Dane INFORMACYJNE

2. Dane INFORMACYJNE • Nazwa szkoły: • Gimnazjum nr 1 w Chełmży • ID grupy: 96_64_MP_G1 • Opiekun: Jacek Górtowski • Kompetencja: • Matematyczno-Przyrodnicza • Temat projektowy: • MAŁE PSTRYK • Semestr/rok szkolny: • IV/2011/2012

3. Małe pstryk i płynie prąd? Ale skąd on się bierze?

4. Prąd elektryczny to ruch cząstek obdarzonych ładunkiem elektrycznym dodatnim lub ujemnym, który odbywa się pod wpływem pola elektrycznego (przyłożonego napięcia). Płynie on w materiałach, w których te cząstki tzw. nośniki ładunku elektrycznego istnieją. W metalach są to elektrony obdarzone ładunkiem ujemnym. W cieczach są to jony ujemne (aniony) czyli atomy o większej liczbie elektronów niż protonów. W gazach są to jony dodatnie (kationy) czyli atomy o mniejszej liczbie elektronów niż protonów.

5. Za kierunek prądu przyjęto kierunek poruszania się ładunków dodatnich. Popularnie od „plusa” do „minusa” – czyli w stronę przeciwną do kierunku poruszania się elektronów. Kierunek prądu elektrycznego

6. Z przepływem prądu elektrycznego związane są 2 wielkości fizyczne: • natężenie prądu elektrycznego I określa ilość ładunku Q • przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika • w jednostce czasu t. • napięcie elektryczne jest cechą źródła napięcia (np. baterii) • i równe jest pracy, jaką musi ono wykonać aby przesunąć • przez obwód ładunek jednostkowy

7. Natężenie prądu elektrycznego mierzymy przy pomocy amperomierza. Do obwodu podłączamy go zawsze szeregowo. Jednostką natężenia prądu elektrycznego jest Amper [A] I

8. Napięcie prądu elektrycznego mierzymy przy pomocy woltomierza. Do obwodu podłączamy go zawsze równolegle. Jednostką napięcia jest Volt [V]

9. Warunkiem przepływu prądu elektrycznego jest zamknięty obwód elektryczny. Jednak nie wszystkie materiały dobrze przewodzą prąd elektryczny. Wyróżniamy wśród nich • przewodniki bardzo dobrze przewodzą prąd elektryczny • np. metale • półprzewodnikiprzewodzą prąd w określonych warunkach • np. krzem, german • izolatory nie przewodzą prądu elektrycznego • np. szkło, tworzywa sztuczne, drewno

10. Przepływ prądu elektrycznego utrudniają drgania jonów sieci krystalicznej, z których jest zbudowany przewodnik. To z nimi zderzają się nośniki ładunku elektrycznego. Te zaburzenia stanowią opór elektryczny, kolejną wielkość fizyczną charakteryzującą prąd elektryczny. Zależy on od długości przewodnika, jego przekroju i rodzaju materiału, z którego jest zrobiony przewodnik. Jednostką jest Ohm [] ς- pór właściwy, cecha własna przewodnika l – długość przewodnika s – przekrój poprzeczny przewodnika

11. Ze wzoru 1. wynika, że im dłuższy przewodnik opór jest większy R mały R duży 1. wynika, że im przekrój przewodnik opór jest większy opór mniejszy R mały R duży

12. Opór elektryczny, nazywany też rezystancją jest powiązany z natężeniem i napięciem prądu elektrycznego w obwodzie. Związek ten wyjaśnia prawo Ohma: Natężenie prądu elektrycznego płynącego w obwodzie elektrycznym jest wprost proporcjonalne do przyłożonego napięcia i odwrotnie proporcjonalne do rezystancji tego obwodu.

13. A + 1,5V W obwodach elektrycznych często używamy symboli, które zastępują elementy tych obwodów

14. I2 I1 I3 + + 1,5V 1,5V I prawo Kirchhoffa Suma natężeń prądów wpływających do rozgałęzienia, równa jest sumie natężeń prądów wypływających z tego rozgałęzienia. I1+I2 = I3

15. U1 U2 V V + U II prawo Kirchhoffa W zamkniętym obwodzie elektrycznym suma napięć na odbiornikach równa sile elektromotorycznej występującej w obwodzie. U=U1+U2 Źródło siły elektromotorycznej

16. Aby prąd popłynął potrzebne jest jego źródło źródło prądu stałego źródło prądu zmiennego • bateria • akumulator • prądnica

17. Płytka miedziana Cu SO4 Płytka cynkowa Zn Zn Roztwór kwasu siarkowego Źródłem prądu może być ogniwo galwaniczne, w którym energia chemiczna zamienia się w energię elektryczną. Pierwsze zbudował Alessandro Volta

18. My zbudowaliśmy je, na zajęciach RPK, korzystając z obudowy po kliszy fotograficznej, ocynkowanego gwoździa i miedzianego drutu. Elektrolitem był roztwór octu (kwasu octowego). Napięcie naszego ogniwa to ok. 0,5V.

19. Ogniwem może także być zwykły ziemniak, cebula, cytryna. Tym razem woltomierz wskazał napięcie równe 0,1V

20. I I Źródłem prądu może być prądnica, wykorzystująca zamianę energii mechanicznej na elektryczną Podczas obrotu zwojnicy w polu magnetycznym zbliża się ona do magnesów i oddala, w związku z tym pole magnetycznej dla niej zmienia się. W ramce zaczyna płynąć prąd elektryczny.

21. Ten sposób powstawania energii elektrycznej został wykorzystany na dużą skalę. Energia cieplna, wiatrowa, chemiczna, jądrowa lub inna zamieniana jest w nich na energię mechaniczną turbin. Turbiny napędzają generatory (prądnice), w których — na skutek względnego ruchu magnesów i przewodników — indukowany jest prąd elektryczny. sieć przesyłowa generator turbina wodna

22. A jak obliczyć ilość prądu, który zużywamy zasilając nim urządzenia elektryczne? Płacimy za energię elektryczna. Jednostką rozliczeniową nie jest jednak Joule (dżul) a kilowatogodzina [kWh]. Przekształcając wzór na moc prądu elektrycznego (i nie tylko) otrzymujemy Wystarczy więc znać moc urządzenia elektrycznego (podawana jest na tabliczce znamionowej) i czas jego pracy, aby obliczyć ile jego praca będzie nas kosztować.

23. Czajnik elektryczny o mocy 2000W,podgrzewający wodę przez 6 minut zużyje E=2kW*6/60h=2kWh*0,1h=0,2kWh. Przy cenie energii elektrycznej 0,50zł za 1kWh będzie nas to kosztować 10gr. Czy to mało? Wydaje się, że tak ale przy założeniu, że w ciągu dnia będziemy grzać wodę 10 razy to przez miesiąc na samo parzenie herbaty dla całej rodziny wydamy 30zł.

24. A jakie urządzenia elektryczne naszych domach zużywają najwięcej energii elektrycznej? • Jeżeli nasze domy nie są ogrzewane grzejnikami elektrycznymi to na • 1 miejscu jest • 2 miejscu pralka • 3 miejscu żelazko

25. A jak my jak my możemy oszczędzać energię elektryczną?

26. Kupujmy urządzenia elektryczne zwłaszcza pralki, lodówki, kuchenki elektryczne, zmywarki z klasą energetyczną A+++. Np. Lodówka klasy A+++, o pojemności 200l zużywa rocznie 200kWh energii. Podobna w klasie C już 450kWh. Nie kupuj także lodówki większej niż potrzebujesz i nie stawiaj jej zbyt blisko grzejnika. Zaoszczędzisz rocznie 125 zł. Azyski dla środowiska naturalnego bezcenne.

27. Gotujesz herbatę tylko dla siebie? Wlej do czajnika elektrycznego minimalną ilość wody

28. W pomieszczeniach, wymień żarówki żarowe na świetlówki kompaktowe energooszczędne, a w oświetleniu punktowym stosuj żarówki LED

29. A dlaczego oszczędzanie energii elektrycznej jest takie ważne?

30. Chroń przyrodę i siebie. Dlatego, że większość elektrowni w Polsce to elektrownie cieplne, które spalając węgiel, gaz, ropę naftową zanieczyszczają atmosferę. Dlatego, że dla przyszłych pokoleń zabraknie tych paliw.

31. Elektrownie możemy podzielić na te, które wykorzystują Odnawialne źródła energii Nieodnawialne źródła energii

32. Źródła nieodnawialne energii elektrycznej to np. gaz ziemny • w Polsce otrzymujemy z niego ok. 2.8% energii • póki co elektrowni gazowych w Polsce jest niewiele i mają one małą moc • w wyniku spalania gazu nie powstają szkodliwe tlenki siarki • emitują dwutlenek węgla i tlenek azotu w ilościach dwukrotnie • mniejszych niż takie same elektrownie węglowe • istnieją plany budowy do 2017 kilku elektrowni • największa o mocy 800MW ma powstać w naszej okolicy • tj. koło Grudziądza

33. Źródła nieodnawialne energii elektrycznej to np. węgiel kamienny i brunatny. • w Polsce uzyskujemy z niego ponad 90% energii elektrycznej, • w wyniku jego spalania powstają tlenki siarki, • co wiąże się z problemem „kwaśnych deszczów”, • emitują duże ilości tlenku azotu i dwutlenku węgla, • są szkodliwe dla środowiska.

34. Elektrownie węglowe w Polsce

35. Źródła nieodnawialne energii elektrycznej to materiały rozszczepialne np. uran • w Polsce nie ma elektrowni jądrowych • jest tylko jeden reaktor atomowy „Maria” ale ma on charakter badawczy • rozpoczęto budowę takiej elektrowni w Żarnowcu, ale w latach – 90 • zaprzestano jej budowy • pomysł kilka lat temu odżył ale po wydarzeniach w elektrowniach • jądrowych w Japonii Polacy przeciwko budowie wypowiadają się • nieprzychylnie • nie ma emisji CO2, tlenku siarki czy azotu • Jest za to ogromny problem z utylizacją i przechowywaniem odpadów • radioaktywnych • Awaria elektrowni może mieć groźne skutki

37. Może należy stawiać na odnawialne źródła energii • energię spadku wody • energię wiatru • energię słoneczną i wykorzystywać baterie słoneczne • energię geotermalną • energia z biopaliw

38. Energia spadku wody Spadek wody, czyli jej energia potencjalna napędza generatory w elektrowniach wodnych. W Polsce mamy jednak mało rzek na których można wybudować tego typu elektrownie o dużej mocy. Te zresztą niszczą ekosystem. Lepiej stawiać na małe elektrownie wodne, które nie wymagają budowy zbiorników wodnych. Przykładem kraju, w którym gro energii elektrycznej uzyskujemy w ten sposób jest Norwegia przeszło 95%. W Polsce jest to ok. 7%.

39. Energia wiatru Obecnie w Polsce coraz częściej widujemy wiatraki wykorzystujące energię wiatru do napędzania generatorów elektrycznych. Obecnie w Polsce jest ich ok. 500. Produkują niecały 1% naszej energii elektrycznej. Najlepsze warunki do ich budowy znajdują się na północy Polski. W naszej okolicy są 3 takie wiatraki. zdjęcie darmowe z www.ekoenergia.pl

40. Energię słoneczna Ilość energii słonecznej docierającej do danego miejsca zależy od szerokości geograficznej oraz od czynników pogodowych. Średnie roczne nasłonecznienie obszaru Polski wynosi to ok. 4000  MJ na m2 przez cały rok. Nie jest to dużo. Więc najczęściej wykorzystujemy energię słoneczną w budynkach prywatnych do podgrzewania wody użytkowej. Woda podgrzewana jest w kolektorach słonecznych osadzanych na dachach budynków.

41. Energia geotermalna Źródłem energii geotermalnej jest wnętrze Ziemi o temperaturze około 5400 °C, generujące przepływ ciepła w kierunku powierzchni. Woda geotermiczna jest wykorzystywana bezpośrednio lub pośrednio do ogrzewania budynków. W budynkach prywatnych coraz częściej montuje się tzw. Pompy ciepła, które wykorzystują energię geotermalną. Polska ma dobre warunki to korzystania z tej energii. Jest to możliwe na ok. 80% naszego kraju. Zakładów produkujących tego typu energię jest w Polsce 9. Największy w Pyrzycach. Produkuje on 15 MJ/s. Na ogrzanie 60m2 potrzeba na ok. 90MJ/dobę.