Способы накопления энергии технология 8 класс

Урок 1
Производство, преобразование, распределение, накопление и передача энергии как технология

Раздел. Технологии в энергетике.

Тема урока. Производство, преобразование, распределение, накопление и передача энергии как технология.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с технологией производства, преобразования, распределения, накопления и передачи энергии; научить школьников характеризовать актуальные и перспективные технологии в области энергетики, профессии в сфере энергетики, энергетику региона проживания.

Технологии в энергетике
§1. Производство, преобразование, распределение, накопление и передача энергии как технология

Энергия — это единая мера различных форм движения и взаимодействия материи. Энергия может быть механической, тепловой, гидравлической, химической, ядерной, электромагнитной и др. Источники энергии делят на два типа: невозобновляемые (газ, нефть, уголь, ядерное топливо и др.) и возобновляемые (солнце, ветер, реки, морские приливы).

Энергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, заключающаяся в использовании различных технологий для преобразования, распределения и использования всех видов энергетических ресурсов. Чаще всего целью энергетики является преобразование природной энергии в какую-либо другую, например в тепловую (теплоэнергетика) или электрическую (электроэнергетика).

Этот процесс состоит из нескольких стадий:

• получение энергетических ресурсов, например добыча угля, нефти и др. (рис. 1, а);

• передача ресурсов к энергетическим установкам, например доставка газа, угля на тепловую электростанцию (рис. 1,б);

• преобразование па электростанции энергии угля в тепловую и электрическую энергию (машины по преобразованию какой-либо энергии в электрическую называют генераторами) (рис. 1, в);

• передача полученной электроэнергии потребителям, например по линиям электропередачи (рис. 1, г, д).

Перечислим технологии, применяемые в данном процессе.

Для добычи угля используют две основные технологии: если угольные пласты залегают неглубоко, то уголь добывают открытым способом с помощью экскаваторов, если глубоко — то шахтным способом.

Погрузку, доставку и разгрузку угля (и другого сырья) на теплоэлектростанцию (ТЭС) осуществляют с помощью транспортных и подъёмно-транспортных технологий.

На ТЭС применяют технологию преобразования энергии сожжённого угля в тепловую энергию (путём превращения воды в пар при нагреве её в большой ёмкости) и технологию вращения турбины генератора посредством струи пара, направленной па лопасти турбины, связанной с ротором генератора. Далее реализуется технология преобразования механической энергии вращающегося ротора генератора в электрическую энергию, вырабатываемую этим генератором.

Для передачи электроэнергии от ТЭС и распределения её потребителям применяют технологии повышения напряжения (с помощью повышающих трансформаторов), перемещения её по линиям электропередачи (ЛЭП) и понижения высокого напряжения, передаваемого по ЛЭП (с помощью понижающих трансформаторов), до применяемого в быту и на промышленных предприятиях напряжения 220—380 вольт (В).

При передаче по ЛЭП возникают потери электроэнергии в окружающее пространство, поэтому для их снижения по проводам ЛЭП передают очень высокое напряжение 100 000—500 000 В.

Кроме теплоэнергетики и электроэнергетики, существуют также гидроэнергетика и ядерная энергетика.

Гидроэнергетика — это область хозяйственно-экономической деятельности человека, заключающаяся в использовании технологии преобразования энергии водного потока в электрическую энергию, например па гидроэлектростанциях (ГЭС) (рис. 2).

Ядерная энергетика — это отрасль энергетики, занимающаяся производством электрической и тепловой энергии с помощью ядерной энергии на атомных электростанциях (АЭС) (рис. 3).

В настоящее время в России тепловые электростанции вырабатывают примерно 68 % всей электроэнергии, а ГЭС и АЭС — 16 %. Наряду с несомненной пользой для людей эти электростанции наносят вред окружающей природе за счёт ухудшения природных ландшафтов, вредных выбросов в атмосферу, загрязнения рек и земель, миграции животных и птиц и др.

Кроме ТЭС, ГЭС и АЭС, для производства электроэнергии сегодня применяют другие (альтернативные) источники: мини-электростанции на солнечных батареях, ветряные, геотермальные (использующие внутреннее тепло Земли), приливные (применяющие силу морских приливов) (рис. 4) и др.

