Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."— Zapis prezentacji:

1

2 Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA

3 DANE INFORMACYJNE Nazwa szkoły: Gimnazjum nr 5 im. Tadeusza Kościuszki w Pile ID grupy: 98/27_mf_g2 Kompetencja: Matematyczno - fizyczna Temat projektowy: dzięki subtelnym drganiom elektronów w przewodnikach, energia może być swobodnie przenoszona z jednego miejsca do wielu innych miejsc Prąd elektryczny. Semestr/rok szkolny: III / 2010/2011

4 CELE PROJEKTU kształcenie umiejętności korzystania z różnych źródeł informacji, gromadzenie, selekcjonowanie i przetwarzanie zdobytych informacji, doskonalenie umiejętności prezentacji zebranych materiałów, rozwijanie własnych zainteresowań, doskonalenie umiejętności przeprowadzania doświadczeń, analizy danych, formułowania wniosków,

5 CELE PROJEKTU planowanie harmonogramu działań i przekonanie członków grupy do proponowanych rozwiązań, przewidywanie trudności w czasie realizacji i radzenia sobie z nimi, układanie harmonogramów działań, planowanie i rozliczanie wspólnych działań, przekonywania członków grupy do proponowanych rozwiązań w celu wspólnej realizacji planowanych działań.

6 PODZIAŁ ZADAŃ GRUPY: Kinga Wawrzyniak - lider grupy, Paulina Janicka - kronikarz Agnieszka Serwus - kronikarz Monika Malinowska - sprawozdawca Aleksandra Molisak - sprawozdawca Aleksandra Skotarek - szperacz Aleksandra Noweiska - szperacz Wojciech Nowicki Paulina Serwatka Agata Gronowska członkowie grupy Kamil Fabijańczuk Natalia Grabowska

7 WSTĘP TEORETYCZNY

8 ZARYS HISTORYCZNY Najstarsze znane zjawiska, które dziś rozpoznajemy jako elektryczne, to wyładowania w atmosferze, uznawane przez starożytnych za rodzaj ognia,

9 ZARYS HISTORYCZNY wyładowania ryb elektrycznych, oraz efekt bursztynu który stał podstawą rozwoju nauki o elektryczności.

10 ZARYS HISTORYCZNY Grecy bursztyn nazwali elektronem, a za ojca opisu właściwości przyciągających bursztynu uznano Talesa z Miletu. Przez wieki odkrywano wiele materiałów i substancji, które wykazywały podobne właściwości elektryczne i próbowano wyjaśnić owe zjawisko. Można wspomnieć chociażby o takich uczonych jak: Plutarch ok.100 r. n.e, św. Augustyn 428 r. czy Girolamo Fracastoro 1555 r.

11 ZARYS HISTORYCZNY Przełomowe badania wykonał i opisał William Gilbert w 1600 r. w dziele pt. De magnnete, magneticisque corporibus et de magno magnnete tellure (O magnesie, ciałach magnetycznych i wielkim magnesie Ziemi. ) Zbudował pierwszy wskaźnik naelektryzowania tzw. versorium ( łac. wskazówka). Przy użyciu versorium Gilbert poddał systematycznemu badaniu wszystkie dostępne substancje i wyodrębnił elektryki i nieelektryki

12 ZARYS HISTORYCZNY W roku 1729 Stephen Gray wykazał, że elektryczność może być przesyłana na odległość, a w 1733 r. Charles Francois Du Fay podzielił elektryczność na szklaną i żywiczną. W 1739 r. Jean Theophile Desagulies zaproponował nazwę przewodniki i izolatory. Ogromny wkład w propagowania elektryczności miał Jean-Antoine Nollet ze słynnymi publicznymi wykładami i pokazami. W Kamieniu Pomorski zbudowano tzw. butelkę lejdejską która pozwalała na przechowywanie ładunku elektrycznego. Niestety wieści do Paryskiej Akademii Nauk dotarły później niż z Lejdy gdzie butelkę odkryto chronologicznie później.

13 ZARYS HISTORYCZNY Wynalazek butelki lejdejskiej czyli pierwszego kondensatora rozszerzył skale doświadczeń z elektryczności. Badano prędkość przepływu fluidu przez ciało człowieka, druty a także przez wodę. Benjamin Franklin ( 1706 – 1790) wyjaśniał zjawiska elektryczne za pomocą fluidu, którego w ciele może być nadmiar lub niedomiar. To on także wprowadził pojęcie bateria, ładunek i ustalił symbole plus i minus. Niestety jego wybór znaków baterii nie był udany, gdyż stał się podstawą utrzymanej do dziś umowy, że prąd elektryczny płynie od plusa do minusa. Tymczasem jak wiemy nośnikami ładunku są elektrony, które poruszają się od ujemnego do dodatniego bieguna baterii.

14 ZARYS HISTORYCZNY Badania, doświadczenia i nowe teorie pojawiały się coraz częściej. Warto wspomnieć tu o takich naukowcach jak: William Watson ( ), Henry Cavendish (1731 – 1810), Charles Augustin Coulomb (1736 – 1806)

15 ZARYS HISTORYCZNY Luigi Galvani ( 1737 – 1798) zauważył związek elektryczności z ruchami mięśni udowych preparowanej żaby, a Alessandro Volta ( 1745 – 1827) zbudował pierwszy stos ( baterie).

16 ZARYS HISTORYCZNY Fizyk i chemik angielski, jeden z najwybitniejszych uczonych XIX w., eksperymentator, samouk. Profesor Instytutu Królewskiego i Uniwersytetu w Oksfordzie. Największe znaczenie miały prace Faradaya dotyczące elektryczności. W 1831 r. odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, co przyczyniło się do powstania elektrodynamiki. Stworzył podstawy elektrochemii. Michael Faraday

17 ZARYS HISTORYCZNY Szkocki fizyk i matematyk. Autor wielu wybitnych prac z zakresu elektrodynamiki, kinetycznej teorii gazów, optyki i teorii barw. Maxwell udowodnił, że elektryczność i magnetyzm są dwoma rodzajami tego samego zjawiska – elektromagnetyzmu. Równania Maxwella są uważane za jeden z największych przełomów w historii fizyki. Na cześć ich odkrywcy jednostkę strumienia magnetycznego nazwano makswelem. James Clerk Maxwell

18 ZARYS HISTORYCZNY Matematyk niemiecki, profesor politechniki w Norymberdze w latach i uniwersytetu w Monachium po roku Napisał prace głównie z zakresu elektryczności i akustyki. Sformułował i udowodnił prawo opisujące związek pomiędzy natężeniem prądu elektrycznego a napięciem elektrycznym (tzw. Prawo Ohma). Badał nagrzewanie się przewodników przy przepływie prądu elektrycznego. George Ohm

19 ZARYS HISTORYCZNY Włoski fizyk, wynalazca, konstruktor i fizjolog. W roku 1774 skonstruował elektrofor, umożliwiający elektryzowanie ciał. Skonstruował elektroskop, służący pomiarom elektryczności oraz kondensator. W roku 1800 wynalazł ogniwo Volty poprzez zanurzenie płytek srebra i cynku w słonej wodzie, które było jednym z najstarszych ogniw galwanicznych. Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volt

20 ZARYS HISTORYCZNY Francuski fizyk i matematyk, zajmował się badaniem zjawiska elektromagnetyzmu. Od jego nazwiska jednostkę natężenia prądu elektrycznego nazwano amper. Ampère odkrył, że magnetyzm jest wynikiem przepływu prądu i że właściwości magnesów stałych należy tłumaczyć występującymi w nich wirowymi prądami elektrycznymi. Postawił hipotezę, że prąd płynący przez cewkę złożoną z nawiniętych na walcu zwojów miedzianego drutu powinien wykazywać takie same właściwości jak magnes stały. André Marie Ampère

21 ZARYS HISTORYCZNY Niemiecki matematyk, fizyk, astronom i geodeta. Wspólnie z niemieckim fizykiem Wilhelmem Weberem wprowadził absolutny układ jednostek elektromagnetycznych. Idee Gaussa wpłynęły też na rozwój fizyki. W tej dziedzinie zajmował się zagadnieniami elektryczności i magnetyzmu. Prace Gaussa nad teorią potencjału stanowią rozszerzenie prawa Coulomba. Interesował się również elektromagnetyzmem: w roku 1833 wspólnie z Weberem zbudował pierwszy w Niemczech telegraf elektromagnetyczny. Carl Friedrich Gauss

