1 мин.)

4. Электростанции на нетрадиционных видах топлива (2 мин.)

— Сейчас мы переходим к рассмотрению первого вопроса урока.

О тепловых электростанциях вы узнаете из сообщения Качалова Евгения

(слайд №6 Северная ТЭС в Москве; простейшая турбина)

1. Тепловые электростанции.

Котлотурбинный зал Северной

ТЭЦ в Москве

На тепловых электростанциях источником энергии служит топливо: уголь, газ, нефть, горючие сланцы. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. КПД ТЭС достигает 40%. Превращение энергии представлено на схеме.

(слайд №7 Тепловые электростанции. Схема превращения энергии)

В нашей стране тепловые электростанции дают от 40% до 68% электроэнергии и снабжают электроэнергией и теплом несколько сот городов и сел.

Преподаватель:

— А теперь рассмотрим производство электроэнергии гидроэлектростанциями, о которых вам расскажет…

2. Гидроэлектростанции.

(слайд №8 «Волжанская ГЭС в разрезе. Генераторы Братской ГЭС».)

На гидроэлектростанциях используется для вращения роторов генераторов потенциальная энергия воды. Роторы электрических генераторов приводятся во вращение гидравлическими турбинами. Мощность станции зависит от создаваемой плотиной разности уровней воды (напор) и от массы воды, проходящей через турбину в секунду.

(слайд №9. Гидроэлектростанция. Схема превращения энергии.)

По этой схеме построены: (слайд №10 Красноярская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС.)

Красноярская ГЭС, Саяно-Шушенская ГЭС, Братская ГЭС, ДнепроГЭС, Волжская ГЭС и др. Гидроэлектростанции дают нашей стране около 20% всей вырабатываемой электроэнергии. Гидроэлектростанции имеют немало преимуществ перед тепловыми и атомными. Гидроэлектростанции не нуждаются в топливе и поэтому вырабатывают более дешевую электроэнергию. Их энергетические ресурсы огромны.

— А теперь у нас по плану стоит третий вопрос – производство электроэнергии атомных электростанций. Об атомных электростанциях слово предоставляется…

3. Атомные электростанции.

(слайд №11 Курская АЭС – общий вид. Атомный реактор.)

Значительную роль в энергетике играют атомные электростанции. Управляемая реакция идет в атомном реакторе. Источником энергии атомной электростанции служат ядра тяжелых элементов – урана и плутония. Атомные электростанции не потребляют атмосферный кислород и не засоряют среду золой и продуктами сгорания. В настоящее время АЭС нашей стране дают от 10-19% электроэнергии. Это прежде всего Курская АЭС, Белоярская АЭС мощностью 600 МВт. и Чернобыльская АЭС мощностью 800 МВт. Ученые считают, что практически неисчерпаемыми и наиболее перспективными источниками энергии на Земле являются атомная и солнечная энергия. Поэтому задача нашей страны все больше строить атомных электростанций. Но мы знаем на примере Чернобыльской АЭС, что аварии на таких электростанциях могут привести к глобальным экологическим катастрофам.

Преподаватель:

— Вашему вниманию предоставлена диаграмма, отображающая выработку электроэнергии в РФ.

— Тепловые электростанции за год вырабатывают 68,4%, гидроэлектростанции – 12,5%, атомные – 19,1%. Итого электростанциями за год вырабатывается приблизительно 828 млрд. кВт ∙ ч электроэнергии.

(слайд №12)

— А теперь переходим к рассмотрению вопроса производства электроэнергии электростанциями на нетрадиционных видах топлива. В этом нас просветит…

4. Электростанции на нетрадиционных видах топлива.

(слайд №13 Солнечная электростанция)

В природе запасы энергии огромны. Ее несут солнечные лучи, ветры и движущиеся массы воды. За долгую историю энергетики накопилось много технических средств и способов добывания энергии и преобразования ее в иные нетрадиционные виды топлива. Одна из которых это солнечная электростанция, преобразователи которой солнечную энергию преобразуют в электрическую. Энергии Солнца должно хватить на производство

11000 кВт · ч. Электроэнергии в год.

