Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:

Prezentacja na temat: "Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:"— Zapis prezentacji:

1

2 Dane INFORMACYJNE Nazwa szkoły:
Gimnazjum im. Stefana i Agatona Gillerów w Opatówku ID grupy: 98/79_mf_g1 Kompetencja: Matematyka i fizyka Temat projektowy: Prąd elektryczny Semestr/rok szkolny: Semestr III / Rok szkolny 2010/2011

3 Plan prezentacji Co to jest prąd elektryczny? Trochę historii.
Źródła i rodzaje prądu elektrycznego. Przewodnictwo materiałów. Sieć energetyczna. Transformator. Bezpieczniki i ich wymiana. Połączenia odbiorników. Koszty energii. Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem elektrycznym. Jak bezpiecznie używać urządzeń elektrycznych? Zadania rachunkowe. Podsumowanie. Bibliografia

4 Prąd elektryczny ? Co to jest?

5 Może odpowiemy na to pytanie słowami wiersza Juliana Tuwima
Może odpowiemy na to pytanie słowami wiersza Juliana Tuwima ? „Sterczy w ścianie taki pstryczek, Mały pstryczek-elektryczek, Jak tym pstryczkiem zrobić pstryk, To się widno robi w mig. Bardzo łatwo: Pstryk - i światło! Pstryknąć potem jeszcze raz - Zaraz mrok otoczy nas. A jak pstryknąć trzeci raz - Znowu dawny świeci blask.

6 Taką siłę ma tajemną Ten ukryty w ścianie smyk
Taką siłę ma tajemną Ten ukryty w ścianie smyk! Ciemno - widno, widno - ciemno. Któż to jest ten mały pstryk? Może świetlik? Może ognik? Jak tam dostał się i skąd? To nie ognik. To przewodnik. Taki drut, a w drucie PRĄD, Robisz pstryk i włączasz PRĄD! Elektryczny, bystry PRRRĄD! I stąd światło? Właśnie stąd!” Julian Tuwim Pstryk!

7 Na stronie http://nonsensopedia. wikia
Na stronie znaleźliśmy taki opis prądu elektrycznego: Prąd (region. prund, światło) – zjawisko fizyczne, dzięki któremu możemy gapić się w telewizor, rozmawiać przez komórę, jeździć tramwajem i wiele innych. Prąd nie ma rączek ani nóżek a kopie, dlatego należy trzymać się od niego z dala. Prąd znajdziemy w gniazdku. Ludzie, którzy żyją z prądu i na prądzie to elektrycy.

8 Ale, że w gniazdku jest prąd to każdy wie.
My nadal nie wiedzieliśmy co to jest prąd. Zaczęliśmy więc szukać nowych informacji. Z encyklopedii Wikipedia dowiedzieliśmy się, że w 1780 roku fizjolog Luigi Galvani zauważył, że żabie udka kurczą się po podłączeniu do maszyny elektrostatycznej. Galvani interpretował to zjawisko jako "elektryczność zwierzęcą", czyli wytwarzanie prądu przez organizmy zwierząt. Zestaw do doświadczenia Galvaniego z elektrycznością zwierzęcą

9 Alessandro Volta w 1791 roku powtarzał doświadczenia Galvaniego i wyjaśnił, że powstawanie prądu nie jest związane z organizmem żywym, lecz metalami zanurzonymi w elektrolicie. Te badania doprowadziły do skonstruowania pierwszej baterii elektrycznej.

10 Te wiadomości zainspirowały nas do własnych badań.
Najpierw zgromadziliśmy różne owoce i warzywa: jabłko , cytrynę, ziemniak , ogórek kiszony . Mieliśmy również płytki miedziane i cynkowe, miernik uniwersalny..

11 doświadczenie W owocach umieszczaliśmy płytkę miedzianą i cynkową. Do płytek podłączaliśmy miernik uniwersalny ustawiony na pomiar napięcia (voltomierz). Za każdym razem miernik wskazywał różnicę potencjałów.

12 Ryby elektryczne Na świecie występują różne gatunki ryb, które mają zdolność wytwarzania pola elektrycznego m.in. dla własnej obrony, do komunikowania się. Posiadają one narządy elektryczne. Przykładami takich ryb są : Węgorz elektryczny Sum elektryczny Mruk Petersa

13 Prąd elektryczny to uporządkowany ruch ładunków elektrycznych.
Nośnikami energii elektrycznej w przewodnikach są elektrony. W cieczach mogą to być jony dodatnie lub ujemne. Warunkiem płynięcia prądu jest różnica potencjałów w przewodnikach.