22 ZARYS HISTORYCZNY Jeden z najbardziej znanych i twórczych wynalazców na świecie, przedsiębiorca. Założyciel prestiżowego czasopisma naukowego Science. Samouk, od 1927 członek Narodowej Akademii Nauk w Waszyngtonie. Wśród jego wynalazków znalazły się: udoskonalenie telefonu Bella, udoskonalił żarówkę elektryczną, pracował nad udoskonaleniem magnetycznej metody wzbogacania rud żelaza, w 1883 odkrył emisję termoelektronową, w 1904 zbudował akumulator zasadowy niklowo-żelazowy. Zbudował w Nowym Jorku pierwszą na świecie elektrownię publicznego użytku. Thomas Alva Edison

23 PRĄD ELEKTRYCZNY Prądem elektrycznym nazywamy uporządkowany ruch nośników ładunków elektrycznych pod wpływem pola elektrycznego: w metalach polega na ruchu ładunków ujemnych ( elektronów),

24 PRĄD ELEKTRYCZNY w cieczach i gazach polega na ruchu jonów dodatnich i ujemnych.

25 PRĄD STAŁY Prąd stały - (ang. direct current, DC) – w odróżnieniu od prądu zmiennego i przemiennego (ang. alternating current, AC) – prąd stały charakteryzuje się stałą wartością natężenia oraz kierunkiem przepływu. Zaletą prądu stałego jest to, że w przypadku zasilania takim prądem wartość chwilowa dostarczanej mocy jest stała, co ma duże znaczenie dla wszelkich układów wzmacniania i przetwarzania sygnałów. Większość półprzewodnikowych układów elektronicznych zasilana jest prądem stałym (a przynajmniej napięciem stałym). Główną zaletą takiego rozwiązania jest to, że urządzenia zawierające układy elektroniczne mogą być zasilane bezpośrednio z przenośnych źródeł energii (baterii lub akumulatorów).

26 ŹRÓDŁA PRĄDU STAŁEGO Bateria słoneczna (ogniwo słoneczne)-to element półprzewodnikowy, w którym następuje przemiana (konwersja) energii promieniowania słonecznego(światła) w energię elektryczną w wyniku zjawiska fotowoltaicznego, czyli poprzez wykorzystanie półprzewodnikowego złącza typu p-n, w którym pod wpływem fotonów o energii większej, niż szerokość przerwy energetycznej półprzewodnika, elektrony przemieszczają się do obszaru n, a dziury do obszaru p. Takie przemieszczenie ładunków elektrycznych powoduje pojawienie się różnicy potencjałów, czyli napięcia elektrycznego.

27 ŹRÓDŁA PRĄDU STAŁEGO Ogniwa prądu - to najczęściej akumulator lub bateryjka. Służą one do zasilania przenośnego sprzętu audio, telefonów przenośnych i innych tego rodzaju urządzeń. Akumulatory w pojazdach samochodowych umożliwiają rozruch silnika.

28 ŹRÓDŁA PRĄDU STAŁEGO Bateria alkaliczna (ogniwo alkaliczne) – bateria jednorazowego użytku, bez możliwości ponownego ładowania. Nazwa tego typu baterii bierze się od alkalicznych (zasadowych) roztworów, stosowanych w charakterze elektrolitu. Zasada działania baterii polega na reakcji chemicznej, która zachodzi pomiędzy cynkiem a tlenkiem manganu (IV) (Zn/MnO 2 ). Bateria alkaliczna została wynaleziona przez amerykańskiego chemika Lewisa Urryego w 1959 w firmie Eveready Battery(obecnie Energizer). Współczesne baterie alkaliczne, dzięki technologicznym udoskonaleniom, mogą wytrzymać 40 razy dłużej niż oryginalny prototyp.

29 ŹRÓDŁA PRĄDU STAŁEGO Zasilacze – pełnią podobną role co ogniwa. Umożliwiają czerpanie prądu stałego, jednak w tym wypadku energia nie jest czerpana dzięki reakcjom chemicznym, lecz wynika z zamiany prądu przemiennego (takiego jak w domowej sieci elektrycznej) na prąd stały. Zasilacze są niezbędnymi składnikami domowych urządzeń elektroakustycznych i wideo - np. telewizorów, magnetowidów, wież stereo itp...

30 ŹRÓDŁA PRĄDU STAŁEGO Akumulator elektryczny – rodzaj ogniwa galwanicznego, które może być wielokrotnie użytkowane i ładowane prądem elektrycznym. Wszystkie rodzaje akumulatorów elektrycznych gromadzą i później uwalniają energię elektryczną dzięki odwracalnym reakcjom chemicznym zachodzącym w elektrolicie oraz na styku elektrolitu i elektrod. W akumulatorach występują dwa cykle pracy: ładowanie – w czasie którego akumulator jest odbiornikiem energii elektrycznej, wewnątrz akumulatora energia elektryczna jest przetwarzana na energię chemiczną, praca – akumulator jest źródłem prądu elektrycznego na skutek przemiany energii chemicznej na energię elektryczną; rezultatem pracy jest stopniowe rozładowywanie akumulatora.

31 PRĄD PRZEMIENNY Prąd przemienny (ang. alternating current, AC) – charakterystyczny przypadek prądu elektrycznego okresowo zmiennego, w którym wartości chwilowe podlegają zmianom w powtarzalny, okresowy sposób, z określoną częstotliwością. Wartości chwilowe natężenia prądu przemiennego przyjmują naprzemiennie wartości dodatnie i ujemne (stąd nazwa przemienny). Najczęściej pożądanym jest, aby wartość średnia całookresowa (tzn. składowa stała) wynosiła zero. Stosunkowo największe znaczenie praktyczne mają prąd i napięcie o przebiegu sinusoidalnym. Dlatego też, w żargonie technicznym często nazwa prąd przemienny oznacza po prostu prąd sinusoidalny.

32 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO Gniazdo elektryczne - złącze stanowiące na ogół część instalacji elektrycznej, służące do przyłączania do niej odbiorników energii elektrycznej. Występuje wiele rodzajów gniazdek, zarówno o przeznaczeniu specjalnym (przemysłowym) jak również przeznaczonych do instalacji domowych. W Polsce obowiązujący jest tzw. typ E. Praktyką stosowaną w Polsce w przypadku gniazdek pojedynczych jest łączenie przewodu fazowego z lewej strony a neutralnego z prawej – patrząc na gniazdko, gdy bolec (zwany też kołkiem ochronnym) jest na górze.

33 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO NAPIĘCIA I CZĘSTOTLIWOŚCI ZASILANIA NA ŚWIECIE

34 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO Prądnica - będąc szczególnym przypadkiem maszyny elektrycznej i generatora elektrycznego jest urządzeniem przekształcającym energię mechaniczną w energię elektryczną. Wytwarzanie energiielektrycznej odbywa się w prądnicach dzięki zjawisku indukcji elektromagnetycznej. Odbywa się to na skutek względnego ruchu przewodnika i zewnętrznego pola magnetycznego. Ze względu na rodzaj wytwarzanego napięcia prądnice dzieli się na: prądu przemiennego prądu stałego

35 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO Generator - urządzenie przetwarzające na energię elektryczną inne rodzaje energii, w tym energię mechaniczną. Większość generatorów wytwarza energię elektryczną w wyniku indukcji elektromagnetycznej. Generatory te mają elementy poruszające się w polu magnetycznym lub wytwarzane jest zmienne pole magnetyczne. Ze względu na budowę i zasadę działania prądnice (generatory) dzieli się na: generatory synchroniczne generatory asynchroniczne

36 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO Źródłem energii mechanicznej w generatorach indukcyjnych może być przegrzana para wodna, napędzająca turbinę parową, uzyskana ze spalania paliwa (w tym paliw kopalnych) lub z promieniowania słonecznego.

37 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO Dynamo – dawna nazwa prądnicy, aktualnie rzadko używana. Obecnie nazwa stosowana potocznie tylko dla prądnic rowerowych napędzanych przez oponę obracającego się koła rowerowego. Dynamo rowerowe jest miniaturowym alternatorem, w którym wirnik jest magnesem trwałym, a w stojanie znajduje się uzwojenie otoczone magnetowodem przełączającym kierunek pola magnetycznego przy obrocie magnesu.