(слайд №14 «Ветроэлектростанции»)

Энергия ветра очень велика. Ее запасы в мире, по оценке Всемирной метеорологической организации, составляют 170 тр кВт · ч. в год. Эту энергию можно получить, не загрязняя окружающую среду с помощью современной ветроэлектростанции, которая построена в Тверской области. Ветряная установка мощностью 600 кВт. Преобразует энергию ветра в электрическую. Такие станции дают стране 10% своей электроэнергии.

(слайд №15 Паужетская геоТЭС. Гейзер)

Геотермальные электростанции.

Была построена на юге Камчатки

В странах, где термальные воды подходит близко к поверхности, сооружают геотермальные электростанции (геоТЭС). Они преобразуют тепловую энергию подземных источников в электрическую. В России первая Паужетская геоТЭС была построена в 1966 году на юге Камчатки, в районе вулканов, мощность ее составила 11 МВт.

(слайд №16 Гидроэлектростанция на Гольфстриме)

Учеными и инженерами нашей страны разработаны проекты первой в мире океанской гидроэлектростанции на Гольфстриме.

(слайд №17 Проект водородной электростанции)

В проекте человечества энергетическое будущее принадлежит созданию водородных электростанций. Источником энергии будет служить водород, который заменит ископаемые топлива нефти, угля, газа и т.д.

Таким образом, все вместе электростанции с нетрадиционными способами производства электроэнергии могли бы вырабатывать за год в среднем около 30% экологически чистой энергии.

3. Передача электроэнергии

Преподаватель: Потребители электроэнергии имеются повсюду: промышленные предприятия, транспорт, освещение жилищ, бытовые электроприборы и др. Производится же она в сравнительно немногих местах, близких к источникам топлива и гидроресурсов. Электроэнергию не удается консервировать в больших масштабах. Она должна быть потреблена сразу же после получения. Поэтому возникает необходимость в передаче электроэнергии на большие расстояния.

(слайд № Схема передачи и распределения электроэнергии)

Вашему вниманию предоставляется схема передачи и распределения электроэнергии.

Генераторы переменного тока строят на напряжении, не превышающем 10-20 кВт. Так как передача энергии связана с заметными потерями на нагревание провода линий электропередачи (ЛЭП), то для передаваемой мощности нужно повысить напряжение в линии передачи. Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее использовать более высокое напряжение. Поэтому на крупных электростанциях ставят трансформаторы, которые увеличивают напряжение в линии во столько раз, во сколько уменьшают силу тока. На схеме видно, что повышающий транзистор подает на ЛЭП U=400-900 кВ., но для использования на промышленных предприятиях, транспорте, в быту необходимо понижение напряжения. Это делается с помощью понижающего транзистора, подает на ЛЭП U=35-6 кВ. понижение напряжения трансформаторами происходит в несколько этапов. На I этапе 6 кВ поступает на понижающий транзистор к потребителю с U=380 В.

На II этапе 6 кВ. трансформатор преобразует U=220 В. На осветление сети домов, III этап 6 кВ. преобр. на U=660 В. к потребителю железнодорожного транспорта. Передача энергии на большие расстояния с малыми потерями до большого города или промышленного центра является в настоящее время сложной научно – технической проблемой.

4. Использование электроэнергии.

Преподаватель

— Современная цивилизация немыслима без широкого использования электрической энергии в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве и бытового потребления. Сегодняшнюю жизнь мы не представляем без электричества.

(темы сообщений записаны на доске)

Использование электроэнергии:

1. В промышленности

2. В транспорте

3. Для бытовых нужд

4. Для технических целей

5. В сельском хозяйстве

— А сейчас мы с вами рассмотрим примеры использования электроэнергии для различных целей и нужд потребления. А вы будьте внимательными и ведите запись в тетрадях согласно плану.

— о использовании электроэнергии в промышленности вам расскажет…

1. Использование электроэнергии в промышленности.

(слайд №19 Костумской и Новолипецкий металлургический комбинат).

Г

Нефтеперегонный завод.

лавным потребителем электроэнергии является промышленность, на долю которой приходится около 70% производимой электроэнергии. Потребляют электроэнергию в больших количествах комбинаты, заводы и доменные печи, например, Костумской горно-обогатительный и Новолипецкий металлургический комбинаты, Нефтеперегонный завод.

К примеру, в Белгородской области – г. Старый Оскол Лебединский ГОК, завод металлоконструкций «Борисовский ЗММК»

Завод БЗМК
п. Борисовка

и др., а также текстильные заводы и фабрики легкой промышленности.