14 Jakie są źródła prądu elektrycznego?

15 Urządzenia zamieniające energię chemiczną w prąd elektryczny – ogniwa, akumulatory
Zachodzące w ogniwie reakcje chemiczne powodują w elektrolicie (pomiędzy elektrodami) wytwarzanie i podtrzymywanie przez pewien czas napięcia elektrycznego. Podobne zjawisko występowało w opisanym wcześniej doświadczeniu. W ogniwach tego typu wytwarzanie energii elektrycznej pociąga za sobą wyczerpywanie się zawartych w nich substancji chemicznych.

16 Urządzenia zamieniające Energię słoneczną w prąd elektryczny – fotoogniwa.
Energia cieplna pochodząca z promieniowania słonecznego dociera do nas nie tylko wtedy gdy słońce świeci pełnym blaskiem, ale również przy ciemnym zachmurzonym niebie. Energia ta jest najbezpieczniejsza ze wszystkich źródeł uzyskiwania energii. Jest ogromna, ale bardzo rozproszona. By wytworzyć z niej energię elektryczną buduje się ogniwa fotowoltaiczne a z nich panele słoneczne.

17 Urządzenia zamieniające Energię wiatrową w prąd elektryczny
Wiatr jako niewyczerpywane źródło czystej ekologicznie energii znajduje coraz szersze zastosowanie i cieszy się coraz większym poparciem społecznym. Ilość energii elektrycznej produkowanej w elektrowni wiatrowej zależy głównie od prędkości wiatru. Ta z kolei zależy od wielu czynników - zarówno klimatycznych, jak i związanych na przykład z wysokością usytuowania wiatraka (im jest on wyżej, tym większa produkcja energii).

18 Elektrownia wodna Energetyka wodna (hydroenergetyka) zajmuje się pozyskiwaniem energii wód i jej przetwarzaniem na energię mechaniczną i elektryczną przy użyciu silników wodnych (turbin wodnych) i hydrogeneratorów w siłowniach wodnych (np. w młynach) oraz elektrowniach wodnych, a także innych urządzeń (w elektrowniach maretermicznych i maremotorycznych).

19 Elektrownia fal morskich
Istnieją dwa rozwiązania wykorzystania energii fal morskich napędzających albo turbinę wodną albo powietrzną. W pierwszym rozwiązaniu woda morska pchana kolejnymi falami wpływa zwężającą się sztolnią do położonego na górze zbiornika. Gdy w zbiorniku tym jest wystarczająca ilość wody, wówczas przelewa się ona przez upust i napędza turbinę rurową Kaplana, sprzężona z generatorem.

20 Elektrownia cieplna oceanu
Przemiana energii cieplej oceanu to wykorzystanie różnicy temperatury wody na powierzchni i w głębi morza lub oceanu. Jest to możliwe na obszarach równikowych; woda morska ma tam na powierzchni temperaturę ok. 30 C, a na głębokości m temperaturę ok. 7 C.

21 Energia geotermalna Energia geotermiczna to energia wydobytych na powierzchnię ziemi wód geotermalnych. Energię tę zaliczamy do kategorii energii odnawialnej, bo jej źródło - gorące wnętrze kuli ziemskiej - jest praktycznie niewyczerpalne.

22 Elektrownia jądrowa Wyzwolenie energii jądrowej polega na rozszczepieniu jądra ciężkiego atomu, złożonego z protonów i neutronów, na dwa jądra pierwiastków lżejszych, wydzielając w skutek ubytku masy energię cieplną i wyzwalając od 0 do 8 neutronów. Wyemitowane neutrony mogą trafić w inne jądra, które ulegają rozszczepieniu.

23 Elektrownie cieplne Powstała para uruchamia turbinę, zostaje zużyte na podgrzanie i odparowanie wody. Ciepło powstałe w wyniku spalania węgla kamiennego lub brunatnego, oleju, mazutu a ona generator, który wytwarza energię elektryczną. W Polsce zdecydowanie przeważają takie elektrownie.

24 Wyładowania atmosferyczne

25 Wyładowania atmosferyczne
Wyładowania zachodzą między poszczególnymi częściami jednej chmury, pomiędzy chmurami lub między chmurą a ziemią. Te ostatnie nazywamy piorunami. Każdy piorun wydziela moc rzędu setek tysięcy megawatów, dlatego gdybyśmy zdołali "usidlić" tę moc, niepotrzebne stałoby się spalanie węgla i ropy w celu uzyskania energii, jednak próby takie jak dotąd zawsze kończyły się w najlepszym wypadku kompletnym spaleniem wartych tysiące dolarów urządzeń.