38 ŹRÓDŁA PRĄDU PRZEMIENNEGO To zmienne względem uzwojenia obwodu elektrycznego pole magnetyczne indukuje siłę elektromagnetyczną, która jest przyczyną płynięcia prądu elektrycznego powodującego świecenie żarówki w lampce rowerowej. Dynama montowane są też w piaście koła, co powoduje znaczną poprawę sprawności przetwarzania energii mechanicznej na elektryczną, a tym samym mniejszy opór i większy komfort jazdy rowerzysty. Jasność świecenia lampki zależy od prędkości obrotów koła (szybkości jazdy roweru). W przypadku zatrzymania roweru dynamo nie wytwarza prądu, a lampka rowerowa gaśnie, co jest największą wadą instalacji elektrycznej opartej na dynamie.

39 ELEKTROWNIE ATOMOWE Kiedy w latach pięćdziesiątych powstawały pierwsze elektrownie atomowe wydawało się, że ludzkość uzyskała dostęp do ogromnych ilości czystej, bezpiecznej i stosunkowo taniej energii. Z 1kg najczęściej używanego paliwa jądrowego (235 U), można uzyskać tyle energii elektrycznej, co z 300 ton węgla lub 1600 ton benzyny. Obecnie energetyka jądrowa budzi jednak wiele wątpliwości zarówno natury ekologicznej jak ekonomicznej, jednak w obliczu wyczerpywania się zasobów surowców kopalnych może okazać się jedynym środkiem łagodzącym nieuchronne kryzysy energetyczne.

40 CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY ? Prąd elektryczny może płynąć przez wiele substancji np. przez elektrolity, grafit, węgiel nie które tworzywa sztuczne. Nie które pierwiastki chemiczne taki jak krzem czy german czy różne związki chemiczne przewodzą prąd w szczególnych warunkach. Są to półprzewodniki używane głównie w elektronice. Najlepszymi i najczęstszymi przewodnikami prądu elektrycznego są metale.

41 CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY ? Niemetale przewodzą prąd elektryczny. Do niemetali przewodzących prąd zaliczamy grafit i niektóre polimery (poliacetylen). Polimery są materiałami organicznymi, złożonymi ze związków węgla. Powstają w wyniku połączenia wiązaniami kowalencyjnymi w łańcuchy wielu grup atomów zwanych monomerami. Materiały polimerowe cechują się doskonałymi własnościami wytrzymałościowymi (często lepszymi niż metale), ale nie są odpowiednie do stosowania w warunkach podwyższonej temperatury. Innym rodzajem materiałów są półprzewodniki. Półprzewodnikami są takie pierwiastki jak german i krzem. Półprzewodniki są dziś szeroko stosowane w produkcji takich urządzeń jak diody krystaliczne i tranzystory. One z kolei znalazły zastosowanie w komputerach, bateriach słonecznych, i wielu innych dziedzinach współczesnej elektroniki.

42 CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY ? Owoce cytrusowe są najlepsze do przewodzenia prądu elektrycznego, a nawet do wytwarzania go. Kwas grejpfrutowy umożliwia im przewodzenie prąd bardziej niż innym owocom. Podobnie, ziemniak, który jest gęsty i zawiera dużo wody, to środowisko, przez które prąd może się przemieszczać. Pokarmy, które mają dużo wody jak owoce, warzywa i mięso, najlepiej przewodzą energię elektryczną. To jest trudniejsze do uzyskania w suchej żywności lub środkach spożywczych, które są o wysokiej zawartości tłuszczu, takie jak czekolada masło lub mleko, do przewodzenia elektryczności. W rzeczywistości, niektóre pokarmy to prawie izolatory, ponieważ jest tak trudno, aby przejść przez nie energii elektrycznej. Pszenica dmuchana byłaby idealnym przykładem.

43 CO NIE PRZEWODZI PRĄDU ELEKTRYCZNEGO ? Substancje i materiały które nie przewodzą prądu elektrycznego nazywamy izolatorami. Zaliczamy do nich : papier guma porcelana szkło gips tworzywa sztuczne Gazy są zwykle dobrymi izolatorami i stąd też nie przewodzą one prądu w normalnych warunkach ciśnienia i bez odpowiedniego czynnika jonizującego. Gazy jonizujemy przez ogrzewanie, przykładając wysokie napięcie lub też napromieniowując je np. promieniami Roentgena lub też innym wysokoenergetycznym promieniowaniem.

44 ELEKTROWNIE ATOMOWE Wraz z zakończeniem II wojny światowej energia jądrowa znalazła zastosowanie cywilne – naukowcy nauczyli się przeprowadzać kontrolowaną reakcję rozszczepienie w reaktorach atomowych. Ciepło uzyskane z reaktora służy do wytwarzania pary – która z kolei jest wykorzystywana analogicznie jak w innych elektrowniach cieplnych do napędzania turbozespołów (turbina + prądnica elektryczna). Pierwsza taka elektrownia została wybudowana w 1954 r. w Obnińsku w ZSRR. Wydawało się, że przyszłość energetyki jądrowej jest świetlana – w latach siedemdziesiątych uruchamiano kilkanaście reaktorów rocznie. Jednak dwie poważne awarię (Three Mile Island w 1979 r. oraz Czarnobyl w 1986 r.) spowodowały wątpliwości co do bezpieczeństwa elektrowni, wybuch światowej radiofobii wzrost poparcia dla organizacji proekologicznych (Greenpeace, partie polityczne Zielonię). Rządy niektórych krajów Europy Zachodniej (Niemcy) podjęły decyzje o całkowitym wycofaniu się z energetyki jądrowej. Obecnie na świecie pracuje około 400 elektrowni atomowych dostarczających 17% elektryczności zużywanej globalnie.

45 BUDOWA ELEKTROWNI ATOMOWEJ Sercem każdej EJ jest reaktor, w którym ciepło uzyskuje się z kontrolowanej reakcji łańcuchowej rozszczepienia jąder atomów paliwa (np. uranu-235) przy udziale wodnego, grafitowego lub berylowego moderatora spowalniającego powstałe neutrony, dzięki czemu zwiększa się prawdopodobieństwo zainicjowania przez nie kolejnej reakcji rozszczepienia. Przebieg reakcji reguluje się przez wsuwanie lub wyciąganie z rdzenia (zawierającego paliwo jądrowe) tzw. prętów sterujących wykonanych z materiałów pochłaniających neutrony (izotopy boru lub kadmu). Przez rdzeń przepływa chłodziwo, które chłodząc rdzeń samo silnie nagrzewa się. Woda jest bardzo dobrym chłodziwem z uwagi na jej duże ciepło właściwe, ale musi być utrzymana pod dużym ciśnieniem dla uniknięcia wrzenia w temperaturze rzędu kilkuset stopni Celsjusza. Ciepło pobrane w reaktorze zostaje oddane w wymienniku ciepła wodzie obiegu wtórnego lub wodzie w wytwornicy pary, która zasila turbogenerator. Temperatura tej pary i jej ciśnienie muszą być odpowiednio wysokie, aby zapewnić wysoką sprawność turbiny. Po przejściu przez turbinę para jest chłodzona i skroplona wraca do wytwornicy pary.

46 BUDOWA ELEKTROWNI ATOMOWEJ

47 Elektrownia Atomowa Grohnde (Niemcy) Elektrownia Atomowa Gundremmingen (Niemcy)

48 ELEKTROWNIA WĘGLOWA Elektrownia węglowa – elektrownia cieplna, w której paliwem jest węgiel brunatny lub węgiel kamienny. Elektrownia węglowa jest elektrownią parową, w której głównymi podzespołami biorącymi udział w konwersji energii są: * kocioł parowy, * turbina parowa kondensacyjna, * skraplacz, * pompa zasilająca. W celu podniesienia sprawności cieplej obiegu termodynamicznego stosowane są zwykle następujące podzespoły: * przegrzewacz wtórny (nieraz stosowane są dwa przegrzewacze wtórne), * podgrzewacze regeneracyjne w ilości zwykle od 5 do 11.

49 SCHEMAT BUDOWY ELEKTROWNI WĘGLOWEJ Ponieważ spaliny powstałe ze spalania węgla zawierają zwykle szkodliwe związki siarki i azotu oraz pył, więc konieczne jest stosowanie instalacji odsiarczania, odazotowania i odpylania spalin.W Polsce znaczna większość energii elektrycznej (ponad 90%) pozyskiwana jest w elektrowniach węglowych.

