Энергия электричества в игрушечной машине превратилась
Обновлено: 17.05.2024
Какая же работа совершается при движении электрических зарядов? Лампочки в наших домах и квартирах, все электроприборы, которыми мы ежедневно пользуемся — все это и есть следствие совершения электрическим полем работы по перемещению зарядов.
Тут же возникает следующий логичный вопрос. Как же эти заряды перемещаются? Что заставляет их двигаться? Вы все слышали об электрическом токе, но еще не заглядывали внутрь этого явления с помощью инструментов физики.
На данном уроке вы узнаете, что именно называют электрическим током и как его получают.
Электрический ток
Само слово «ток» подразумевает под собой движение.
В некоторых телах (проводниках) есть свободные электроны, которые могут переносить электрический заряд. Этот заряд будет отрицательный, ведь электроны именно таким и обладают.
А есть ли еще какие-то частицы в телах, способные переносить заряд? Оказывается, что есть.
Если обычные атомы электрически нейтральны, то ионы обладают некоторым зарядом. Он может быть как отрицательным, так и положительным. Эти частицы крупнее электронов, но тоже могут переносить электрический заряд.
Значит, электроны или ионы могут как-то перемещаться в проводниках. Отсюда и следует определение электрического тока (рисунок 1).
Электрический ток — это упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц.
Обратите внимание, что это движение направленное, а не беспорядочное. Когда мы говорим, что по телу идет ток, мы подразумеваем определенное его направление. О том, какое же это направление мы поговорим в отдельном уроке.
Электрический ток не может возникнуть сам по себе. Что же нужно создать в проводнике, чтобы в нём возник и существовал ток?
Чтобы получить электрический ток в проводнике, надо создать в нем электрическое поле.
При появлении электрического поля, возникнут и электрические силы. Они приведут в движение заряженные частицы. Именно так и возникает электрический ток.
Хорошо, вот создали мы электрическое поле, появился ток. Логично предположить, что если электрическое поле исчезнет, то исчезнет и ток.
Значит, для более длительного существования тока нам необходимо поддерживать постоянное существование электрического поля.
Источники электрического тока
Электрическое поле создается и поддерживается источниками электрического тока.
Они могут быть самыми разными. Но объединяет их одно: в них разделяются положительно и отрицательно заряженные частицы.
При таком разделении у источников тока образуются два полюса. На одном скапливаются положительные заряды, а на другом — отрицательные. Создается электрическое поле.
В итоге, один полюс источника тока всегда будет заряжен положительно, а другой — отрицательно.
К этим полюсам с помощью специальных клемм или зажимов и подсоединяется проводник. Под действием электрического поля источника тока свободные заряженные частицы в проводнике приходят в движение. Так и возникает электрический ток.
Используя простой набор предметов, вы можете самостоятельно создать источник электрического тока. Пусть и слабый, но все же. Например, для этого сгодится даже обычный лимон (рисунок 2).
Для этого нам понадобятся два стержня: железный и медный. Воткнем их в лимон и соединим проводником. В нем возникнет электрический ток.
Это означает, что сок лимона вступает в химические связи с пластинами, провоцируя разделение зарядов. Подключив к этой системе прибор для измерения характеристик тока, мы только удостоверимся, что создали источник тока из подручных материалов.
Превращение механической энергии в электрическую
Чтобы разделить заряженные частицы в приборе, который станет источником тока, нужно совершить какую-то работу. В ходе этой работы происходит превращение какой-то энергии в электрическую энергию.
Но энергия не может возникнуть из ниоткуда. Значит, и сам источник тока требует какой-то энергии.
Например, на гидроэлектростанции происходит превращение механической энергии течения воды в электроэнергию (рисунок 3).
Строится плотина и водохранилище. Вода из него под действием силы тяжести течет вниз. Тем самым она вращает гидротурбину. К гидротурбине подсоединено такое устройство, как электрогенератор (о нем подробнее в конце урока). От него уже и выходит электрическая энергия. Ток течет по проводам и поступает к нам домой.
Рассмотрим еще один пример, в котором механическая энергия превращается в электрическую.
Так происходит в устройстве, которое называется электрофорной машиной (рисунок 4).
Она состоит из двух пластмассовых дисков 1. Между ними есть небольшое расстояние. Вращая ручку, находящуюся на задней поверхности машины, мы приведем в движение два диска. Они будут вращаться в разные стороны.
В результате, они электризуются благодаря трению о ту небольшую воздушную прослойку между ними. Заряды же накапливаются в лейденских банках 2. Оттуда они передаются на кондукторы 3.
В итоге, на одном кондукторе образуется положительный заряд, а на другом — отрицательный. В какой-то момент при их сближении появляется кратковременный ток в виде электрического разряда, который выглядит как маленькая молния.
Так механическая энергия вращения ручки машины перешла в электрическую.
Превращение внутренней энергии в электрическую
Теперь рассмотрим превращение внутренней энергии в электрическую. Для этого возьмем две проволоки и спаяем их друг с другом. А затем нагреем это место спая (рисунок 5).
В результате этого нагрева в проволоке возникнет электрический ток. Прибор, соединенный с нашей проволокой называется гальванометром. Принцип его работы мы рассмотрим позже, а пока будем использовать это устройства для определения наличия электрического тока в проводнике. Стрелка отклонилась — ток есть, стрелка осталась на месте — тока нет.
Такой источник тока, состоящий из нагревателя и самого место спая проволок из разных металлов называют термоэлементом.
В термоэлементах внутренняя энергия превращается в электрическую.
Превращение энергии излучения в электрическую
Рассмотрим еще одно интересное превращение энергий. Возьмем пластину из кремния (или оксида меди, селена). Направим на нее включенную лампу (рисунок 6).
Опять мы увидим, что по проводнику течет ток. При этом у пластины происходит потеря отрицательного электрического заряда, она теряет электроны.
Так энергия излучения (свет от лампы) переходит в электрическую. Это явление называется фотоэффектом, а такой источник тока — фотоэлементом.
Термоэлементы и фотоэлементы вы более подробно изучите в старших классах.
Гальванический элемент
Одним из самых распространенных источников тока является гальванический элемент. Его же мы и будем использовать в различных опытах. Поэтому мы рассмотрим его более подробно.