Преподаватель

— Об использовании электроэнергии на транспорте вам расскажет …

2. Использование электроэнергии на транспорте.

Крупным потребителем является также транспорт. Все большее количество железнодорожных линий переводится на электрическую тягу (слайд №23 Электровозы).

Использование электроэнергии на транспорте.

Магистральный электровоз

переменного тока

К ним относятся магистральные электровозы переменного тока, напряжение контактной сети от 3000 до 25000 В.

электропоезда, скоростные электрички «экспресс», подземный городской транспорт (слайд № Метропоезд «Яуза»),

к которому относятся метропоезда (слайд №24),

а также троллейбусы и трамваи (слайд №25).

Электроэнергией питаются электрические лифты (слайд №26 Лифт),

эскалаторы (слайд №27), которые используются в торговых центрах, метро и др.

Преподаватель

— Электрическое освещение и разнообразные электрические приборы прочно вошли в наш быт. Об использовании электроэнергии для бытовых нужд вам расскажет…

5. Использование электроэнергии для бытовых нужд.

(слайд №28 «Современный дом»)

Почти все деревни и села получают электроэнергию от государственных электростанций для производственных и бытовых нужд. Современный дом оснащен всевозможными электрическими устройствами, которые потребляют электроэнергию: электрические водонагреватели, освещение, холодильник, электроплита (слайд №29 «Бытовые приборы»),

микроволновая печь, электрочайник, кухонный комбайн, стиральная машина, телевизор и радиоаппаратура, компьютер и др.

Преподаватель

— Электричество прочно вошло в нашу жизнь. Использование электроэнергии для технических целей вы узнаете из сообщения …

6. Использование электроэнергии для технических целей

(слайд №30 сканир. «Получение серебра методом электролиза и переработки золотосодержащего концентрата»)

Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью, используется для технических целей – получение серебра методом электролиза, переработка золотосодержащего концентрата электрический нагрев и плавление металлов (слайд №31), горячая обработка металлов, электросварка.

Преподаватель

— В настоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, ни одного предприятия, которое не потребляло бы электроэнергию.

Об использовании электроэнергии с сельском хозяйстве вам расскажет…

5. Использование электроэнергии в сельском хозяйстве. (слайд №32)

Электроэнергия широко применяется с сельском хозяйстве. Электричество помогает с/х добиться высоких урожаев. В результате труд работников села с каждым годом облегчается, экономит рабочую силу и в конечном счете повышает производительность труда. В период уборки зерновых культур, электрическим током приводит в движение сортировки, сложные молотилки, различные транспортеры и зернопульты, погрузчики зерна, вентиляторы (слайд №33 «Свинокомплекс»)

В настоящее время в Белгородской области и в нашем районе построены автоматизированные комплексы свинарников, молочных ферм, птичники. Например, действует автоматизированный свинокомплекс в селе Стригуны: приготовление и раздача кормов, водопой, уборка навоза, мойка животных и полов производится машинками и механизмами, которые потребляют электроэнергию мощностью 2400 кВт.

(слайд №34)

Преподаватель

— Таким образом мы сложили мозаику изучения нового материала.

V Закрепление изученного материала

1.Кроссворд (слайд №35) ,

— А теперь закрепим изученный материал в ходе кроссворда

2. Самопроверка

— Учащиеся сами себе выставляют оценки за разгадывание кроссворда.

ОТВЕТЫ:

VI Подведение итога урока

1) Выставление оценок за работу на уроке

2) Домашнее задание

§39; §40; §41 стр. 109-114. Упр. 5 №7 (решения см. на стр. 21 –методическое пособие), составить тесты по изученной теме.

VII Рефлексия урока

1. Что нового вы узнали на этом уроке?

2. Чему вы научились?

3. Что произвело на вас наибольшее впечатление?

— И в заключении урока хочу прочитать стихотворение В. Шефера о русских ученых изобретателях, которые внесли большой вклад в создание электрооборудования, необходимого для передачи и использования электроэнергии:

Летят года, за годом год.

Наука движется вперед.

Проводит опыты свои

От ночи темной до зари

Лодыгин, Яблоков, Петров.

Всегда сказать свое слово

Наука русская готова!

Свой след оставили они

На Земле могучей и обильной Руси.

Гордится ими вся страна

И помнит мир те имена!

(В. Шефер)