50 SCHEMAT BUDOWY ELEKTROWNI WĘGLOWEJ Oznaczenia: 1. Chłodnia kominowa 2. Pompa wody chłodzącej 3. Sieć przesyłowa 4. Transformator blokowy 5. Generator 6. Część niskoprężna turbiny 7. Pompa wody zasilającej 8. Skraplacz 9. Część średnioprężna turbiny 10. Schładzacz pary 11. Część wysokoprężna turbiny 12. Odgazowywacz 13. Podgrzewacz 14. Podajnik węgla 15. Zbiornik węgla 16. Młyn 17. Walczak 18. Zbiornik popiołu 19. Przegrzewacz pary 20. Wentylator powietrza 21. Międzystopniowy przegrzewacz pary 22. Czerpnia powietrza 23. Podgrzewacz wody 24. Podgrzewacz powietrza 25. Filtr spalin 26. Wentylator spalin

51 ELEKTROWNIA WĘGLOWA Elektrownia Konin - Pątnów Elektrownia Bełchatów

52 ELEKTROWNIA WIATROWA Elektrownia wiatrowa to zespół urządzeń produkujących energię elektryczną, wykorzystujących do tego turbiny wiatrowe. Energia elektryczna uzyskana z wiatru jest uznawana za ekologicznie czystą, gdyż, pomijając nakłady energetyczne związane z wybudowaniem takiej elektrowni, wytworzenie energii nie pociąga za sobą spalania żadnego paliwa. Światowym potentatem w produkcji energii wiatrowej są Niemcy (ok. 40% produkcji w skali całego globu). Aby uzyskać 1 MW (megawat) mocy, wirnik turbiny wiatrowej powinien mieć średnicę około 50 metrów. Ponieważ duża konwencjonalna elektrownia ma moc sięgającą 1 GW (gigawata), tj MW, to jej zastąpienie wymagałoby teoretycznie użycia ok takich generatorów wiatrowych. W rzeczywistości elektrownie wiatrowe pracują ok – 2000 godzin rocznie, tj. trzykrotnie krócej niż siłownie konwencjonalne i atomowe. Zatem aby wyprodukować tyle samo energii elektrycznej co jedna duża siłownia klasyczna potrzeba ok elektrowni wiatrowych o mocy 1 MW

53 ELEKTROWNIA WIATROWA W rzeczywistości elektrownie wiatrowe pracują ok – 2000 godzin rocznie, tj. trzykrotnie krócej niż siłownie konwencjonalne i atomowe. Zatem aby wyprodukować tyle samo energii elektrycznej co jedna duża siłownia klasyczna potrzeba ok elektrowni wiatrowych o mocy 1 MW. Jednym z argumentów na rzecz budowania elektrowni wiatrowych na świecie był problem konieczności zmniejszenia emisji dwutlenku węgla do atmosfery chociaż raporty organizacji ekologicznych podają, że jest to drogą energia i mało efektywna. Problem stanowi fakt, iż wg niektórych badań farmy wiatrowe poważnie zagrażają ptakom i nietoperzom, zaś przez Polskę przebiega wiele szlaków ich sezonowych wędrówek. Np. ważne trasy migracyjne ptaków biegną wzdłuż wybrzeża Bałtyku, Wisły, Odry, Noteci.

54 ELEKTROWNIA WIATROWA Eletrownia wiatrowa w Pucku Middelgrugen – elektrownia wiatrowa na morzu

55 ELEKTROWNIE WODNE Elektrownia wodna to zakład przemysłowy zamieniający energię spadku wody na elektryczną. Elektrownie wodne można podzielić na elektrownie przepływowe produkujące energię elektryczną oraz elektrownie szczytowo- pompowe, które służą głównie do magazynowania energii elektrycznej wyprodukowanej w inny sposób. Do lat 80. ubiegłego wieku panował powszechny pogląd, że elektrownie wodne są źródłem "czystszej" energii, to znaczy, że są najmniej szkodliwe dla środowiska naturalnego. Podczas wytwarzania energii przez elektrownię wodną do atmosfery nie dostają się żadne zanieczyszczenia, a poziom emitowanego hałasu (ze względu na małą prędkość obrotową turbin) jest niski. Jednak budowa elektrowni znacząco zmienia ekosystem i krajobraz otoczenia. Aby uzyskać wysoki poziom wody, często trzeba zalać ogromne obszary dolin rzek. Wiąże się to z przesiedleniem ludzi mieszkających dotychczas w tym miejscu oraz prawdopodobną zagładą żyjących zwierząt i roślin.

56 ELEKTROWNIE WODNE Największą pod względem ilości produkowanej energii elektrownią wodną na świecie jest wybudowana w 1983 roku elektrownia na zaporze Itaipu na Paranie na granicy państw Brazylii i Paragwaju. Elektrownia ma maksymalną moc 14 GW a jej największa produkcja roczna wynosiła 94,7 TWh (w 2008r.). Zasoby hydroenergetyczne Polski szacuje się na 13,7 TWh rocznie, z czego 45,3% przypada na Wisłę, 43,6% na dorzecza Wisły i Odry, 9,8% na Odrę i 1,8% na rzeki Pomorza. W Polsce największa elektrownia wodna znajduję się na Wiśle we Włocławku.

57 ELEKTROWNIE WODNE Elektrownia wodna we Włocławku Elektrownia wodna w Itaipu w Brazylii

58 ELEKTROWNIE SŁONECZNE Słońce jest centralną gwiazdą Układu Słonecznego, wokół której krąży Ziemia, inne planety oraz mniejsze ciała niebieskie. Stanowi najjaśniejszy obiekt na niebie i główne źródło energii docierającej do Ziemi. Rozwój technologii spowodował, że dziś potrafimy je wykorzystać do produkcji energii elektrycznej. Energię promieniowania słonecznego można wykorzystywać na dwa podstawowe sposoby: zamieniać ją bezpośrednio w energie elektryczną w ogniwach fotowoltanicznych (konwersja fotowoltaniczna), zamieniać ją w ciepło, które z kolei może być wykorzystane np. do ogrzewania wody użytkowej, lub w elektrowniach słonecznych do wytwarzanie energii elektrycznej. Krajem przodującym w świecie pod względem wykorzystania energii słonecznej są Niemcy. W ostatnich latach oddano do użytku szereg instalacji które można już określić mianem elektrowni słonecznych.

59 ELEKTROWNIE SŁONECZNE Jedną z największych jest plantacja baterii fotowoltanicznych zlokalizowana w miejscowości Pocking w Bawarii kosztem 40 mln euro. Zajmuje powierzchnie 32 ha i osiąga moc 10MW. Twórca projektu Martin Bucher twierdzi, że oszczędzi on środowisku 10 tys. ton zanieczyszczeń każdego roku jednocześnie zaopatrując w energię 3 tys. gospodarstw domowych.

60 DOMOWA INSTALACJA ELEKTRYCZNA, SPOSOBY ŁĄCZENIA ODBIORNIKÓW I ROLA BEZPIECZNIKÓW W SIECI ELEKTRYCZNEJ.

61 Energia elektryczna ma w domu wiele zastosowań - zasila lampy, telewizor, kuchenki, magnetowid i wiele innych urządzeń. Elektryczność trafia w domach do dwóch rodzajów obwodów - oświetleniowego i gniazd w ścianach. Urządzenia elektryczne włączane są do źródła energii poprzez włożenie wtyczki do gniazdka.

62 INSTALACJA ELEKTRYCZNA Energia elektryczna dostarczana jest do domu z sieci elektrycznej, płynie przez skrzynkę z bezpiecznikami i rozdziela się na dwa typy obwodów. Jeden z nich zasila główne oświetlenie. Drugi dostarcza energię do gniazd. Ta obiega dom, zazwyczaj wewnątrz ścian lub pod podłogą. W wielu miejscach obwód otwiera się w postaci gniazd. W nich włącza się urządzenia do obwodu. Prąd płynie do urządzenia jednym przewodem i powraca przewodem zerowym. Ilość energii elektrycznej dostarczanej do domu mierzy licznik. Jest to zazwyczaj mały silnik, połączony z urządzeniem liczącym. Zegar w liczniku pokazuje, ile zużyto prądu. W wielu krajach energia elektryczna jest tańsza w nocy, kiedy zapotrzebowanie na nią jest mniejsze.