Что такое гальванический элемент простыми словами? Это всем нам хорошо известная батарейка.
Заглянем внутрь нее (рисунок 7), чтобы разобраться, как она работает.
Этот элемент в своей основе (рисунок 7, б) представляет собой цинковый корпус 2, внутри которого находится угольный стержень 3. На верхнем конце этого стержня находится металлическая крышка 1.
Стержень окружен смесью 4 оксида марганца (IV) $MnO_2$ и измельченного углерода $C$. Между этой смесью и самим корпусом находится желеобразный раствор соли 5 (хлорида аммония $NH_4Cl$).
В чем же суть? Дело в том, что цинк $Zn$, из которого состоит корпус, взаимодействует с хлоридом аммония $NH_4Cl$. Идет химическая реакция. Цинковый сосуд приобретает отрицательный заряд.
А вот оксид марганца имеет положительный заряд. Угольный стержень передает его на металлическую крышку.
Итак, мы имеем отрицательно заряженный корпус и положительно заряженный стержень. Они будут называться электродами. Между ними возникает электрическое поле.
Само понятие электрода синонимично с понятием полюса. «Электрод» больше используется в описании электрических явлений и приборов, а «полюс» чаще применяют, когда говорят о магнитах.
Соединим эти два электрода проводником. По нему потечет электрический ток. Так энергия химических реакций превращается в электрическую.
Аккумулятор
Еще один крайне популярный источник тока — аккумулятор. Он представляет собой ту же батарейку, только теперь ее можно многократно подзаряжать (рисунок 8, а).
Как устроен аккумулятор? Его простейший вариант представляет собой две свинцовые пластины, помещенные в раствор серной кислоты (рисунок 8, б). Пластины будут являться электродами, создающими электрическое поле.
Но изначально аккумулятор не создает никакого поля. Его нужно зарядить. Для этого берут еще один источник тока, соединяют его с аккумулятором и пропускают через него ток.
Во время такой зарядки внутри аккумулятора начинают происходить химические реакции. Один электрод (пластина) становится положительно заряженной, а другой — отрицательно.
Теперь аккумулятор сам становится источником тока. Он имеет два полюса, обозначенные плюсом (+) и минусом (-).
Помните, что при зарядке аккумулятора важно соблюдать правильное соединение с другим источником тока. Положительный полюс аккумулятора следует соединять с положительным полюсом источника тока, а отрицательный — с отрицательным.
Рассмотренный нами аккумулятор называется свинцовым (по материалу пластин) или кислотным (по названию заполняющей его жидкости).
Наравне с кислотными аккумуляторами широко применяют и щелочные (или никелевые) аккумуляторы. Можно подумать, что в таком устройстве две пластины будут из никеля, но на деле из никеля состоит только одна. Вторая изготавливается из спресованного железного порошка.
Также существуют и другие виды аккумуляторов: литий-ионные, литий-полимерные, гелиевые аккумуляторы, никель-металл-гибридные.
Применение аккумуляторов
Применение аккумуляторов настолько широко, что даже сейчас, изучая данный урок, вы используете аккумуляторы. Они есть в наших телефонах, компьютерах, планшетах.
В большинстве видов транспорта также задействованы аккумуляторы. Двигатель машины не заведется, если аккумулятор под капотом будет разряжен. Аккумуляторы приводят в движение и строительную технику, и сельскохозяйственную, и даже самолеты. Современные электромобили в самой своей основе имеют мощный аккумулятор.
Аккумуляторы играют большую роль в аварийных ситуациях: они могут поддержать работу других электрических приборов достаточное время для устранения неполадок.
Типы зарядных устройств
Если аккумуляторы требуют зарядки, значит существуют специальные устройства, с помощью которых это можно осуществить — зарядные устройства.
Они классифицируются по множеству параметров.
По методу заряда:
- С постоянным током
Обеспечивают быструю зарядку, но способствуют более быстрому изнашиванию аккумуляторов - С постоянным напряжением
Более медленная зарядка, но безопаснее для аккумулятора - Смешанного типа
Совмещают в себе два вышеприведенных вида, поэтому являются наилучшим вариантом. Способны увеличивать емкость аккумулятора и увеличивать срок его службы
По способу применения:
В зависимости от совместимости с другим источником энергии:
- Сетевые
Предназначены для подключения к стандартным сетям 220 В или 380 В, т. е. требуют простого подключения к розетке - Аккумуляторные
Имеют собственный накопитель энергии. Используют в качестве резервного накопителя, позволяющего заряжать другие устройства при отсутствии доступа к сети - Автомобильные
Подключаются через прикуриватель. С их помощью в машине можно зарядить телефон, фотоаппарат и другую технику - Беспроводные
Не требуют кабельного соединения, передает энергию без непосредственного физического контакта аккумулятора и источника - Универсальные
Соединяют в себе от нескольких до всех перечисленных видов зарядных устройств
Генераторы
Получить электрический ток можно с помощью специального устройства — генератора.
Генераторы превращают механическую энергию в электрическую, иногда достаточно сложными способами.
Они применяются во всех транспортных средствах для выработки электроэнергии при движении транспорта. Эта энергия идет в том числе и на зарядку аккумулятора.
Генераторы стоят на электростанциях, гидроэлектростанциях, атомных электростанциях генераторы используются для выработки электроэнергии. Существуют даже геотермальные электростанции, на которых установлены генераторы электрического тока. В таких местах насыщенный пар из пробуренной скважины направляется в паровые турбины, соединенные с генераторами. Так внутренняя энергия пара переходит в механическую энергию, а затем в электрическую.
Раздел: "Вещество и энергия" Тема: Превращение энергии Цели: 1. Ознакомиться с превращением энергии. 2. Ознакомиться с законом сохранения энергии в превращениях. 3. Объяснить превращение энергии в тепло и его рассеивание. Оборудование: молоток, гвоздь, доска для забивания гвоздя, спиртовка, штатив, пробирка с водой, электролампа, машинка на батарейке, плакат «Превращение энергии» из комплекта «Наглядные материалы по окружающему миру для 3-го класса».
| Вложение | Размер |
|---|---|
| okruzhayushchiy_mir_razrabotka_uroka_veshchestvo_i_energiya.docx | 21.84 КБ |
Предварительный просмотр:
Окружающий мир (3-й класс)
Глава I. ВЕЩЕСТВО И ЭНЕРГИЯ
Тема: Превращение энергии
- Ознакомиться с превращением энергии.