26 Czy prąd w gniazdku elektrycznym ma takie same własności co prąd z baterii?

27 Prąd stały a prąd zmienny
W bateriach lub akumulatorach występuje prąd stały – charakteryzuje się stałą wartością napięcia oraz kierunkiem przepływu, który nie ulega zmianie w funkcji czasu. Wykresem tego prądu jest linia prosta (czerwona linia) W naszych gniazdkach elektrycznych występuje prąd przemienny – sinusoidalny. Wartość jego napięcia oraz kierunek przepływu zmienia się w czasie w sposób przedstawiony na wykresie (U=230V, f=50Hz. )

28 Czy wszystkie substancje przewodzą prąd elektryczny?

29 Doświadczenia Aby odpowiedzieć na to pytanie przygotowaliśmy:
druty: miedziany, aluminiowy, stalowy, modę mineralną i destylowaną, olej, gumę, szkło, papier, drewno, tkaninę. Każdą z substancji włączaliśmy do obwodu z baterią i amperomierzem, oraz żaróweczką. Zaobserwowaliśmy, że tylko w przypadku metali i wody mineralnej płynął prąd w obwodzie. Reszta materiałów prądu nie przewodziła.

30 Materiały ze względu na ich własności elektryczne dzielimy na:
Przewodniki – dobrze przewodzą prąd elektryczny (metale, elektrolity) Izolatory (dielektryki) - nie przewodzą prądu elektrycznego (np. tworzywo sztuczne, szkło, guma itd.) Półprzewodniki (german, krzem, selen).

31 Jak prąd, który powstał w elektrowni dociera do naszych domów?

32 Oto schemat sieci energetycznej

33 Transformatory W celu zmniejszenia strat energii podczas przesyłania prądu elektrycznego na dużą odległość stosujemy transformator. Prąd przemienny daje się łatwo transformować na inne poziomy natężenia prądu lub napięcia. Czym mniejsza wartość natężenia prądu (co za tym idzie większe napięcie), tym mniejsze straty mocy na rezystancji przewodów, w których płynie prąd. Dlatego też w systemach energetycznych do przesyłania bardzo dużych mocy na znaczne odległości stosuje się bardzo wysokie, tzw. najwyższe napięcie (w Polsce 400 kV lub nawet 750 kV).

34 Dlaczego w lampkach choinkowych po przepaleniu jednej żarówki gasną wszystkie, a w gdy wyłączę światło w kuchni to w pokoju się świeci?

35 Połączenia odbiorników
Oporniki elektryczne można ze sobą łączyć na różne sposoby. Dwa podstawowe sposoby łączenia oporników: połączenie szeregowe- polega na połączeniu odbiorników "jeden za drugim" w łańcuch jak lampki choinkowe. W tym połączeniu na każdy odbiornik przypada tylko część napięcia zasilającego źródła a przez każdy odbiornik płynie prąd o takim samym natężeniu połączenie równoległe - polega na podłączeniu odbiorników do dwu tych samych punktów obwodu (jak w żyrandolu). W tym połączeniu wszystkie odbiorniki zasilane są jednakowym napięciem a przez odbiornik o mniejszym oporze płynie prąd o większym natężeniu.

36 Dlaczego, gdy w domu włączę większą liczbę urządzeń elektrycznych to prąd zostaje wyłączony?

37 Bezpieczniki w obwodzie
Są to najsłabsze elementy w instalacjach elektrycznych i w momencie gdy przepływ prądu jest zbyt duży jako pierwsze przepalają się i w ten sposób chronią urządzenia elektryczne włączone w danym momencie do sieci elektrycznej. Gdyby nie było bezpieczników podpiętych do instalacji elektrycznej wówczas uszkodzeniu uległby sprzęt, instalacja lub mógłby powstać pożar.

38 Wymiana bezpieczników
Jeżeli w wyniku przeciążenia bądź zwarcia bezpiecznik topikowy zabezpieczający obwód (na przykład odpowiadający za oświetlenie w domu) zostanie uszkodzony, nie wolno go naprawiać! Należy kupić nowy identyczny, to jest mający tę samą wartość prądu co poprzedni. Wyłączniki instalacyjne, nazywane bezpiecznikami automatycznymi, należy ponownie włączyć. Jeżeli nie jest to możliwe, również trzeba dokonać zakupu nowych bezpieczników.

39 Koszty energii elektrycznej
Biorąc pod uwagę ostatnią dekadę, zużycie energii elektrycznej w przeciętnym gospodarstwie domowym w Polsce wzrosło o 40%. Powód jest prosty – ilość urządzeń elektrycznych w domu znacznie wzrosła i, niestety, nie pomógł tutaj fakt, że nowoczesne urządzenia zużywają coraz mniej prądu. Aby lepiej gospodarować energią i tym samym naszymi pieniędzmi, a przy okazji odciążyć mocno już zanieczyszczone środowisko naturalne musimy ją oszczędzać. Aby wykonać symulację zużycia prądu elektrycznego oraz jego kosztu można wykorzystać kalkulator na stronie

40 Co można zrobić, aby zmniejszyć rachunki za prąd elektryczny?

41 Wyłączaj urządzenia, gdy ich nie używasz!
Używaj urządzeń energooszczędnych! Nie pozostawiaj urządzeń w stanie czuwania! Nalewaj do czajnika elektrycznego tyle wody ile potrzebujesz! Wyłączaj listwę zasilającą komputer! Gotuj z przykrywkami! Zmywarkę czy pralkę włączaj tylko wtedy, gdy są wypełnione po brzegi!

42 Pierwsza pomoc przy porażeniu prądem
Natychmiast wyłącz prąd. Jak najszybciej przystąp do ratowania, ponieważ w pierwszej minucie istnieje 98% szansy na to, że człowiek zostanie uratowany, gdy już po 8 minutach szansa ta maleje do 5%. Jeżeli jest możliwość, usuń porażonego spod działania prądu, zabezpieczając go równocześnie przed ewentualnym upadkiem, cały czas pamiętając o tym, że musisz być dobrze odizolowany w takim samym stopniu od ziemi co od porażonego. Zachowaj szczególną ostrożność przy dotykaniu gołych części przyrządów, oraz ciała porażonego. Jeśli porażony stracił przytomność natychmiast zastosuj sztuczne oddychanie. Nie wlewaj poszkodowanemu nic do ust , lecz okryj go ciepło. Zadzwoń po pogotowie.

43 ZAPAMIĘTAJ!!!! Nie wyciągaj wtyczki z gniazda za przewód!!
Nie dotykaj mokrymi rękami urządzeń elektrycznych ! Nie dotykaj urządzeń elektrycznych, co do których nie jesteś pewny, że są wyłączone z sieci! Zawsze proś dorosłych o pomoc jeśli masz problem z jakimś urządzeniem!! Jeśli zobaczysz osobę, która w tej chwili jest porażana przez prąd, to nie łap jej za rękę, bo tez zostaniesz porażony! Postaraj się podciąć jej nogi kopiąc w nie - możesz przez to uratować jej życie i ochronić siebie przed porażeniem!! Zawsze zachowaj wzmożoną ostrożność, kiedy korzystasz z urządzeń elektrycznych!!

44 Zadania rachunkowe Oblicz jaką pracę w ciągu 3 godzin wykonuje prąd elektryczny płynący w urządzeniu, jeśli przy napięciu 24 V natężenie wynosi 3A. Wraź te prace w J i kWh. P=U*I P=24V*3A=72W W=P*t t= 3h=10800s W=72W*10800s=777600J=0,216 kWh Odp. Prąd elektryczny wykonał pracę 0,216 kWh

45 Zadania rachunkowe Ile energii elektrycznej pobiera żarówka o mocy 100W włączona do sieci przez cala dobę. Jakie jest natężenie prądu płynącego przez żarówkę? Zużyta energia to iloczyn mocy i czasu: W = P * t Najczęściej energię elektryczną (mierzy tak np. licznik elektryczny) podaje się w kWh. Dlatego w naszym zadaniu P=0,1kW W = 0,1 kW * 24h = 2,4 kWh Prąd (z prawa Ohma) I = U/R P = U*I. I = P/U W sieci elektroenergetycznej obecnie mamy napięcie 230V. Stąd I =100W/230V = 0,43A Odp. Żarówka pobiera 2,4 kWh, a natężenie prądu wynosi 0,43 A

46 Podsumowanie Wiek dwudziesty stał się wiekiem elektryczności. Rozpoczęła się gwałtowna elektryfikacja miast i wsi. Zaczęła rosnąć liczba urządzeń zasilanych prądem elektrycznym. Wystarczy przerwa w dostawie prądu, żeby zdać sobie sprawę jak bardzo zelektryfikowane jest nasze otoczenie. Dlatego tak ważne jest, abyśmy wiedzieli jak go wytwarzać oraz bezpiecznie i ekonomicznie wykorzystywać.

47 Bibliografia „Pstryk” – Julian Tuwim