63 URZĄDZENIA Urządzenie elektryczne jest maszyną wykorzystywaną do wykonania pewnej pracy. Zużywają one energię elektryczną, wytwarzając światło i ciepło, napędzając silnik lub wytwarzając dźwięk. Różne urządzenia zużywają różne ilości energii. Te, które wytwarzają ciepło, jak na przykład piecyk zużywają jej znacznie więcej niż te wytwarzające światło lub dźwięk, jak telewizor. Każde urządzenie ma obwód, który można połączyć ze źródłem energii.

64 ROLA BEZPIECZNIKÓW W DOMOWEJ INSTALACJI Elektryczność trafia w domach do dwóch rodzajów obwodów - oświetleniowego i gniazd w ścianach. Urządzenia elektryczne włączane są do źródła energii poprzez włożenie wtyczki do gniazdka. Urządzenia elektryczne są maszynami wykorzystywaną do wykonania pewnej pracy. Zużywają one energię elektryczną, wytwarzając światło i ciepło, napędzając silnik lub wytwarzając dźwięk. Różne urządzenia zużywają różne ilości energii. Te, które wytwarzają ciepło, jak na przykład piecyk zużywają jej znacznie więcej niż te wytwarzające światło lub dźwięk, jak telewizor. Każde urządzenie ma obwód, który można połączyć ze źródłem energii.

65 Energia elektryczna dostarczana jest do domu z sieci elektrycznej, płynie przez skrzynkę z bezpiecznikami i rozdziela się na dwa typy obwodów. Jeden z nich zasila główne oświetlenie. Drugi dostarcza energię do gniazd. Większość obwodów wyposażonych jest w bezpiecznik, czyli w automatyczny wyłącznik. Bezpiecznik topikowy składa się z cienkiego drucika włączonego w obwód. Jeśli w obwodzie płynie zbyt duża ilość prądu, bezpiecznik topi się i przerywa obwód, zanim zostanie on zniszczony. Bezpiecznik automatyczny działa w podobny sposób, lecz nic się w nim nie topi i można go ponownie włączyć po usunięciu uszkodzenia. Dzięki bezpiecznikom nie dochodzi do pożarów i innych przykrych wypadków związanych z elektryka w domu. Możemy obniżyć zużycie energii elektrycznej poprzez stosownie energooszczędnych żarówek, stosować oświetlenie punktowe i unikać zbędnego oświetlenia

66 Bezpieczniki elektryczne są to elementy chroniące obwody elektryczne, urządzenia w nich występujące, lub osoby obsługujące przed skutkami nieprawidłowego działania sieci lub urządzeń np. zwarć. Rodzaje zabezpieczeń w sieciach elektrycznych: - przerywają obwód elektryczny po przekroczeniu w przewodzie określonego natężenia prądu. - chronią urządzenia przed przepięciami występującymi w sieci. - chroniące urządzenia wielofazowe przed zanikiem jednej z faz prądu trójfazowego. - chroniące obsługę urządzeń przed porażeniem prądem elektrycznym; coraz częściej stosuje się bezpieczniki różnicowo-prądowe oraz bezpieczniki przeciążeniowe

67 Większość obwodów wyposażonych jest w bezpiecznik, czyli w automatyczny wyłącznik. Bezpiecznik topikowy składa się z cienkiego drucika włączonego w obwód. Jeśli w obwodzie płynie zbyt duża ilość prądu, bezpiecznik topi się i przerywa obwód, zanim zostanie on zniszczony. Bezpiecznik automatyczny działa w podobny sposób, lecz nic się w nim nie topi i można go ponownie włączyć po usunięciu uszkodzenia.

68 WTYCZKI Wtyczka przyłączona jest do przewodów wychodzących z urządzenia, łącząc je z przewodami w obwodzie głównym. Wewnątrz wtyczki znajduje się przewód pod napięciem(pokryty czarnym izolatorem) i przewód zerowy (biały). Przewód pod napięciem dostarcza do urządzenia prądu, który powraca do źródła zasilania przez przewód zerowy. W niektórych krajach wtyczki mają także przewód uziemienia. Nie przenosi on zazwyczaj prądu - służy jako element zabezpieczający. Jeśli w urządzeniu nastąpi przebicie, czyli obudowa znajdzie się pod napięciem- zostanie połączona ze źródłem zasilania, wówczas uziemienie umożliwia bezpieczne odprowadzenie prądu do ziemi.

69 ŁĄCZENIE ODBIORNIKÓW ELEKTRYCZNYCH Łączenie szeregowe: Przez każdy z tych odbiorników przepływa prąd o tym samym natężeniu. Na każdym odbiorniku występuje napięcie, napięcie na całym układzie jest równy sumie napięć: Opór elektryczny układu odbiorników energii elektrycznej połączonych szeregowo jest równy sumie oporów elektrycznych tych odbiorników.

70 ŁĄCZENIE ODBIORNIKÓW ELEKTRYCZNYCH Łączenie równoległe Na każdym odbiorniku jest takie same napięcie i równe napięciu w obwodzie. Przez każdy z odbiorników płynie prąd o innym natężeniu. Spełnione jest I Prawo Kirchoffa.I Prawo Kirchoffa Odwrotność oporu zastępczego równa jest sumie odwrotności oporów poszczególnych oporników.

71 Węzeł sieci- punkt obwodu elektrycznego, który nie wytwarza ani nie gromadzi ładunku elektrycznego (jest to punkt obwodu w którym jest więcej niż 2 przewody). Suma natężeń prądów wpływających do węzła sieci jest równa sumie natężeń prądów wypływających. Suma natężeń prądów wpływających i wypływających z sieci jest równa zero. I Prawo Kirchoffa

72 DOMOWA INSTALACJA ELEKTRYCZNA - SPOSOBY BEZPIECZNEGO UŻYTKOWANIA

73 Wiercąc otwory trzeba zachować szczególne środki ostrożności, gdyż możemy natknąć się na przewody instalacji elektrycznej ułożone w ścianie. W przypadku przewiercenia lub uszkodzenia takiego przewodu może dojść do trwałego uszczerbku na zdrowiu, a nawet śmierci osoby wiercącej, z powodu porażenia prądem. Wyłączniki różnicowoprądowe "odetną" w takim przypadku zasilanie.

74 Awaria pralki może być tragiczna w skutkach. W przypadku kiedy woda przedostanie się poza pralkę może nastąpić niebezpieczne dla ludzi i zwierząt, pojawienie się napięcia na jej obudowie. Dodatkowo napięcie może wystąpić również na całej instalacji hydraulicznej. W takim przypadku porażenie mogłoby nastąpić nawet podczas mycia rąk.

75 Podczas koszenia trawnika kosiarką elektryczną, w chwili nieuwagi, może łatwo dojść do przecięcia przewodu zasilającego. W takim wypadku napięcie może pojawić się na uchwycie kosiarki, które spowoduje mimowolne zaciśnięcie się dłoni i długotrwałe porażenie. Również w takich przypadkach uchroni nas wyłącznik różnicowoprądowy

76 Nie raz w pośpiechu zdarzało się nam, jeszcze podczas kąpieli suszyć włosy, tak żeby było szybciej. Zapominamy wtedy, że podczas użytkowania urządzeń elektrycznych w takich warunkach, należy zachować szczególne środki ostrożności, gdyż każdy błąd, czy chwila nieuwagi może skończyć się tragicznie. Co gorsza, jeśli przypadkiem suszarka wpadnie do wanny, zadziała to tak jak byśmy każdym fragmentem ciała dotknęli do przewodu pod napięciem. Wtedy o życiu i śmierci decydują sekundy, a z pomocą przyjdzie nam wyłącznik różnicowoprądowy.

77 BIOFIZYCZNE CZŁOWIEKA SKUTKI DZIAŁANIA PRĄDU NA ORGANIZM Organizm ludzki inaczej zachowuje się przy poddaniu go działaniu prądu stałego czy zmiennego. Jedną z zasadniczych różnic przy działaniu prądu stałego na organizm ludzki jest zachowanie się wchodzących w skład komórek cząsteczek posiadających ładunek elektryczny. Pod wpływem doprowadzonego napięcia cząsteczki te przemieszczają się, co prowadzi do zmian stężenia jonów w komórkach i przestrzeniach międzykomórkowych. Im dłuższy jest czas przepływu prądu w tym samym kierunku, tym większe są przemieszczenia jonów, co powoduje zaburzenia czynności komórek, między innymi komórek mięśni i komórek nerwowych.

78 BIOFIZYCZNE CZŁOWIEKA SKUTKI DZIAŁANIA PRĄDU NA ORGANIZM Szkodliwe następstwa oddziaływania prądu elektrycznego na organizm ludzki: oparzenia skurcze mięśni zaburzenia zmysłu równowagi częściowy paraliż śmierć

79 BIOFIZYCZNE CZŁOWIEKA SKUTKI DZIAŁANIA PRĄDU NA ORGANIZM Prąd ~ [mA] Skutki dla człowieka 0,3 - 0,4 odczuwalny przepływ prądu w miejscu zetknięcia z elektrodą 0,7 - 1,2 prąd wyraźnie daje się odczuć 1,2 - 1,6 łaskotanie i swędzenie ręki 1,6 - 2,2 cierpnięcie dłoni 2,2 - 2,8 cierpnięcie przegubów 2,8 - 3,5 lekkie usztywnienie rąk 3,4 - 4,5 silne usztywnienie rąk, ból w przedramieniu aż do łokcia 4,0 - 6,0 skurcze dłoni, przedramienia, ramion 6,0 - 9,0 pomimo skurczu ramion i dłoni można się jeszcze uwolnić od elektrod. 10,0 - 25,0 uwolnienie się od elektrod na skutek skurczu bardzo trudne lub niemożliwe, prąd nie powoduje groźnych następstw, jeśli czas nie przekroczy s.

80 BIOFIZYCZNE CZŁOWIEKA SKUTKI DZIAŁANIA PRĄDU NA ORGANIZM 25,0 - 60,0 silne i bardzo bolesne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej, możliwość arytmii serca 60, ,0 prawdopodobieństwo nierównej pracy komór i przedsionków serca konieczna natychmiastowa pomoc lekarza powyżej 300,0 zatrzymanie normalnej pracy serca !

81 DZIAŁANIE POŚREDNIE PRĄDU ELEKTRYCZNEGO Często spotyka się uszkodzenia ciała wywołane pośrednim działaniem prądu elektrycznego, gdy nie przepływa on przez ciało. Dzieje się to podczas powstania łuku elektrycznego, w wyniku zwarcia w urządzeniach elektrycznych. Łuk elektryczny może spowodować mechaniczne uszkodzenie skóry, mające wygląd ran ciętych, kłutych lub postrzałowych. Towarzyszą temu często oparzenia skóry powstałe w wyniku zapalenia się odzieży. Łuk elektryczny może wywołać również uszkodzenie cieplne i świetlne narządu wzroku. Do urazów wywołanych pośrednio przez prąd należy zaliczyć także złamania inne obrażenia wynikłe wskutek upadku z wysokości przy odruchowej reakcji na porażenie.

82 WPŁYW PRĄDU ELEKTRYCZNEGO NA ORGANIZM CZŁOWIEKA Sieć elektryczna jest uziemiona. Oznacza to, że jeden z przewodów dochodzących do gniazdka to przewód zerowy połączony z uziemieniem - jego napięcie wynosi zero. Drugi przewód jest nazywany przewodem fazowym. W instalacjach domowych spotykamy się najczęściej z napięciem -230 V, natomiast napięcie, z jakim człowiek ma do czynienia w przemyśle i w rzemiośle, wynosi -400 V prądu przemiennego.

83 UZIEMIENIE Uziemienie – przewód wykonany z przewodnika łączący ciało naelektryzowane z ziemią. W wyniku połączenia ciało naelektryzowane oddaje lub przyjmuje odpowiednią liczbę ładunków ulegając zobojętnieniu (staje się elektrycznie obojętne). W elektrotechnice i elektronice – połączenie określonego punktu obwodu elektrycznego z ziemią, celem zapewnienia bezpiecznej i prawidłowej pracy urządzeń elektrycznych.

84 Rodzaje uziemień: Uziemienie ochronne – połączenie dostępnych dla dotyku metalowych części urządzeń elektrycznych w celu zapewnienia ochrony przeciwporażeniowej. Uziemienie funkcjonalne lub inaczej uziemienie robocze to uziemienie określonego punktu obwodu elektrycznego w celu zapewnienia prawidłowej pracy urządzeń elektrycznych w warunkach zwykłych i zakłóceniowych. Uziemienie robocze umożliwia ochronę sieci niskiego napięcia przed skutkami przeniesienia się na nią wyższego napięcia. Uziemienie robocze wykonuje się w instalacjach i urządzeniach elektrycznych połączonych bezpośrednio z siecią rozdzielczą lub zasilanych z układu o napięciu wyższym niż 1 kV przez transformator lub przetwornicę. UZIEMIENIE

85 ZAPAMIĘTAJ !!! Zachowuj szczególną ostrożność, korzystając z urządzeń elektrycznych. Zanim je podłączysz do źródła napięcia, sprawdź, czy nie są uszkodzone (np. czy kabel nie jest przecięty). Nie dotykaj mokrymi dłońmi urządzeń zasilanych prądem i nie podłączaj ich do prądu w pobliżu źródeł wody. Nie naprawiaj samodzielnie urządzeń i instalacji elektrycznej. W razie konieczności powierz wykonanie naprawy fachowcom. Jeżeli masz zamiar obejrzeć wnętrze urządzenia, które jest zasilane napięciem, najpierw się upewnij, że jest ono odłączone od źródła prądu. Korzystając z urządzeń elektrycznych, zawsze przestrzegaj podstawowych zasad bezpieczeństwa.

86 UZIEMIENIE Uziemienie odgromowe – służy do odprowadzenia do ziemi udarowych prądów wyładowań atmosferycznych. Uziemienie pomocnicze – wykorzystuje się dla celów ochrony przeciwporażeniowej oraz w układach pomiarowych i zabezpieczających

87 ELEKTROCHEMIA Elektrochemia jest działem chemii fizycznej, zajmującym się badaniem elektrycznych aspektów reakcji chemicznych, a także w mniejszym stopniu własnościami elektrycznymi związków chemicznych. Przedmiotem jej badań są m.in. procesy chemiczne towarzyszące przepływowi prądu elektrycznego przez elektrolit, którymi są stopy i roztwory związków chemicznych zdolnych do dysocjacji elektrolitycznej.

88 ELEKTROCHEMIA Czy prąd może płynąć przez dowolną ciecz? Nie prąd nie może przepływać przez dowolną ciecz.Przepływa tylko przez elektrolity. Elektroliza Faradaya Prawa elektrolizy Faradaya to dwa prawa sformułowane przez Faradaya w 1834 r. 1. Masa substancji wydzielonej podczas elektrolizy jest proporcjonalna do ładunku, który przepłynął przez elektrolit 2. Ładunek Q potrzebny do wydzielenia lub wchłonięcia masy m jest dany zależnością gdzie: F - stała Faradaya (w kulombach/mol) z - ładunek jonu (bezwymiarowe) M - masa molowa jonu (w kilogram/mol).

89 ELEKTROLIZA W chemii i fizyce - ogólna nazwa na wszelkie zmiany struktury chemicznej substancji, zachodzące pod wpływem przyłożonego do niej zewnętrznego napięcia elektrycznego. W węższym zakresie pojęcie to obejmuje tylko procesy rozkładu. Elektrolizie towarzyszyć może (choć nie musi) szereg dodatkowych zjawisk, takich jak dysocjacja elektrolityczna, transport jonów do elektrod, wtórne przemiany jonów na elektrodach i inne. W sensie technologicznym przez elektrolizę rozumie się wszystkie te procesy łącznie.

90 PRAKTYCZNE ZASTOSOWANIE ELEKTROLIZY Elektroliza jest procesem stosowanym na skalę przemysłową m.in. do: produkcji metali: aluminium, litu, sodu, potasu produkcji rozmaitych związków chemicznych, w tym aspiryny, kwasu trifluorooctowego, wodorotlenku sodu, potasu, chloranu sodu i chloranu potasu produkcji gazów: wodoru, chloru i tlenu. galwanizacji - pokrywanie cienką warstwą metalu innego metalu Aparaty do przeprowadzania elektrolizy nazywane są elektrolizerami.