- Ознакомиться с законом сохранения энергии в превращениях.
- Объяснить превращение энергии в тепло и его рассеивание.
Оборудование: молоток, гвоздь, доска для забивания гвоздя, спиртовка, штатив, пробирка с водой, электролампа, машинка на батарейке, плакат «Превращение энергии» из комплекта «Наглядные материалы по окружающему миру для 3-го класса».
и технология оценивания учебных успехов
Ι. Актуализация знаний и постановка учебной проблемы .
– Ребята, мы сегодня опять выступим в роли экспериментаторов. От вас потребуется внимание и умение воспользоваться уже полученными знаниями. Попробуйте определить наличие энергии и источники энергии в следующих опытах: 1) забить гвоздь, при этом наблюдателю предложить потрогать шляпку гвоздя сразу после окончания демонстрации и поделиться своими ощущениями; 2) включить настольную лампу; 3) запустить машинку на батарейке.
(В первом опыте источником энергии было движение руки, в результате гвоздь был забит, шляпка гвоздя стала тёплой. Во втором опыте источником энергии является электричество, лампа светится и стала горячей. В третьем опыте источником энергии служит батарейка, в результате машинка двигалась.)
– В каком виде наблюдали проявление энергии?
(В первом опыте энергия движения руки привела к совершению работы – забит гвоздь (если не скажут, ничего страшного продолжаем обсуждать остальные опыты); во втором опыте энергия проявилась в виде свечения лампочки; в третьем опыте энергия проявилась в виде движения машинки.)
– Что интересного заметили? Какой у вас возникает вопрос? (Что происходит с энергией в продемонстрированных опытах?)
– Сформулируйте проблему урока. (Может ли энергия меняться?)
– Какова будет тема урока? Давайте разбираться.
План ( примерный ) 3
– Что мы сейчас с вами делали? (Планировали нашу деятельность.)
– Какое умение формировали?
– Как вы думаете, какие знания нам понадобятся сегодня на уроке?
Предлагают вспомнить, что такое энергия, источники энергии и т.п.
1. Развиваем умения извлекать информацию из схем, иллюстраций, текстов.
2. Представлять информацию в виде схемы.
3. Выявлять сущность, особенности объектов.
4. На основе анализа объектов делать выводы.
5. Обобщать и классифицировать по признакам.
6. Ориентироваться на развороте учебника.
7. Находить ответы на вопросы в иллюстрации.
ΙΙ. Совместное открытие знаний.
Работа в учебнике.
– Выполните задание к рисункам на с. 18.Что является источником энергии в каждом случае? ( Выполняют задание. Источниками энергии являются: пища, электричество, текущая вода.)
– Какие действия можно было наблюдать в каждом рассматриваемом случае? (В первом случае – человек согрелся, во втором случае – движение, в третьем случае – свечение.)
– Любое действие имеет причину. Для рассматриваемых случаев определите причину того или иного действия. (В первом случае причина – съедание бутерброда, во втором – выработка электрической энергии батарейкой при замыкании цепи, в третьем – выработка энергии турбиной электростанции, приведённая в движение текущей водой.)
– Сравните причины и источники энергии, определённые вами. Какой напрашивается вывод? ( Для этого необходимо на доске зафиксировать по ходу рассуждений причины и источники энергии.) (Причины и источники энергии совпадают. Действие имеет причину, источник энергии.)
– А может ли исчезнуть энергия? Почему, что же с ней может происходить? Прочитайте текст на с. 18–19 и выполните задание в рабочей тетради на с. 8.
– Давайте проведём ещё один опыт. Вам потребуется определить: источник энергии, и будет ли наблюдаться превращение одного вида энергии в другой. Итак, нагреем в пробирке воду на спиртовке. Наблюдателю необходимо предложить осторожно потрогать пробирку после нагревания. (Источником энергии будет спирт. Вода в пробирке после нагревания в пламени спиртовки стала тёплой. Энергия, запасённая в веществе (спирт), превратилась в тепловую энергию (вода в пробирке нагрелась).
– Предположите, что произойдёт с водой в пробирке через определённое время, например через 5 минут? (Остынет.)
– Можем ли мы сохранить всё полученное тепло или запасти его? (Нет.)
– Что происходит с теплом? Проверьте свои предположения по учебнику, с. 21.
– Используя знания, полученные сегодня на уроке, как бы вы ответили на вопрос Лены, заданный на прошлом уроке: почему нужно беречь энергию?
Какую проблему решали сегодня на уроке? Как мы можем ответить на проблемный вопрос урока? (Энергия может изменяться и превращаться из одной формы в другую.)
– Что мы сейчас делали?
– Какие умения формировали?
1. Развиваем умение слушать и понимать других.
2. Строить речевое высказывание в соответствии с поставленными задачами.
3 . Оформлять свои мысли в устной форме.
4. Умение работать в паре и в группах.
1. Развиваем умения выказывать своё отношение к героям,
выражать свои эмоции.
2. Оценивать поступки в соответствии с определённой ситуацией.
3. Формируем мотивацию к обучению и целенаправленной познавательной деятельности.
ΙΙΙ. Самостоятельное применение знаний.
1. Работа в учебнике
– Ответьте на вопросы на с. 19 (кроме 4-го).
– Выполните задание к рисункам на с. 19, 20.
Вопросы к ученику, выполнявшему работу (начало формирования алгоритма самооценки):
– Что тебе нужно было сделать?
– Удалось тебе выполнить задание?
– Ты сделал всё правильно или были недочёты?
– Ты составил всё сам или с чьей-то помощью?
– Какой был уровень задания?
– Какие умения формировались при выполнении этого задания?
– Сейчас мы вместе с … ( имя ученика ) учились оценивать свою работу.
2. Выполнение проверочной работы.
