850 likes | 1.18k Views
DANE INFORMACYJNE (DO UZUPEŁNIENIA). Nazwa szkoły : Gimnazjum im. Adama Mickiewicza w Brodach ID grupy : 98/66 _MF_G2, Opiekun: Grażyna Nowak, Kompetencja : matematyczno – fizyczna Temat projektowy : „Skąd się bierze prąd elektryczny” Semestr/rok szkolny : IV / rok szkolny 2011/2021.
E N D
DANE INFORMACYJNE (DO UZUPEŁNIENIA) • Nazwa szkoły:Gimnazjum im. Adama Mickiewicza w Brodach • ID grupy: 98/66 _MF_G2, • Opiekun: Grażyna Nowak, • Kompetencja:matematyczno – fizyczna • Temat projektowy: „Skąd się bierze prąd elektryczny” • Semestr/rok szkolny: IV / rok szkolny 2011/2021
Spis treści: • Cele projektu. • Wstęp – trochę historii.. • Podstawowe definicje, pojęcia i prawa. • Alternatywne źródła energii. • Zadania • Doświadczenia • Wycieczka
Zebranie i usystematyzowanie wiadomości dotyczących prądu elektrycznego. • Wybór i przeprowadzenie doświadczeń badających • przepływ prądu • Rozwiązywanie przykładowych zadań związanych z prądem elektrycznym • Poznanie odnawialnych źródeł energii
Kształtowanie umiejętności samodzielnego korzystania z różnych źródeł informacji, gromadzenie, selekcjonowanie i przetwarzanie zdobytych informacji. • Doskonalenie umiejętności prezentacji zebranych materiałów. • Wyrabianie odpowiedzialności za pracę własną i całej grupy.
Trochę historii… . Istnienie zjawisk elektrycznych znane już było w starożytności, odnosiło się jednak wyłącznie do zdolności przyciągania drobnych przedmiotów drewnianych przez potarty bursztyn
Włoski fizyk Alessandro Volta opracował praktyczną metodę wytwarzania stałego prądu elektrycznego. Zbudował ogniwo, żeby obalić teorię Luigiego Galvaniego głoszącą, że w tkankach zwierzęcych płynie prąd. Volta uważał, że prąd wytwarzany jest przez kontakt różnych metali w wilgotnym środowisku i że nie trzeba do tego zwierzęcej tkanki.
Zbudował model baterii elektrycznej. W 1881 roku jednostkę napięcia elektrycznego nazwano na jego cześć woltem.
W wieku 12 lat Ampere mógł pochwalić się doskonałą znajomością matematyki. W późniejszym wieku zyskał sławę jako fizyk. Zajmował się elektromagnetyzmem. Ampere sformułował prawo opisujące działanie siły magnetycznej pomiędzy prądami elektrycznymi.
Wynalazł również przyrząd do mierzenia natężenia prądu, który później został udoskonalony i nazwany galwanometrem. • Od jego nazwiska jednostkę natężenia prądu nazwano amperem.
Ciekawostka… Piorun jest wyładowaniem elektrycznym pomiędzy silnie naładowaną chmurą a ziemią lub pomiędzy dwoma chmurami.
PRĄD ELEKTRYCZNY Prąd elektryczny – uporządkowany ruch ładunków elektrycznych. Umowny kierunek prądu: od + do -
Nośnikami prądu są: • w ciałach stałych - swobodne elektrony • w cieczach - jony, które powstały w wyniku dysocjacji • w gazach - jony, które powstały na skutek jonizacji. Przyczyną jonizacji może być: wysokie napięcie, wysoka temperatura, promieniowanie
ŁADUNKI ELEKTRYCZNE Ładunki elektryczne to zwykłe cząstki, które potrafią wytwarzać pole elektryczne. Prąd tworzyć mogą zarówno ładunki dodatnie (np. jony dodatnie: jon wodoru, jon siarczanowy itp), jak i ujemne (np. elektrony, czy jony ujemne w rodzaju jonu OH-).
Kilka ważnych pojęć: ELEKTROLIZA wydzielanie się substancji chemicznych na elektrodach na skutek przepływu prądu elektrycznego. Zastosowanie: do uzyskiwania gazów, do powlekania przedmiotów metalami. DYSOCJACJA rozpad cząstek elektrolitów na jony pod wpływem wody lub wysokiej temperatury ELEKTROLITY ciecze przewodzące prąd (wodne roztwory kwasów, zasad i soli).
Kilka ważnych pojęć: OGNIWO urządzenie zamieniające energię chemiczną na elektryczną BATERIA zespół połączonych ze sobą ogniw AKUMULATOR ogniwo, które można naładować
Przykładowe źródła prądu: Ogniwo elektryczne składa się z naczynia z elektrolitem i dwóch zanurzonych w nim elektrod wykonanych z różnych substancji. Na skutek procesów chemicznych między elektrodami pojawia się napięcie elektryczne. ogniwo baterie baterie chemicznebateria słoneczna akumulator
Napięcie elektryczne NAPIĘCIE ELEKTRYCZNE- różnica potencjałów warunkująca przepływ prądu. U= W / q , gdzie : U- napięcie W – praca q - ładunek Napięcie między punktami A i B jest równe ilorazowi pracy potrzebnej do przeniesienia ładunku między tymi punktami i wartości tego ładunku Jednostką napięcia jest 1 V ( wolt ) 1V = J/C Napięcie między punktami A i B ma wartość 1V, jeżeli przeniesienie między nimi ładunku 1C wymaga pracy 1J
Natężenie prądu NATEŻENIE PRĄDU to iloraz ładunku przepływającego przez poprzeczny przekrój przewodnika przez czas jego przepływu. Wzór: I=q / t gdzie: I – natężenie q – ładunek t – czas Jednostką natężenia jest 1A ( amper) . 1A= C / s
PRAWO OHMA Natężenie prądu elektrycznego płynącego przez przewodnik jest wprost proporcjonalne do wartości napięcia elektrycznego na jego końcach. Prawo Ohma wyraża się wzorem: . I=U/R gdzie: I – natężenie prądu U – napięcie R – opór
Opór elektryczny( rezystancja) Opór elektryczny (rezystancja) – iloraz napięcia i natężenia prądu. R=U/I
Opór elektryczny nie zależy od napięcia i natężenia prądu Opór elektryczny zależy od: * Pola przekroju poprzecznego (grubości przewodnika) * rodzaju przewodnika * długości przewodnika I R = R = R = R =(ρ∙l)/S, gdzie: ρ - gęstość przewodnika l – długość przewodnika S – pole przekroju poprzecznego przewodnika
Praca i moc prądu elektrycznego: 1 kWh odpowiada ilości energii, jaką zużywa przez godzinę urządzenie o mocy 1000 watów, czyli jednego kilowata. 1 kWh = 1∙1000 ∙ W ∙ 60 ∙ 60 ∙ s = 3 600 000 Ws = 3 600 000 J
Struktura OZE w Polsce na dzień 31 marca 2011 r. według łącznej mocy instalacji (w MW).
Współcześnieenergięwodnązazwyczajprzetwarzasięnaenergięelektryczną(hydroenergetyka), częstoopartąnaspiętrzeniachuzyskanychdziękizaporomwodnym. Możnajątakżewykorzystywaćbezpośredniodo napędumaszyn – istniejewielerozwiązań, w którychpłynącawodanapędzaturbinęlubkołowodne.
ELEKTROWNIA WODNA Jest to zakładprzemysłowyzamieniającyenergiępotencjalnąwodynaelektryczną.
JAK ZBUDOWANA JEST ELEKTROWNIA WODNA ? • ZAPORA - przegradzadolinęrzekiispiętrzajejwody • TURBINA WODNA- to silnik, przetwarzającymechanicznąenergięprzepływającejprzezeńwodynaużytecznąpracęmechaniczną • GENERATOR - turbinawodnazamieniaenergiękinetycznąnamechaniczną, zaśpołączony z turbiną generator z energiimechanicznejwytwarza – czyligeneruje - energięelektryczną. • LINIE PRZESYŁOWE
Elektrowniawiatrowa to zespółurządzeńprodukującychenergięelektryczną, wykorzystujących do tegoturbinywiatrowe. Energiaelektrycznauzyskanaz wiatru jest uznawanazaekologicznieczystą, gdyż, pomijającnakładyenergetycznezwiązane z wybudowaniemtakiejelektrowni, wytworzenieenergiiniepociągazasobąspalaniażadnegopaliwa.
Rozkładnasłonecznieniakuliziemskiej z uwzględnieniemwpływuatmosferyziemskiej
Konwersjafotowoltaniczna Konwersjafotowoltanicznaumożliwiabezpośredniązamianęenergiipromieniowaniasłonecznego (światła) naprądelektryczny. Zachodziona w fotoogniwachpółprzewodnikowych.Do ichbudowywykorzystujesięnajczęściejnajczęściej: krzemu (Si), german (Ge) lubselen (Se). Wielkośćnapięciaimocyuzyskiwanej z pojedynczegoogniwanie jest imponująca – zazwyczaj 0,5V,abyurządzeniebyłowięcużyteczneogniwałączysięszeregowo w celupodwyższenianapięciairównolegle w celuzwiększeniamocy. W ten sposóbpowstajebateriasłoneczna.
Biomasa to najstarszeinajszerzejwspółcześniewykorzystywaneodnawialneźródłoenergii. Należądo niejzarównoodpadki z gospodarstwadomowego, jakipozostałościpoprzycinaniuzielenimiejskiej. Biomasa to całaistniejącanaZiemimateriaorganiczna, wszystkiesubstancjepochodzeniaroślinnegolubzwierzęcegoulegającebiodegradacji. Biomasąsąresztki z produkcjirolnej, pozostałości z leśnictwa, odpadyprzemysłowe ikomunalne.
Poprzezfotosyntezęenergiasłoneczna jest początkowoakumulowana w biomasieorganizmówroślinnych, zaś późniejw łańcuchupokarmowymorganizmów zwierzęcych. Energięzawartą w biomasiemożnawykorzystać! Polegato naprzetwarzaniunainneformyenergiipoprzezspalaniebiomasylubspalanieproduktówjejrozkładu. W wynikuspalaniauzyskujesięciepło, któremożebyćprzetworzonenainnerodzajeenergii, np. energięelektryczną.
Biopaliwo to przyjaznedlaśrodowiskapaliwopowstałe z przetwórstwaproduktóworganizmówżywychnp. Roślinnychzwierzęcychczymikroorganizmów. Biopaliwo to odnawialneźródłoenergii. Nieszkodzinaszejplanecietak, jakpaliwokopalniane, a jegouzyskanie jest prosteitanie - do jegoprodukcjimożnawykorzystaćnawetdrewnianeodpadki z tartaku. Wykorzystanie biopaliwajest praktycznienieograniczone!
Możebyćwykorzystanejakozamiennikpaliwa, do ogrzewania, oświetlaniabudynkówi do ogólnejprodukcjiprądu. Wybraliśmybiopaliwomającnauwadzejegołatwąitaniąprodukcję, a takżebraknegatywnegowpływunaśrodowisko.
PRACA I MOC PRĄDU ELEKTRYCZNEGO Zadanie 1 Oblicz pracę prądu elektrycznego o natężeniu 0,4 A płynącego w czasie minuty przez żarówkę w latarce kieszonkowej zasilanej baterią płaską 4,5V. Dane: Szukane: Wzór: U=4,5V W=? W = U ∙ I ∙ t I=0,4A t=60s Obliczenia: W=U∙I ∙ t W=0,4 ∙ 4,5 ∙ 60=108J Odp: Praca prądu elektrycznego wynosi 108 J.