91 ZASTOSOWANIE PRĄDU ELEKTRYCZNEGO W DIAGNOSTYCE MEDYCZNEJ I LECZNICTWIE Prąd elektryczny wykorzystuje się do badań elektrografii: - EKG (elektrokardiografia) - EMG (elektromiografia) - EEG (elektroencefalogram) oraz badania elektroimpedancyjne( mammografia, tomografia) ekg emg eeg

92 ELEKTROFOREZA Technika analityczna, rzadziej preparatywna, stosowana w chemii i biologii molekularnej, zwłaszcza w genetyce. Jej istotą jest rozdzielenie mieszaniny związków chemicznych na możliwie jednorodne frakcje przez wymuszanie wędrówki ich cząsteczek w polu elektrycznym. Cząsteczki różnych substancji różnią się zwykle ruchliwością elektroforetyczną. Parametr ten jest w przybliżeniu wprost proporcjonalny do ładunku elektrycznego cząsteczki i odwrotnie proporcjonalny do jej wielkości. Zależy także od kształtu cząsteczki. Istnieje wiele wariantów tej techniki. W zależności od ośrodka, w którym następuje rozdział, wyróżnić można elektroforezę bibułową (dziś już przestarzałą i praktycznie nie używaną), żelową i kapilarną

93 ELEKTROBIOLOGIA Elektrobiologia to dział biologii zajmujący się badaniem zjawisk i procesów elektrycznych zachodzących w organizmach żywych. Bioprądy człowieka sygnały bioelektryczne spełniają w organizmie zarówno funkcje informacyjne, jak i koordynacyjne. Dzięki nim ośrodkowy układ nerwowy koordynuje i synchronizuje pracę innych układów, zapewniając sprawne działanie całego ciała. Właśnie dlatego są one jednym z najczulszych wskaźników stanu fizjologicznego organizmu.

94 EEG (ELEKTROENCEFALOGRAFIA) EEG - nieinwazyjna metoda diagnostyczna służąca do badania bioelektrycznej czynności mózgu za pomocą elektroencefalografu. Badanie polega na odpowiednim rozmieszczeniu na powierzchni skóry czaszki elektrod, które rejestrują zmiany potencjału elektrycznego na powierzchni skóry, pochodzące od aktywności neuronów kory mózgowej i po odpowiednim ich wzmocnieniu tworzą z nich zapis - elektroencefalogram. Jeśli elektrody umieści się bezpośrednio na korze mózgu (np. podczas operacji) badanie nosi nazwę elektrokortykografii (ECoG). Pierwszy polski zapis EEG został zarejestrowany przez Adolfa Becka na Uniwersytecie Jagiellońskim, który swoją pracę opublikował w 1890 r. Pierwsze badanie EEG na człowieku przeprowadził Hans Berger, psychiatra z Jeny.

95 OPIS BADANIA EEG Badanie jest przeprowadzane przez technika EEG w specjalnym pomieszczeniu, albo w szpitalu albo w przychodni. Pacjent leży na leżance lub rozkładanym krześle. Technik umieści 16 do 25 metalowych elektrod (w kształcie dysku) w wielu miejscach na skórze głowy pacjenta. Elektrody są utrzymywane przy pomocy klejącej pasty. Elektrody są połączone kablami ze wzmacniaczem i urządzeniem nagrywającym. Urządzenie nagrywające przetwarza impulsy elektryczne na serię linii falistych, które są następnie drukowane na papierze. Pacjent powinien leżeć nieruchomo z zamkniętymi oczami, ponieważ wszelki ruch może spowodować zaburzenia zapisu. Pacjent może być poproszony o wykonanie podczas badania pewnych czynności, takich jak: głębokie i szybkie oddychanie przez kilka minut, lub patrzenie na bardzo jasne migające światło.

96 EKG (ELEKTROKARDIOGRAFIA) EKG - zabieg diagnostyczny wykorzystywany w medycynie przede wszystkim w celu rozpoznawania chorób serca. Pomijając EKG wykonywane w czasie operacji na sercu, jest to metoda pośrednia polegająca na rejestracji elektrycznej czynności mięśnia sercowego z powierzchni klatki piersiowej w postaci różnicy potencjałów (napięć) pomiędzy dwoma elektrodami, co graficznie odczytujemy w formie krzywej elektrokardiograficznej, na specjalnym papierze milimetrowym bądź na ekranie monitora. Warto zauważyć, że EKG nie jest niezawodnym kryterium rozpoznania choroby: istnieje możliwość prawidłowego elektrokardiogramu przy schorzeniach kardiologicznych oraz nieprawidłowy zapis czynności elektrycznej przy prawidłowym stanie klinicznym.

97 OPIS BADANIA EKG Badanie EKG może być wykonane w gabinecie lekarskim, w przychodni albo przy łóżku chorego. W czasie badania pacjent ułożony jest w pozycji leżącej z odkrytymi kończynami i klatką piersiową. Elektrody przymocowuje się na kończynach górnych i dolnych oraz klatce piersiowej przy pomocy specjalnych uchwytów lub przyssawek. Żel którym smaruje się skórę przed założeniem elektrod zwiększa przewodzenie pobudzeń elektrycznych. Podczas badania należy pozostać w bezruchu, ponieważ skurcze mięśni zaburzają zapis. Wynik jest w postaci graficznego wykresu, który następnie jest interpretowany przez lekarza. Całe badanie trwa około 5-10 minut.

98 NATURALNE I SZTUCZNE ROZRUSZNIKI SERCA Naturalny rozrusznik-węzeł zatokowo-przedsionkowy inicjujący akcję serca leży u ujścia żyły głównej do prawego przedsionka. Na granicy przedsionków i komór leży drugi węzeł przedsionkowo-komorowy, od którego odchodzi pęczek włókien (pęczek Hissa) przenikający swymi rozgałęzieniami do wszystkich okolic serca. Całość ta stanowi układ bodźcoprzewodzący serca. Rozrusznik zbudowany jest z małych komórekmięśni gładkich, tworzących skupisko w kształcie przecinka.

99 SZTUCZNY ROZRUSZNIK SERCA Sztuczny rozrusznik serca (inaczej stymulator serca, kardiostymulator) to urządzenie elektryczne (obecnie wszczepiane w ciało chorego) służące do elektrycznego pobudzania rytmu serca. Stosuje się go, gdy naturalny rozrusznik – węzeł zatokowy, w wyniku różnych schorzeń trwale przestaje spełniać swoją rolę (choroba węzła zatokowo- przedsionkowego), co prowadzi do objawów niedokrwienia mózgu lub niewydolności serca. Drugim wskazaniem do wszczepienia rozrusznika są zaburzenia przewodzenia (tzn. blok przewodnictwa przedsionkowo- komorowego) przez naturalne elektryczne połączenie pomiędzy przedsionkami i komorami serca - węzeł przedsionkowo-komorowy.

100 KIEDY STOSUJE SIĘ ROZRUSZNIK? Sztuczny stymulator serca, podobnie jak naturalny wysyła słabe impulsy energetyczne będące sygnałem do skurczu. Rozrusznik połączony jest z sercem poprzez sondę przebiegającą przez naczynia krwionośne. Sztuczny rozrusznik serca wszczepia się, kiedy naturalny rozrusznik przestaje wysyłać sygnały lub są one zbyt słabe. Może to nastąpić w wyniku zawału lub zapalenia mięśnia sercowego. Aby nie dopuścić do zatrzymania akcji serca i niedotlenienia organizmu na skutek zaburzeń krążenia wstawia się sztuczny stymulator serca. Zabieg ten w większości dotyczy osób starszych.

101 BUDOWA STYMULATORA Urządzenie stymulujące serce składa się ze stymulatora (aktualnie wielkości mniejszej od pudełka zapałek), zawierającego hermetycznie zamknięte w obudowie z materiałów biologicznie obojętnych baterie, który jest wszczepiany pod skórę. Jest on jednocześnie detektorem jak i generatorem impulsów elektrycznych. Impulsy mają woltaż rzędu 0,5–5 woltów i czas trwania 0,2–1 milisekundy. W roboczym mięśniu komór serca umieszczane są metalowe elektrody (od 2 do 4) pokryte tworzywem sztucznym. Na ich zakończeniach znajdują się zwykle różnego rodzaju wypustki, ułatwiające fiksację elektrody w pożądanym miejscu.