Вариант 1. Задание 1 вряд ли вызовет затруднение. 2) Необходимый уровень . В. Энергия – источник движения, способность совершать работу. Повышенный уровень . Энергия текущей воды превратилась в энергию света. Энергия электричества в игрушечной машине превратилась в источник движения игрушки. Энергия, содержащаяся в веществе пищи, превратилась в источник движения мышц. Закон сохранения энергии. Максимальный уровень . Лампа стала получать электрическую энергию.
Вариант 2 . Задание 1 вряд ли вызовет затруднение. 2) Необходимый уровень . Неверное утверждение: Б. Энергия не может накапливаться. Повышенный уровень . Энергия, содержащаяся в веществе пищи, превратилась в источник движения мышц. Энергия Солнца превратилась в энергию, запасённую в веществе растений. Энергия, запасённая в древесине, согрела дом. Закон сохранения энергии. Максимальный уровень . Энергия пищи дала силы ребятам.
1. Развиваем умение высказывать своё предположение на основе работы с материалом учебника.
2. Оценивать учебные действия в соответствии с поставленной задачей.
предстоящую работу (составлять план).
4. Осуществлять познавательную и личностную рефлексию.
ΙV. Домашнее задание.
Чтение текста темы 4, творческое задание по желанию – вопрос 4 на с. 19.
– Как нужно относиться к энергии? Почему?
– Какую работу мы сейчас выполняли?
– Кто с ней справлялся легко?
– Кому пока было трудновато?
– Кто доволен сегодня своей работой?
– Какую бы отметку вы себе поставили?
– Что нового узнали?
– Где пригодятся знания?
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Методическая разработка разработка: "Рабочая тетрадь по экономике", 1 год обучения.
Рабочая тетрадь в двух частях.
Разработка программМетодическая разработка реализации первой части программы «Разговор о правильном питании»
Разработка рабочей программы по курсу Правильное питание. 1 часть . 2 класс.
Разработка урока по математике « Математический теремок» Тема урока: «ЗНАКИ «ПЛЮС» (+), «МИНУС» (–), «РАВНО» (=)» Разработка урока по математике « Математический теремок» Тема урока: «ЗНАКИ «ПЛЮС» (+), «МИНУС» (–), «РАВНО» (=)»
Цели урока: познакомить учащихся со знаками «+», «–», «=»; учить детей понимать значение данных знаков, читать равенства; работать над развитием внимания, логического мышления учащихся; при.
Методическая разработка педагога ДО Романовской А.Л. по теме: "Разработка сценария интегрированного занятия "Ярмарка" (художественное слово, театр, музыка и ДПИ) для детей первого года обучения (7-8 лет) в объединении ДПИ "Радуга""
данное методическое пособие рассказывает о том как разработать сценарий интегрированного занятия по ДПИ с использованием синтеза искусств.
"Развитие графомоторных навыков у дошкольника и младшего школьника". Методическая разработка урока №1:"Письмо букв 1-й группы и ш й И Ш Й". Методическая разработка урока №2: "Письмо строчных букв п т р г"
Содержание методической разработки занятий нацелено на понимание обучающимися того, что язык это основное средство человеческого общения, формированию правильной устной и пись.
"Развитие графомоторных навыков у дошкольника и младшего школьника". Методическая разработка урока №3:"Письмо строчных и заглавных букв". Методическая разработка урока №4: "Письмо строчной буквы "я" и Заглавных "А Я""
Содержание методической раработки занятий нацелено на формирование навыка скорого, каллиграфического письма и выстроения взаимосвязи между звуковым восприятием, моторным навыком и графическим изображе.
2016 г. Конкурс "Авторские методические разработки" Методическая разработка "Можно жить без ссор"
Детские конфликты – это не просто негативные явления в детской жизни, это особые, значимые ситуации общения. И от того, насколько взрослые (педагоги и родители) будут готовы к правильному руково.
Первый удар током. Впервые данные о людях, получивших удары током, появились в древнеегипетских текстах в 2750 году до нашей эры. Всему виной рыбы! Да, именно рыбы! В частности, электрический сом, способный выдавать импульсы тока до 360 Вольт. В последствии люди стали использовать эту особенность для лечения головной боли, подагры и некоторых других болезней, и их проявлений. В некоторых регионах до сих пор этих рыб используют в народной медицине. Есть и более опасные рыбы, например, электрический угорь, способный выдавать импульсы до 600 Вольт.
Электричество и скорость света. Скорость электрического тока практически равна скорости света. Что и доказал забавным опытом физик Жан-Антуан Нолле. В 1746 году, когда всё это ещё не было известно, вышеупомянутый французский священник и физик (странное сочетание) захотел измерить скорость тока экспериментально. Он расставил 200 монахов, соединённых друг с другом железными проводниками по окружности, длиной свыше полутора километров, а затем разрядил в эту цепь батарею из лейденских банок, изобретённых годом ранее. Как вы думаете, что произошло? Нет! Все остались живы. Все монахи среагировали на ток в одно мгновение, что убедило Нолле в высоком значении искомой величины.
Помощь богов. Одним из самых мощных природных поставщиков электричества являются молнии. Наши далёкие предки считали, что молния, ударившая в конкретный участок, была указателем на источник воды и что именно в этом месте лучше рыть колодец.
Первая казнь электрическим током. Вопреки мнению широкого круга людей, Томас Эдисон создал электрический стул не для казни, а для того, чтобы просто показать опасность переменного тока. А вот создателем электрического стула для умерщвления был (никогда бы не подумал…) дантист, из города Буффало штата Нью-Йорк – Альберт Саутвик. Однажды Альберт увидел, как к оголенным проводам прикоснулся один из жителей Буффало. Тот человек умер, как подумал тогда Саутвик, мгновенно и безболезненно. Это навело его на мысль о том, что казнь с применением электричества может заменить, негуманное, применявшиеся в то время повешение и расстрел. Но сначала Саутвик предложил главе Общества по защите животных использовать электричество для того, чтобы избавляться от ненужных животных, вместо того чтобы топить их. И эта идея тому очень понравилась. После многочисленных испытаний на животных, была проведена первая смертная казнь осуждённого. Кстати, не очень успешно.
