Преимущества электрической энергии перед другими ее видами
Все отрасли современного производства и науки , культуры и быта невозможны без применения различных электротехнических устройств и процессов. Широкое использование электрической энергии обусловлено следующим:
- относительная простота производства;
- возможность практически мгновенно передавать большую энергию на большие расстояния при малых потерях;
- универсальность (простота преобразования в другие виды энергии);
- простота управления электротехническими установками;
- высокий коэффициент полезного действия электротехнологических установок.
Этапы развития электрической и электронной техники
- закон электролиза Фарадея (Англия);
- тепловое действие тока – Джоуль (Англия) и Ленц (Россия);
- закон взаимодействия токов – Ампер (Франция);
- связь между напряжением, током, сопротивлением – Ом (Германия);
- явление электромагнитной индукции – Фарадей;
- 2-й закон Кирхгофа (Германия).
Основные понятия и определения
Электрическая цепь – совокупность устройств и объектов, электромагнитные процессы в которых могут быть описаны с помощью таких понятий, как электродвижущая сила (ЭДС), ток, напряжение, сопротивление. Элемент электрической цепи – отдельное устройство, входящее в состав электрической цепи и выполняющее в ней определенную функцию. Основные элементы электрической цепи – источники и приемники электроэнергии. В источникахэлектроэнергии различные виды энергии (химическая – в гальванических элементах; механическая – в генераторах; световая; тепловая) преобразуются в электромагнитную или электрическую. В приемникахэлектроэнергии электромагнитная энергия преобразуется в другие виды энергии (химическую – гальванические ванны; тепловую – нагревательные приборы; механическую – электрические двигатели). Вспомогательные элементы электрической цепи – резисторы, емкости, индуктивности, выключатели, предохранители, измерительные приборы. Условные графические обозначения:
| источник напряжения или ЭДС | гальванический элемент | выключатель |
 |
 |
 |
| резистор | емкость | индуктивность |
 |
 |
 |
| амперметр | вольтметр | |
 |
 |
Электрические цепи принято изображать в виде различных схем, на которых показываются основные и вспомогательные элементы и их соединения. Различают монтажные, принципиальные схемы и схемы замещения. На монтажных схемах изображают рисунок (эскиз) элементов цепи и соединения проводов, на принципиальных — условное графическое изображение элементов и схему их соединения. Схема замещения – расчетная модель электрической цепи. На ней реальные элементы заменяются идеальными и исключаются все элементы, не влияющие на результаты расчета.
Электрическая энергия: преимущества и недостатки
Преимущества электрической энергии перед другими видами энергии:
- способность легко и быстро передаваться на любые расстояния;
- возможность деления на любые части;
- простота преобразования в другие виды энергии (световую, тепловую, механическую и др.).
Без электричества невозможен научно-технический прогресс.
Электрическая энергия – это один из наиболее востребованных видов товаров. Как и любой товар, электрическая энергия обладает совокупностью свойств, характеризующих ее способность удовлетворять определенные требования потребителей: своевременность поставки электроэнергии, необходимый объем, надежность электроснабжения и качество поставляемой электроэнергии.
У электрической энергии есть лишь один серьезный недостаток — ее опасность для жизни человека. Электрический ток по воздействию на человека можно условно подразделить на три вида:
- ощутимый: более 0,6 мА — вызывает слабый зуд, более 3 мА — раздражение, более 8 мА — непроизвольное сокращение мышц руки;
- неотпускающий: более 10 мА — вызывает судороги мышц рук, пострадавший не может разжать руки, более 25 мА — судороги не только мышц рук, но и тела, более 50 мА — потерю сознания, прекращение дыхания и даже смерть;
- фибрилляционный — более 100 мА — раздражает мышцы сердца, сужает сосуды, прекращает движение крови, вызывает смерть.
Принято считать, что опасным для жизни человека является ток более 50 мА.
Можно ли снизить опасность поражения электрическим током? Можно, если принять меры к увеличению сопротивления ветви, по которой течет ток. Так, если прикоснувшийся к токоведущим частям человек стоит на резиновом коврике, который лежит на деревянном сухом полу, то даже при напряжении 380 В ток не превысит 5 мА, т. е. вызовет лишь раздражение. Поэтому одним из путей повышения электробезопасности при работе с электроустановками является применение диэлектрических ковриков, изолирующих подставок, диэлектрических перчаток и бот, изолирующих штанг, инструмента с изолированными ручками и т.д.
Другой путь — это заземление элементов оборудования, к которым может прикасаться человек, и которые в нормальном состоянии не находятся под напряжением. При наличии заземления тело человека оказывается включенным параллельно заземлителю, сопротивление которого во много раз меньше сопротивления тела человека. Поэтому при нарушении изоляции и попадании напряжения на корпус оборудования через тело человека в случае его прикосновения к корпусу будет проходить небольшой ток, безопасный для его здоровья.
Все токоведущие части машин и механизмов должны быть защищены соответствующими кожухами и ограждениями.
Наиболее действенным способом защиты человека от поражения электрическим током является максимально быстрое отключение тока при любой нештатной ситуации. Время отключения определяет и значение безопасного тока. Если при времени отключения 1 с безопасным считается ток менее 50 мА, то при времени отключения менее 0,1 с он возрастает до 400 мА.
Именно такое время отключения имеет устройство защитного отключения (УЗО), представляющее собой быстродействующий автоматический выключатель. Оно предназначено для защиты людей от поражения электрическим током и предотвращения последствий, вызванных коротким замыканием в электропроводке, при неисправном электрооборудовании или случайном контакте человека с открытыми проводящими частями электрооборудования.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Вопрос 9 Назовите и докажите преимущества электрической энергии над другими видами энергии.
Преимущества электрической энергии перед другими видами энергии заключаются в простоте и экономичности ее передачи па большие расстояния, легкой делимости между потребителями разной мощности, высоком уровне гигиенических условий.
Электрическую энергию легко превратить в механическую энергию движения, в тепловую энергию с регулированием температуры в широких пределах, в видимое и невидимое излучение, в электромагнитные колебания, которые используются не только для передачи информации на расстояние, но и для воздействия на биологический объект, при сушке, обогреве и т. д.
Электрическая энергия широко применяется в дачном и садово-огородном хозяйстве не только для освещения и обогрева помещений, но и для электропривода различных механизмов и приспособлений для обработки почвы (электроплуги, фрезы, мотыги, культиваторы и т. д.), для обогрева почвы в парниках и теплицах.
Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях, расположенных, как правило, у источников первичной энергии.
Электростанции связаны между собой и с потребителями электрическими сетями, которые объединяют их в централизованно управляемые энергетические системы (энергосистемы).
Нагрузку на электростанции распределяют так, чтобы получить наиболее дешевую электроэнергию.
Например, если запас воды на гидравлической станции (ГЭС) большой, то ее нагружают на полную мощность, а тепловую (ТЭС) разгружают, экономя топливо.
Или же за счет ТЭС удовлетворяют постоянную (базисную) нагрузку в течение суток, а ГЭС включают в часы, когда нагрузка возрастает.
Благодаря энергосистемам не только повышается экономичность электроснабжения, но и значительно увеличивается его надежность, возрастает общая полезная выработка электроэнергии и т. д.
Вопрос 10 Какие Вы знаете способы преобразования энергии? Подробно
объясните один из них по своему выбору, назовите его преимущества,
недостатки и область применения.
Способы преобразования энергии морских волн в электрическую
Водяной столб – один из самых востребованных, дешёвых и востребованных видов волновых установок с пневматическим преобразователем который использует энергию колеблющегося водяного столба для преобразования её в электрическую. Принцип действия здесь таков. При набегании волны на частично погруженную полость, открытую под водой, столб жидкости в полости колеблется, вызывая изменения давления в газе над жидкостью. Полость может быть связана с атмосферой через турбину, в качестве которой испорльзуется турбина Уэльса. Это воздушная турбина низкого давления, имеющая симметричную аэродинамическую поверхность лопаток, позволяющую им вращаться всегда в одну сторону, независимо от направления потока воздуха или жидкости. Достигается это тем, что рабочее тело, попадая на лопатку, разделяется непропорционально – отклонение в одну сторону всегда больше, чем в другую. Принцип работы турбины Уэльса схож с принципом подъема крыла самолета. Поток регулируется так, чтобы проходить через турбину в одном направлении. Преимуществом устройств на принципе водяного столба является то, что скорость воздуха перед турбиной может быть значительно увеличена за счет уменьшения проходного сечения канала, что позволяет сочетать медленное волновое движение с высокочастотным вращением турбины. Кроме того, здесь создается возможность удалить генерирующее устройство из зоны непосредственного воздействия соленой морской воды. Этот способ широко применяется для сигнальных буев, внедренных в Японии и в Великобритании. Самым крупным и впервые включенным в энергосеть устройством является устройство, построенное в Тофтестоллене (Норвегия). Здесь водяной столб используется в 500 киловаттной установке, построенной на краю отвесной скалы. Помимо всего прочего, национальная электрическая лаборатория Великобритании предлагает конструкцию, устанавливаемую непосредственно на морском дне. Недостатками таких преобразователей являются низкий КПД и большая материалоемкость.
Способы преобразования солнечной энергии.
Очень давно ещё древние греки использовали солнечную энергию для обогрева жилища. В 19 веке впервые изобрели солнечный коллектор, с помощью которого нагревали воду.
Нынешняя энергетика на основе солнечного тепла носит название гелиоэнергетика, и начала развиваться она только в середине 20 века.
Солнечную энергию можно преобразовать в электрическую или тепловую с помощью трёх технологий:
Чаще всего используется вариант снабжения теплом при помощи солнечных коллекторов — водонагревателей. Их устанавливают в неподвижном состоянии на крышах домов так, чтобы сохранялся определённый угол к горизонту. Теплоносителем может служить воздух, вода или антифриз. Это вещество нагревается на 40-50 градусов больше температуры окружающего пространства, что и обеспечивают вышеупомянутые коллекторы. Но такие устройства могут применяться не только для обогрева. Ими кондиционируют воздух, сушат продукты сельского хозяйства и даже делают пресной морскую воду. Япония и США на сегодняшний день — лидеры по закупке таких солнечнообогревательных систем. Но на Кипре и в Израиле этих установок несколько больше из расчёта на одного человека. В Израиле, например, 70% населения пользуются такой солнечной энергией, и всех их обеспечивает 1 млн. коллекторов. Индия и Китай тоже не обходятся без этого. В некоторых странах Африки солнечные коллекторы используются в основном, чтоб запустить насосные установки.
При втором способе солнечная энергия трансформируется не в тепловую, а в электрическую. Этот процесс осуществляют солнечные батареи на основе кремня, так называемые фотоэлектрические установки. Подобные устройства использовались на космических кораблях. Впервые такая система была запущена в Калифорнии. Сейчас же третью рынка фотоэлектрических элементов управляет Япония. Хотя такая электроэнергия всё ещё очень дорого стоит, в некоторых странах ею успешно пользуются.
Третий способ тоже преобразовывает энергию Солнца в электричество. Это осуществимо с помощью параболических или башенных солнечных электростанций.
Цели урока : Показать преимущества электрической энергии перед другими видами энергии. Дать понятие о принципиальном устройстве генератора Осветить экологические. — презентация
Презентация по предмету «Биология и Экология» на тему: «Цели урока : Показать преимущества электрической энергии перед другими видами энергии. Дать понятие о принципиальном устройстве генератора Осветить экологические.». Скачать бесплатно и без регистрации. — Транскрипт:
1 Цели урока : Показать преимущества электрической энергии перед другими видами энергии. Дать понятие о принципиальном устройстве генератора Осветить экологические проблемы, связанные с выработкой электроэнергии.
2 Преимущества электрической энергии Транспортабельность – легко передавать на большие расстояния с малыми потерями. Дробимость – удобно распределять по потребителям. Превращаемость – легко превратить в другие виды энергии : тепловую, механическую, световую …
3 Майкл Фарадей в 1831 году открыл явление электромагнитной индукции « бесполезный новорожденный превратился в чудо богатыря и изменил облик Земли так, как его гордый отец не мог себе и представить ». американский физик Р. Фейнман
7 ν = p · n р – число пар полюсов индуктора n – частота вращения ротора. ν – частота наведенной ЭДС