102 WĘGORZ ELEKTRYCZNY I INNE ORGANIZMY WYTWARZAJĄCE PRĄD LUB IMPULSY ELEKTRYCZNE. Ryby elektryczne Ogólne określenie gatunków ryb, które posiadają zdolność wytwarzania pola elektrycznego lub odbierania jego obecności i zmian. Ryby takie występują w wielu niespokrewnionych ze sobą grupach systematycznych. Ich ciało zaopatrzone jest w narządy elektryczne – umożliwiające wytwarzanie impulsów elektrycznych w celu samoobrony lub obezwładnienia ofiary – bądź w elektroreceptory umożliwiające wykrywanie obecności oraz zmian pola elektrycznego. W węższym znaczeniu za ryby elektryczne uznawane są gatunki, u których występują narządy elektryczne

103 WĘGORZ ELEKTRYCZNY I INNE ORGANIZMY WYTWARZAJĄCE PRĄD LUB IMPULSY ELEKTRYCZNE. Narządy elektryczne – parzyste narządy występujące u niektórych ryb umożliwiające wytwarzanie i wyładowywanie energii elektrycznej. Wyewoluowały niezależnie u kilku grup ryb chrzęstno- i kostnoszkieletowych, z których obecnie żyją drętwy, raje, strętwy, mruki i sum elektryczny. Już w starożytności znano elektryczne właściwości ryb z rodzajów Torpedo i Malapterurus. Obecnie znanych jest kilkadziesiąt gatunków ryb elektrycznych.

104 PRZEDSTAWICIELE Drętwa kalifornijskaDuch brazylijski

105 PRZEDSTAWICIELE Mruk nilowyWęgorz elektryczny Sum elektryczny

106 BUDOWA Zbudowane z płytek-komórek nazywanych elektrocytami ułożonych w szeregi na zasadzie baterii ogniw galwanicznych i oddzielonych galaretowatą tkanką. Pojedyncza komórka generuje napięcie rzędu dziesiątych części wolta. Jeden szereg może zawierać kilka tysięcy elektrocytów, których napięcie jest sumowane. Ryby elektryczne – z wyjątkiem drętw – wykształciły specyficzny, ociężały kształt ciała. Tak liczne płytki zajmują w organizmie gospodarza bardzo dużo miejsca. Ciało strętwo kształtnych jest w 80% zajęte przez narządy elektryczne.

107 DZIAŁANIE I WYKORZYSTANIE Narządy elektryczne są wykorzystywane do elektrolokacji, a u niektórych gatunków również do komunikowania się, szczególnie w okresie godowym. Służą też do obezwładniania ofiary lub napastnika. Siła wyładowania waha się od wartości tak niskich, że jej pomiar wymaga zastosowania bardzo czułych urządzeń, do tak wysokich, że stanowi zagrożenie życia nawet dużych gatunków zwierząt. Siła ta jest uzależniona od rozmiarów narządu. Silne wyładowania następują szybko po sobie, po czym słabną i ustają – narząd potrzebuje czasu na odpoczynek zanim będzie ponownie zdolny do działania. W narządzie elektrycznym prąd płynie w jednym tylko kierunku, a wytwarzane pole elektryczne ma różny zasięg.

108 ZAGROŻENIE DLA CZŁOWIEKA Kilka gatunków ryb wyposażonych w narządy elektryczne może stanowić niebezpieczeństwo dla człowieka. Porażenie daje zwykle wrażenie bólu, może oszołomić, a w skrajnych przypadkach może być śmiertelne. Największe osobniki węgorza elektrycznego są zdolne do wytworzenia napięcia 600 V, suma elektrycznego – do 350 V. Niektóredrętwy wytwarzają impulsy o napięciu do 230 V i natężeniu ok. 30 A. Wprawdzie natężenie prądu wytwarzane przez węgorza elektrycznego nie przekracza 1 A, ale ładunek taki może oszołomić nawet duże zwierzę kręgowe.

109 CZĘŚĆ DOŚWIADCZALNA

110 BUDUJEMY PRZYRZĄD DO SPRAWDZENIA PRZEZ KTÓRE CIAŁA I SUBSTANCJĘ PŁYNIE PRĄD ELEKTRYCZNY

111 SPRAWDZAMY CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY Doświadczenie

112 WNIOSKI: owoce nie gromadzą energii elektrycznej, kwaśne owoce umożliwiają przepływ ładunków elektrycznych jeżeli owoce lub warzywa mają odczyn zasadowy lub kwaśny to przewodzą prąd elektryczny: jeżeli pH < 7 – roztwór wykazuje odczyn kwaśny. jeżeli pH = 7 – roztwór wykazuje odczyn obojętny. jeżeli pH > 7 – roztwór wykazuje odczyn zasadowy. elektrolity ( sole ) przewodzą prąd elektryczny, nieelektrolity to substancje, których roztwory wodne nie przewodzą prądu elektrycznego. Są to np. tlenki, alkohole, węglowodany.

113 SPRAWDZAMY CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY DOŚWIADCZENIA woda z kranu woda z solą woda z cukrem woda odmineralizowana olejocet napój szkolny

114 WNIOSKI: ciecze które są elektrolitami przewodzą prąd elektryczny. Posiadają w swoim wnętrzu jony dodatnie i ujemne które są nośnikami ładunku elektrycznego( woda z kranu, woda z solą, ocet). dosypując sól do wody, zwiększamy stężenie soli w wodzie a tym samym ilość jonów które są nośnikami ładunku elektrycznego. woda odmineralizowana, olej, napój szkolny, woda z cukrem nie przewodzą prądu elektrycznego ponieważ nie posiadają jonów dodatni i ujemnych lub bardzo mała ich ilość.

115 BUDUJEMY OBWODY ELEKTRYCZNE

116 PRZEWODNIKI I IZOLATORY

117 CZĘŚĆ ĆWICZENIOWA

118 Dwie naelektryzowane metalowe kule połączone cienkim miedzianym przewodem. a)W którą stronę – w prawo, czy w lewo – będą się przemieszczać elektrony swobodne w przewodzie? b)Jak nazwiesz taki uporządkowany ruch elektronów swobodnych? c)Wskaż umowny kierunek prądu w tym przewodzie. a)W przewodzie elektrony swobodne będą się przemieszczać w prawo. b)Taki ruch elektronów swobodnych nazywamy prądem elektrycznym. c)Umowny kierunek prądu w tym przewodzie to od II do I.

119 Jakie skutki wywołuje prąd elektryczny płynący przez włókno żarówki elektrycznej? 1)Skutek cieplny 2)Skutek świetlny

120 Jakie skutki zachodzą w dynamie rowerowym ? W dynamie rowerowym: energia mechaniczna zamienia się na energię elektryczną.

121 CO PRZEWODZI PRĄD ELEKTRYCZNY ? olej, woda destylowana, ogórek, jabłko, mandarynka, pietruszka, woda z solą, ocet PrzewodnikIzolator - ogórek - jabłko - mandarynka - woda z solą - ocet - woda destylowana - olej - pietruszka

122 WNIOSKI Z REALIZACJI PROJEKTU Realizując projekt pt. Prąd elektryczny zrealizowaliśmy zamierzone cele. Poznaliśmy czym jest prąd elektryczny, przez jakie substancje przepływa. Poznaliśmy także bliżej sylwetki naukowców którzy mozolnie pracowali nad odkryciem i wyjaśnieniem czym jest prąd elektryczny. Budowaliśmy obwody elektryczne, rozwiązywaliśmy zadania, wykonywaliśmy plakaty. Poznaliśmy także przepisy bhp w prawidłowym obsługiwaniu urządzeń elektrycznych i mnóstwo przykładów wykorzystania energii elektrycznej w życiu codziennym. Wszystkie te informacje na pewno będą pomocne w dalszym naszym kształceniu i codziennym życiu.

123 BIBLIOGRAFIA W naszej pracy w III semestrze korzystaliśmy z następujących źródeł : 1. Podręcznik do klasy I gimnazjum Spotkania z fizyką wyd. Nowa Era, Zrozumieć świat wyd. Zamkor. 2. Historia fizyki prof. dr hab. Andrzej Kajetan Wróblewski 3. Fizyka wokół nas Paul G. Hewitt 4. Strony internetowe:

124 BIBLIOGRAFIA

125 Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt Z FIZYKĄ, MATEMATYKĄ I PRZEDSIĘBIORCZOŚCIĄ ZDOBYWAMY ŚWIAT !!! jest współfinansowany przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Program Operacyjny Kapitał Ludzki CZŁOWIEK – NAJLEPSZA INWESTYCJA


Pobierz ppt "Publikacja jest współfinansowana przez Unię Europejską w ramach środków Europejskiego Funduszu Społecznego Prezentacja jest dystrybuowana bezpłatnie Projekt."

Podobne prezentacje


Reklamy Google