И смех и грех или кара небесная. В истории тюрем имеются два самых известных случая, когда подсудимым изменяли меру наказания со смертной казни на пожизненное заключение, но от судьбы не уйдёшь и смерть все равно находила их. В 1989 году Майкл Андерсон Годвин, сидя на металлическом унитазе в своей камере и одновременно ремонтируя телевизор, сам себе устроил электрический стул. Замыкание произошло, когда он перекусил проводок. В 1997 году похожее происшествие случилось с другим заключённым – Лоуренсом Бейкером — он тоже сел на металлический унитаз, смотря телевизор в самодельных наушниках. Наверное, любил слушать электронную музыку.
Вода и электричество. Все мы знаем, что вода является хорошим проводником электричества — именно поэтому, например, нельзя купаться во время грозы, так как можно стать жертвой попавшей в водоём молнии. Однако не все знают, ток проводят не сами молекулы воды, а содержащиеся в воде примеси, ионы различных минеральных солей. А вот дистиллированная вода, в которой почти нет солей, является диэлектриком.
Первые исследования. Одним из первых, пытавшихся получить электричество ещё в 600 году до нашей эры был мудрейший из мудрых греческий филосов Фалес. Греческие женщины пользовались веретеном, сделанным из янтаря или как минимум украшенным им. Из-за трения шерстяной пряжи о веретено янтарь приходил в особое состояние, в котором он сначала притягивал, а затем отталкивал от себя отделявшиеся от шерсти мелкие волокна. Как вы поняли, речь идёт о статическом электричестве. Фалес стал первым, кто попытался осмыслить эту способность янтаря обладать кратковременной силой притяжения. Фалес сопоставлял эту особенность со свойством куска магнитной руды притягивать железные опилки.
Первая батарейка. Первая «батарейка», обнаруженна Кёнигом близ Багдада в июне 1936 года (в некоторых источниках говорится, что в 1938 году). Багдадская батарейка, также известная как Селевкийская ваза — месопотамский артефакт парфянского периода, который вслед за его первооткрывателем — немецким археологом Вильгельмом Кёнигом, считают древним гальваническим элементом - батарейкой, созданным за 2000 лет до рождения всем известного Алессандро Вольта. В наше время багдадская батарейка находится в Национальном музее Ирака. Вильгельм Кёниг в своей книге «В потерянном раю» даёт такое описание багдадской батарейке: «… верхний конец стержня примерно на сантиметр выступал над цилиндром и был покрыт тонким, светло-желтым, но полностью окисленным слоем металла, по виду похожего на свинец. Нижний конец железного стержня не доставал до днища цилиндра, на котором находился слой асфальта толщиной примерно три миллиметра.
Мифология. Практически у всех народов в мифологии можно услышать о богах – громовержцах, способных метать молнии, т.е. способными властвовать над электричеством. Например, у греков таким богом был Зевс, у индусов - Агни, который даже умел сам превращаться в молнию, у славян – это был покровитель князя и дружины в древнерусском языческом пантеоне - бог Перун, а у скандинавских народов - Тор.
Электричество в человеке. В организме человека присутствуют множество химических веществ, например: кислород, калий, магний, кальций или натрий, реакции которых друг с другом способствуют возникновению электрической энергии. Так же, это происходит в процессе так называемого «клеточного дыхания», говоря простым языком, извлечения клетками тела энергии, необходимой для жизнедеятельности. Каждая из молекул этих химических веществ может создавать отрицательный или положительный электрический заряд. Например, в сердце человека есть клетки, которые в процессе поддержания сердечного ритма поглощают натрий и выделяют калий, что создаёт в клетке положительный заряд. Когда заряд достигает определённого значения, клетки обретают способность воздействовать на сокращения сердечной мышцы. Именно эти импульсы улавливает аппаратура ЭКГ в поликлиниках.
Художественный труд – конструирование из бумаги в ходе эксперимента.
Развитие коммуникативных компетенций – слушать другого ученика – партнёра по коммуникации и учителя, умение обмениваться мнениями; согласовывать свои действия с партнёром.
Содержимое разработки
Урок 64. Источники эклектической энергии.
Школа: Специализированная школа- лицей № 90
Число: 25.04.2019г
Ф.И.О. учителя: Беч Е.В.
Кол-во присутствующих:
отсутствующих:
Цели обучения данного урока
3.5.5.1 определять источники электрической энергии
Развитие навыков
Составлять гипотезы на заданную тему.
Работать с диаграммой, формулировать вывод.
Проводить эксперимент по плану, формулировать вывод.
Представлять информацию в виде кластера.
Анализировать и систематизировать информацию.
Предполагаемый результат
Все учащиеся смогут:
формулировать тему и цели урока
определять источники электрической энергии
объяснять принцип работы электростанций с помощью учителя
с помощью учителя провести эксперимент по плану, сформулировать вывод
Большинство учащихся смогут:
формулировать гипотезы на заданную тему
самостоятельно объяснять принцип работы электростанций
самостоятельно провести эксперимент по плану, сформулировать вывод с помощью учителя
Некоторые учащиеся смогут:
самостоятельно провести эксперимент, сформулировать вывод
предложить другие варианты представления информации.
аргументировано объяснять смысл ложных высказываний
формулировать вопросы высокого порядка по содержанию текста
Языковая цель
Полиязычие: электр – электричество – electricity, энергия – энергия–energy.
Основные термины и словосочетания:
статическое электричество, электрический ток, основные источники электрической энергии, тепловая электростанция, гидроэлектростанция, атомная электростанция.
Используемый язык для диалога/письма на уроке:
Вопросы для обсуждения:
Что такое электричество?
Какое бывает электричество?
Где человек использует электрический ток?
Как производят электрическую энергию?
Каким образом она поступает в наш дом?
Какой источник электроэнергии самый распространенный в мире?
Какие источники электрической энергии есть в Казахстане?
Выражения для письма:
Запиши вывод по результатам эксперимента.
Запиши информацию в виде кластера.
Предшествующие знания
Что такое электричество, электроприборы, как электричество помогает людям.
Планируемое время
Запланированная деятельность
I.Создание положительного эмоционального настроя
II. Введение в тему
III. Актуализация жизненного опыта. Целеполагание
(К) Создать благоприятную атмосферу для работы на уроке.
И тихонько все садитесь.
Будем мы писать, трудиться,
Ведь заданья нелегки.