Комплекс мероприятий, направленных на экономное расходование энергетических ресурсов, называют энергосбережением. В 6 классе вы уже ознакомились с основными направлениями энергосбережения в зданиях: экономией электроэнергии, устранением тепловых потерь в помещениях, экономией воды, газа и др.

Расход электроэнергии в квартире или доме фиксируют с помощью счётчика электроэнергии (электросчётчика), который показывает объём потреблённой электроэнергии в киловатт-часах (кВт / ч). Разность показаний счётчика, замеренных (например, 20-го числа) в текущем (Э₂) и прошедшем (Э₁) месяцах, умноженная па тариф t (стоимость в рублях 1 кВт — ч электроэнергии), показывает величину затрат Э в рублях за этот период:

Э = (Э₂ — Э₁) ∙ t.

Знакомимся с профессиями

Оператор ТЭС — специалист, обслуживающий котельное оборудование на тепловых электрических станциях, контролирующий работу тепловой автоматики и контрольно-измерительных приборов в котельном цехе и работу электрооборудования в турбинном цехе. Он определяет причины неисправностей и отказов работы оборудования и выполняет необходимые ремонтные работы.

Запоминаем опорные понятия

Энергия, энергетика, теплоэнергетика, электроэнергетика, гидроэнергетика, ядерная энергетика, генератор, электросчётчик.

Самостоятельная работа

Изучение работы домашнего электросчётчика (все работы проводятся под контролем родителей!)

1. Запишите показания счётчика (Э₁) вечером того дня, когда был урок технологии.

2. Запишите показания счётчика (Э₂) вечером следующего дня.

3. Подсчитайте величину затрат в рублях на электроэнергию за исследованный период по формуле: Э = (Э₂ — Э₁) ∙ t (уточните тариф на электроэнергию (t) у родителей).

4. Продумайте возможные мероприятия энергосбережения в вашем доме и примените их в течение следующих суток.

5. Определите с помощью электросчётчика, на сколько уменьшились затраты вашей семьи в результате мероприятий по энергосбережению.

Самостоятельная работа

Подготовка к образовательному путешествию (экскурсии) «Энергетика нашего региона»

Узнайте, выполнив поиск в Интернете и других источниках информации, каково производство и потребление энергии в городе (регионе) вашего проживания. Выберите предприятие для изучения применяемых на нём технологий производства, преобразования, распределения или передачи энергии. Сохраните информацию в форме описания, фотографии и др.

Проверяем свои знания

1. Что такое энергия?

2. Чем отличается теплоэнергетика от электроэнергетики?

3. Какую энергию превращают гидроэлектростанции в электроэнергию?

Источник

Урок 2
Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии

Раздел. Технологии в энергетике.

Тема урока. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии.

Тип урока: комбинированный.

Цели урока: организовать деятельность обучающихся по ознакомлению с типами электрических сетей, приёмниками электрической энергии, устройствами для накопления энергии; научить обучающихся собирать электрические цепи по электрической схеме.

Технологии в энергетике
§2. Электрическая сеть. Приёмники электрической энергии. Устройства для накопления энергии

Электрическая сеть — совокупность линий электропередачи и специального электрооборудования, предназначенная для передачи и распределения электроэнергии.

Различают следующие типы электрических сетей:

— магистральная, связывающая отдельные регионы и страны;

— региональная, обслуживающая большие города, районы, крупные предприятия и др.;

— районная, питающая электроэнергией районные города, отдельные посёлки, транспортные узлы;

— внутренняя, распределяющая электроэнергию на небольшом пространстве: в городских кварталах, на небольших предприятиях;

— электропроводка — сеть низшего уровня, питающая электроэнергией отдельные здания, цехи предприятий, помещения различного назначения.

Приёмник электрической энергии — это устройство, в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для её использования. На рисунке 5 показаны приёмники электрической энергии бытового назначения.

Для переносных приёмников электроэнергии требуются автономные (независимые от электрической сети) источники энергии. Такими устройствами с накопленной электроэнергией являются гальванические элементы (батарейки), названные по имени изобретателя Луиджи Гальвани, и аккумуляторы (рис. 6).

Гальванические элементы служат определённое время и затем теряют свою энергию — разряжаются и далее не используются.

Аккумуляторы как источники многоразового действия после разрядки подключают к зарядным устройствам для накопления энергии и применяют повторно.

Батарейки и аккумуляторы используют в фонарях, телефонах, часах, калькуляторах, аудиосистемах, компьютерах, игрушках, радиоприёмниках, пультах дистанционного управления, для запуска двигателей машин и др.

Область техники, связанную с получением, распределением, преобразованием и использованием электрической энергии, называют электротехникой.

Электрическая цепь — соединённые проводами источники и приёмники электрической энергии, а также другие электротехнические устройства (электроизмерительные приборы, выключатели, розетки, вилки, предохранители и др.).

Электрические проводники — материалы, проводящие электрический ток: металлы и сплавы (алюминий, медь, сталь, латунь и др.), жидкости (вода, спирт и др.).

Диэлектрики (изоляторы) — материалы, не пропускающие электрический ток: стекло, пластмассы, фарфор, бетон, сухая древесина и др.

Электрическая схема — это изображение электрической цепи с помощью условных обозначений (табл. 1).

Чаще всего применяют два типа электрических схем: принципиальную, представляющую собой графическое изображение элементов в виде условных знаков (рис. 7, а), и монтажную, показывающую реальное расположение элементов относительно друг друга (рис. 7, б).

Таблица 1

Условные обозначения некоторых элементов электрических схем

№ п/п	Название	Обозначение
1	Провод
2	Соединение проводов
3	Пересечение проводов без соединения
4	Гальванический элемент
5	Батарея гальванических элементов
6	Выключатель
7	Выключатель кнопочный
8	Предохранитель
9	Лампа
10	Динамик (громкоговоритель)
11	Микрофон
12	Электродвигатель
13	Геркон (магнитоуправляемый контакт)
14	Фоторезистор (светочувствительный резистор)
15	Светодиод
16	Реостат (переменный резистор)
17	Сенсорная пластина (сенсор)

Правила безопасной работы

1. Для сборки электрических схем использовать гальванические элементы с напряжением 1,5—9 В.

2. При монтаже электрической цепи па столе, кроме учебного конструктора, не должно находиться посторонних предметов.

3. Источники питания включать только после проверки учителем собранной учащимся электрической цепи.

4. Бережно обращаться с деталями электротехнического конструктора.

Практическая работа № 1

Подготовка к образовательному путешествию (экскурсии)

1. Сделайте информационное сообщение о подготовке к экскурсии на предприятие, где применяются технологии производства, преобразования, распределения или передачи энергии (по результатам вашей самостоятельной домашней работы). Сравните результаты вашего поиска информации с результатами одноклассников.

2. Выберите маршрут и составьте в рабочей тетради перечень того, на что надо обратить внимание при исследовании работы выбранного предприятия: вид производственного помещения и используемого энергетического оборудования, применяемые технологии, профессии специалистов, работающих на данном предприятии, и др.

Практическая работа № 2

Сборка простых электрических цепей

1. C помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрические цепи последовательного и параллельного соединения лампы и электродвигателя с вентилятором, схемы которых показаны на рисунке 8.

2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться. При размыкании выключателя лампа погаснет, а вентилятор остановится.

3. Выполнив модификацию одной из схем, показанных на рисунке 8, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой лампу и электродвигатель можно будет включать и выключать независимо друг от друга. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.

Практическая работа № 3

Сборка разветвлённой электрической цепи

1. С помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрическую цепь, содержащую лампу, электродвигатель с вентилятором и геркон (рис. 9).

Примечание: геркон (герметичный контакт) проводит электрический ток, если к нему приложить магнит.

2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться только тогда, когда к геркону будет приложен магнит.

3. Выполнив модификацию схемы, показанной на рисунке 9, соберите с помощью конструктора электрическую цепь, в которой и лампа, и электродвигатель будут включаться только при замыкании контакта в герконе. Решите задачу, рассмотрев возможные альтернативные варианты схем.

Запоминаем опорные понятия

Электрическая сеть, приёмник электрической энергии, гальванический элемент, аккумулятор, электротехника, электрическая цепь, электрическая схема (принципиальная, монтажная), электрический проводник, диэлектрик.

Проверяем свои знания

1. В чём различие между магистральной и внутренней электрическими сетями?

2. Чем аккумулятор отличается от батарейки?

3. Ткань — это электрический проводник или диэлектрик?

Источник