Нам, друзья, нельзя лениться,
Так как мы – ученики.
(К) Предложить отгадать загадку:
Кто по проводам
В дом приходит к нам?
По ночам, когда темно,
Освещает дом оно?
Предложить ответить на вопрос: Какие ассоциации у вас возникают со словом «электричество?»
Учащиеся определяют цель, которую нужно достичь к концу урока. (К ней возвращаются на этапе рефлексии.)
Узнаешь каким бывает электричество.
Научишься определять источники электрической энергии.
Будешь проводить эксперимент с разными источниками энергии.
Таблица в учебнике
IV. Работа по теме урока
(И, К) Работа с текстом в учебнике.
Предложить прочитать текст в учебнике
Еще древние греки заметили, если янтарь потереть шерсть, он начнет притягивать к себе легкие предметы, которые находятся поблизости. Силу, притягивающую к себе предметы, стали называть электричеством, потому что янтарь с древнегреческого языка - «электрон».
– Что такое электричество?
(К) Работа со схемой в учебнике.
Предложить рассмотреть схему в учебнике и ответить на вопрос.
– Какое бывает электричество?
Есть два вида электричества. Одно называется статическим (неподвижным). Оно только накапливается в различных предметах. Его нельзя передавать на расстояние и использовать в осветительных приборах. Тебе приходилось слышать потрескивание, когда ты снимал шерстяную одежду? Это и было электричество. А еще его можно увидеть! Если проделать то же самое в темноте, ты заметишь искры.
Трение подошв вашей обуви об искусственный ковер заряжает ваше тело статическим электричеством. И если вы прикоснетесь к какому-либо металлическому предмету, вы почувствуете легкий удар, когда искра «перепрыгнет» от вас на металл.
(Г) Эксперимент «Укротитель змей».
Предложить провести эксперимент и сформулировать вывод.
1. Цель: проверить действие статического электричества.
2. Этапы опыта:
С помощью трафарета обведи окружность. Вырежи круг и нарисуй в нем свернувшуюся змею (спираль).
Возьми фломастеры и нарисуй змее глаза и узор в виде зигзага.
Вырежи змею по спирали.
Примерно полминуты энергично потри пластмассовой линейкой о шерстяной шарф или свитер.
Коснись линейкой головы змеи. Медленно подними линейку.
3. Оборудование: бумага, шаблон круга, карандаш, ножницы, пластмассовая линейка, фломастеры, шерстяной шарф.
4. Результаты исследования – змея поднимается вслед за линейкой, разворачиваясь.
5. Вывод: Происходит это в результате возникновения статического электричества от трения пластмассы о шерсть. Под действием электричества легкая бумага притягивается к линейке.
– Второй вид электричества называют электрическим током. Попробуй представить себе, как течет вода в реке. Точно так же движется по проводам электричество.
(К) Работа с рисунком в учебнике.
Предложить рассмотреть рисунок и ответить на вопрос:
– Где человек использует электрический ток?
Первыми бытовыми предметами, работающими от электричества, стали швейная машина, вентилятор, чайник и тостер.
(К) Динамическая пауза.
Встали, подровняли спинки.
Вправо – влево наклонились и еще раз повторили.
(Наклоны в стороны.)
Приседаем мы по счету, раз, два, три, четыре, пять.
Это нужная работа – мышцы ног тренировать.
А теперь рывки руками выполняем вместе с вами.
(Рывки руками перед грудью.)
Электричество – одна из форм энергии.
Энергия – сила, которая приводит предметы в движение.
(П) Работа с рисунком в учебнике.
Рассказать ученикам о том, что существуют разные виды энергии. Энергия может переходить из одного вида в другой.
Предложить рассмотреть рисунки и представить ситуацию, что дома включили электрический чайник, настольную лампу и стиральную машину.
– В какой другой вид энергии превратится электрическая энергия?
Слова для справок: энергия движения (стиральная машина), энергия света (настольная лампа), энергия тепла (электрический чайник).
(К) Работа с текстом в учебнике.
Предложить прочитать текст в учебнике и ответить на вопрос:
Основной источник электрической энергии – электро-станции. Электричество поступает от электростанций по толстым проводам – кабелям. Кабели, подвешенные высоко над землей на опорах, несут электричество в города.
В городах под землей к каждому дому проложены кабели. Затем электрический ток течет по всему дому по проводам, встроенным в стену.
– Как производят электрическую энергию, и каким образом она поступает в наш дом?
В 1882 г. Томас Эдисон открыл первую электростанцию в Нью-Йорке.
(К, И) Работа с рисунками и текстом в учебнике.
Предложить рассмотреть рисунки, прочитать текст «Виды электростанций» в учебнике и задать по содержанию текста вопросы высокого и низкого порядка.
Тепловые электростанции (ТЭС) работают на органическом топливе – уголь, газ, нефть. Размещаются ТЭС вблизи добычи этих природных ресурсов и крупных нефтеперерабатывающих заводов.
Гидроэлектростанции (ГЭС) возводятся на больших реках, которые перекрывают плотиной, и энергия падающей воды превращается в электрическую энергию.
Работа атомной электростанции (АЭС) схожа с тепловой электростанцией, только для нагрева воды требуется энергия тепла, которая выделяется в результате ядерной реакции. Некоторые животные тоже способны вырабатывать электричество. Электрические скаты используют электричество, чтобы убить или оглушить свою добычу. Запаса электроэнергии, накапливающегося в их хвостах, достаточно для работы 12 электрических лампочек.
(Г) Работа с диаграммой в учебнике.
Предложить рассмотреть диаграммы в учебнике и ответить на вопросы:
– Какой источник электроэнергии самый распространенный в мире? Почему?
– Какие источники электрической энергии есть в Казахстане?
(К) Демонстрация эксперимента.
Учитель предлагает в ходе эксперимента узнать, как работает турбина гидроэлектростанции, где энергия воды преобразуется в электрическую энергию.
Оборудование: плотный картон или пластик от подарочного пакета, ножницы, вязальная спица или проволока, шерстяная нитка, пластиковая соломинка, скотч, пластилин.
1. Укрепи на краях раковины два кусочка картона и приклей к ним клейкой лентой разрезанную соломинку так, чтобы в нее можно было свободно просунуть вязальную спицу.
2. Вырежи из картона лопасти и пластилином прикрепи к спице, как изображено на рисунке.
3. Небольшим кусочком пластилина укрепи чуть дальше на спице конец шерстяной нитки.
4. Открой кран так, чтобы на лопасти потихоньку текла струя воды.
При использовании энергии воды атмосфера
не загрязняется!
(К) Проблемный вопрос.
Учитель информирует о том, что батарейка карманного фонарика тоже вырабатывает электрический ток и предлагает ответить на вопрос: Где используют батарейки?
Самостоятельная работа
( по карточкам )
1 В чем разница и сходство разных источников электрической энергии?
КАК ПОЛУЧАЮТ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Электричество имеет большое значение в нашей жизни. Почти все, что нас окружает, работает на электричестве. Например, бытовая техника у нас дома: телевизоры, стиральные машины, холодильники, компьютеры, лампочки для освещения. На улице за счет электрического тока ездят троллейбусы, трамваи, электрички, и, даже машины, используют электричество для управления и освещения дороги фарами. На заводах на электричестве работают станки, печи и другие сложные механизмы.
Так откуда же берется электричество, которое поступает к нам в дом по проводам?
В своей работе я изучу, как вырабатывается электричество на электростанциях: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Как по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, электричество направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.
В экспериментальной части докажу, как «маленький» генератор вырабатывает ток, которого будет достаточно для освещения домика.
Тема «Как получают электричество» мне особенно интересна, потому что, чтобы изготовить макеты, надо паять настоящие схемы.
Цель исследования: изучение возникновения электричества.
Задачи исследования:
Изучить, как появляется электричество за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа.
Понять, как устроен генератор, который вырабатывает электричество.
Рассмотреть, как устроена батарейка (переносной источник энергии).
Провести эксперименты: подключить игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. Затем, таким же образом включить вентилятор.
Изготовить самодельную батарейку из соленой воды и металлических пластинок.
Содержание работы:
Первое, что необходимо сделать: проанализировать учебную литературу. Из нее я узнал следующее: Электричество вырабатывается на электростанциях, затем по электрическим проводам, закрепленным на специальных опорах, направляется в город, затем в каждый дом, в каждую квартиру.
Электростанции
Электричество вырабатывается на электростанциях за счет преобразования энергии воды, ветра, солнца и газа в электрическую энергию (рис.1).
Рис.1 Электростанции: а – теплоэлектроцентраль (ТЭЦ), б - атомная электростанция, в – гидроэлектростанция, г – ветроэлектростанции.
Теплоэлектроцентраль (рис.1а), одна из самых распространенных станций, дает городу не только электричество, но и тепло для отопления домов зимой. Таких станций построено очень много. Как она работает? В большой печке сжигают газ, тот самый газ, на котором мы готовим еду в кухне, см. схему на рис.2. Газ нагревает котел с водой. Вода, нагреваясь, превращается в пар. Пар вращает турбину, а она в свою очередь вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. Дым от сгоревшего газа выходит в трубу, а пар охлаждаясь в градирне, превращаясь обратно в воду, возвращается в котел. Зимой эта горячая вода направляется в наши дома, для отопления квартир. Теперь мы видим, что механическая энергия вращения, превращается в электрическую энергию, в генераторе . [1, 4]
Рис.2. Схема работы ТЭЦ
Атомная электростанция (АЭС) сложнее предыдущей электростанции, см. рис.1б. Их меньше у нас в стране. Все дело в том, что в них не сжигают газ, а используют тепло от ядерной реакции (рис. 3). Получение такой ядерной энергии очень сложный процесс. На АЭС внутри реактора циркулирует обычная вода, очищенная от всех примесей. Реактор запускается, когда из его активной зоны извлекаются стержни, поглощающие нейтроны. Во время цепной реакции высвобождается большая тепловая энергия. Вода, циркулируя через активную зону, омывая топливные элементы, нагревается до 320 0 С. Проходя внутри теплообменных трубок парогенератора, вода первого контура отдает тепло воде второго контура, не соприкасаясь с ней, что исключает попадание радиоактивных веществ за пределы реакторного зала. В остальном схема точно такая же, как и предыдущая. Вода второго контура превращается в пар. Пар с бешеной скоростью вращает турбину, а турбина приводит в движение электрогенератор, который вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город [1, 4].
Рис. 3 Схема работы АЭС
Гидроэлектростанция есть у нас в Перми (рис.1-в). В таких электростанциях используют энергию падающей воды. Для этого - строят поперек реки плотину. С ее высоты вода падает вниз и вращает турбину, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. Схема работы гидроэлектростанции показана на рис.4 [1, 4].
Рис. 4 Схема работы гидроэлектростанции
Ветроэлектростанции используют энергию ветра (рис.1-г). Такие электростанции не очень мощные. Ветер вращает лопасти вентилятора, похожие на лопасти самолета, только очень большие. А они уже вращают генератор (рис.5) [4].
Рис. 5 Схема работы ветроэлектростанции
Есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и в них нет генератора. Это солнечные электростанции [4]. Энергия солнечного света преобразуется в электрическую в солнечных панелях, изготовленных из специального материала, который под воздействием солнечной энергии начинает вырабатывать электрический ток (рис.6).
Рис. 6 Схема работы солнечной электростанции
Устройство генератора
Так как же устроен генератор, который вырабатывает электричество?
Все мы знаем, что такое магнит, любой с ним сталкивался и играл. Магнит притягивает к себе металлические предметы. Магниты бывают разные: большие и маленькие, сильные и слабые [1].
Если в магнитное поле поместить рамку, сделанную из электрического провода, закрепить ее так, чтобы можно было вращать за ручку, то получится простейший генератор [1, 3]. Если вращать рамку, в ней возникнет электрический ток. И, если ток будет достаточно мощный, то им можно будет зажечь электрическую лампочку (рис.7). В настоящих генераторах используют вместо рамки очень длинный провод, намотанный на специальные катушки и за счет этого, генераторы получаются очень мощные.
Рис.7 Схема устройства генератора
Но что будет, если к генератору подвести электрический ток?
Если к генератору подвести электрический ток, то рамка начнет сама вращаться, то есть произойдет обратный эффект (рис.8). Такие устройства называются электродвигатели [1, 3]. Они так же бываю большими и маленькими, мощными и слабыми.
Рис.8 Схема устройства двигателя
Что делать, если источник энергии нужен переносной, а не связанный с розеткой проводами? Для этого существуют, всем нам знакомые, батарейки.
Батарейки
Батарейка - это, емкость в которой происходит химическая реакция. Самая простая батарейка состоит из цинкового стаканчика, графитового стержня и электролита между ними (рис.9).
Рис.9 Устройство батарейки
В процессе использования батарейки, химическая реакция разрушает ее изнутри и батарейка «садится», то есть разряжается. Чем больше мы нагружаем батарейку, тем сильнее химическая реакция и тем быстрее она разрядится [1, 2].
Самую простую батарейку можно изготовить дома [2]. Для этого необходимо взять два разных «металла»: гвоздик и монетка - это будут электроды (рис.10), а в качестве электролита можно использовать лимон.
Рис.10 Самодельная батарейка
Но надо учесть, что такая батарейка будет очень слабая и ее не хватит даже для того, чтобы загорелась лампочка. То, что электричество появилось, мы видим только на приборе, который называется вольтметр.
Еще самодельную батарейку можно изготовить из соленой воды и металлических пластинок (рис.11). Ее устройство очень простое. Имеется три баночки, наполненные простой соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленных из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая - цинком.
Рис. 11 Самодельная батарейка
Вот такую батарейку я и продемонстрирую в экспериментальной части моей работы. А также проведу другие эксперименты: подключу игрушечный домик к генератору, который будет вырабатывать электрический ток, чтобы включить в домике освещение. И докажу следующее: механическая энергия вращения преобразуется в электрическую энергию, в генераторе.
Экспериментальная часть:
В первом эксперименте я подключу игрушечный домик к маленькой электростанции (рис.12). Буду вращать ручку, и маленький генератор будет вырабатывать ток, которого хватит, чтобы в домике заработало освещение.
Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 90х170 мм, 70х165 мм, розетка, механизм от фонарика, провода, вилка, лампочки (5 шт.), клей.
Рис. 12 Первый эксперимент
Во втором эксперименте я подключу к электростанции вентилятор (рис.13). Мы увидим, как механическая энергии вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения.
Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель.
Рис.13 Второй эксперимент
В третьем эксперименте я подключу к батарейкам, по-очереди, все тот же домик и вентилятор (рис.14-а,-б).
Материалы для изготовления макета: картон, деревянные фанерки размером 95х210 мм, 70х165 мм, 90х170 мм, розетка, провода, вилка, клей, вентилятор, электродвигатель, лампочки (5 шт.), батарейки.
Рис.14 Третий эксперимент
В следующем – четвертом эксперименте я продемонстрирую самодельную батарейку (рис.15-а). Берем баночки заполненные соленой водой. В каждую из них опускаем по два электрода, изготовленные из металлических пластинок. Одна пластинка покрыта медью, а вторая цинком.
Материалы для изготовления макета: картон Ø 20 мм, часовой механизм, лампочка (1 шт.), провода, три баночки с соленой водой, деревянная фанерка 75х330 мм для основания, медные и цинковые пластинки длиной 75 мм, клей.
Рис.15 Четвертый эксперимент
Энергии этих трех батареек хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы (рис.15-б).
Выводы
В своей работе я рассмотрел, как работают: ТЭЦ, АЭС, гидроэлектростанция, ветроэлектростанция. Схема работы ТЭЦ и АЭС в целом похожи: нагревается котел с водой, вода превращается в пар. Пар вращает турбину, а турбина вращает генератор, который и вырабатывает электрический ток. Электричество по линиям электропередачи направляется к нам в город. В одном случае сжигают газ, а, во втором - используют тепло от ядерной реакции. В гидроэлектростанциях используют энергию падающей воды для вращения турбины, а турбина вращает генератор, который вырабатывает электричество. В ветроэлектростанциях ветер вращает лопасти вентилятора, а они уже вращают генератор.
Во всех электростанциях реализуется следующее: механическая энергия вращения превращается в электрическую энергию, в генераторе. Но есть и другие электростанции, в которых ничего не вращается, и, в них нет генератора. Это - солнечные батареи. Они изготовлены из специального материала, и, под воздействием солнца вырабатывают электрический ток.
Далее в работе я рассмотрел устройство батарейки - переносного источника энергии. И как можно самую простую батарейку изготовить дома.
В практической части я провел несколько экспериментов. В первом эксперименте подключил игрушечный домик к «маленькой электростанции». «Маленький» генератор вырабатывает ток, которого достаточно для включения в доме электричества. Во втором - подключил к электростанции вентилятор. Механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую, бежит по проводам к вентилятору, и в его двигателе, преобразуется обратно в энергию вращения. В третьем эксперименте я подключил к батарейкам, по очереди, все тот же домик и вентилятор. В четвертом эксперименте я продемонстрировал самодельную батарейку. В каждую из трех баночек с соленой водой опустил по два электрода, изготовленные из металлических пластинок из меди и цинка.
В проведенных двух экспериментах, я подтвердил и наглядно продемонстрировал следующее: механическая энергия вращения в генераторе, преобразуется в электрическую. А также изготовил самодельную батарейку, энергии которой хватило, чтобы загорелась лампочка и пошли часы.
Но, у меня остались вопросы, на которые мне предстоит найти ответы:
Как протекает ядерная реакция? Какие АЭС есть у нас в стране? А еще мне интересно почему произошла авария в Чернобыле.
О, сколько нам открытий чудных
Готовит просвещенья дух,
И опыт – сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг.
1 Ю.И. Дик, В. А. Ильин, Д.А. Исаев и др. /Физика: Большой справочник для школьников и поступающих в вузы / Издательство «Дрофа», 2000 год.
2 «Энциклопедия для детей от А до Я» / Издательство «Махаон», Москва, 2010.
3 А.А. Бахметьев/ Электронный конструктор «Знаток»/ Практические занятия по физике. 8, 9, 10, 11 классы.// Москва, 2005 год.
Читайте также: