Урок-конференция на тему «Производство, передача и использование электроэнергии»11 класс

---

user

---

userDotum<N\,N\(–Ç\Ø–Ç\ˆ—Ç\[1]@˜Ç\

---

™Ç\

---

À™Ç\

Урок на тему «Производство, передача и использование электроэнергии».

Цели:     

1) образовательная  – сформировать представление о видах электростанций, их                                 достоинствах и недостатках, передаче и использовании электроэнергии.

2) развивающие – развивать познавательный интерес к предмету, внимание и любознательность, мыслительные умения учащихся (сравнение, обобщение, анализ), развивать экономическое и экологическое мышление;

3) воспитательные - воспитывать экологическую, экономическую,                   информационную, коммуникативную культуру учащихся.

Тип урока: конференция.

I.Организационный момент

Проверка готовности учащихся к уроку.

II. Проверка выполнения домашнего задания ( фронтальный опрос или другая форма на усмотрение учителя).

III. Усвоение новых знаний.

                                                        Ход урока.

Учитель. Представить себе жизнь без электрической энергии уже невозможно. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос, наш быт. Её специфическое свойство – возможность превращаться практически во все другие виды энергии (топливную, механическую, звуковую, световую и т.п.)

В промышленности электроэнергия применяется как для приведения в действие различных механизмов, так и непосредственно в технологических процессах. Работа современных средств  связи основана на применении электроэнергии.

Электроэнергия в быту является основной частью обеспечения комфортабельной жизни людей.

Огромную роль электроэнергия играет в транспортной промышленности.

    Учитель. Сегодня мы проводим урок в форме конференции. На ней мы затронем проблемы получения, передачи и использования электроэнергии, а также связанные с ними экологические проблемы. Группа учеников подготовила достаточно интересный материал по озвученным проблемам и предлагает его вашему вниманию. Приглашаю вас к активному участию в конференции. По её ходу вы можете высказывать свои мнения, задавать вопросы, соглашаться или не соглашаться с предложенными вариантами решения проблем. Ваше участие будет оценено при подведении итогов конференции.

Слайд 3. Введение.

1 ученик. За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на  новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан. Солнце светило и обогревало человека всегда:  и  тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину. Затем древесина уступила место каменному углю. Затем уголь уступил лидерство на энергетическом рынке нефти. Благодаря открытию явления электромагнитной индукции, стало возможным получение электроэнергии с помощью генераторов.

Слайд 4. Типы электростанций.

Слайд 5. ТЭС

Слайд 6. Типы ТЭС

2 ученик. Электроэнергия вырабатывается в основном с помощью электромеханических индукционных генераторов. Существует два основных типа электростанций: тепловые и гидроэлектрические. Различаются эти электростанции двигателями, вращающими роторы генераторов.  На тепловых электростанциях топливом служат уголь, газ, нефть, мазут, горючие сланцы. Роторы генераторов приводятся во вращение паровыми и газовыми турбинами или двигателями внутреннего сгорания. Наиболее экономичными являются крупные тепловые паротурбинные электростанции (ТЭС). Большинство ТЭС используют в качестве топлива угольную пыль. Паровые турбогенераторы весьма быстроходны: число оборотов составляет несколько тысяч в минуту. КПД   ТЭС достигает 40%.

 Бо́льшая  часть энергии  теряется вместе с горячим отработанным паром.

Специальные тепловые электростанции – теплоэлектроцентрали позволяют использовать значительную часть энергии отработанного пара на промышленных предприятиях и для бытовых нужд (отопления и горячего водоснабжения). В результате КПД ТЭЦ достигает 60-70%. В настоящее время в нашей стране ТЭЦ дают около 40% всей электроэнергии.

Учитель. Давайте обсудим достоинства и недостатки теплоэнергетики .

Достоинства:

под станции используются небольшие площади;

высокая удельная теплота сгорания (уголь, нефть, природный газ);

простота хранения угля, пригодность к непосредственному использованию угля, нефти, газа.

Недостатки:

сильно загрязняют атмосферу сернистыми и азотистыми соединениями, углекислым газом, создают парниковый эффект, кислотные дожди и т.д.;

используются большие площади для добычи угля, рельеф портится шахтами;

с охлаждающей водой в ТЭС в ближайшие водоемы сбрасывается большое количество тепла, повышающее температуру водоема

Слайд 7.ГЭС

Слайд 8. Устройство ГЭС

Слайд 9. Типы ГЭС

Слайд 10. Типы ГЭС

Слайд 11 Типы ГЭС

3 ученик. А теперь речь пойдет о гидроэлектростанциях.

На гидроэлектростанциях (ГЭС) для вращения роторов генераторов используется потенциальная энергия воды. Роторы приводятся во вращение гидравлическими турбинами . ГЭС дают около 20% вырабатываемой в стране электроэнергии. Превращения энергии на ГЭС показаны на слайде.

Слайд 12.АЭС

Слайд 13. Устройство АЭС

Слайд 14. Виды реакторов

4 ученик. Значительную роль в энергетике играют атомные электростанции (АЭС), которые в настоящее время  в  России дают свыше 10% электроэнергии. Рассмотрим достоинства и недостатки этого вида электростанций.

 Достоинства:

 небольшая площадь под АЭС;

 при отсутствии утечек – никакого загрязнения окружающей среды;

 относительная независимость от местоположения сырья.

Недостатки:

 образуются радиоактивные отходы (глобальная проблема);

 дороговизна строительства (ещё дороже демонтаж).

     Учитель. В марте 1979 г. произошла самая тяжелая до Чернобыля авария на АЭС в США. После этого случая американцы не ввели в строй ни одного реактора. В Швеции принято решение о постепенном закрытии  АЭС.

     Сырьем для АЭС в основном являются уран и торий – их запасов в земной коре и в морской воде достаточно много.

     Может не стоит так осторожничать? Но иметь «пороховой погреб» в странах с не очень развитой технологией и социальной нестабильностью опасно.

(Проведение физкультминутки)

Учитель. Существуют и так называемые нетрадиционные источники энергии. Доля энергии, вырабатываемой на них в настоящее время, весьма незначительна. Тем не менее, мы коротко остановимся на них.

Слайд 15. Альтернативные источники энергии.

5 ученик. Солнце – источник всех остальных видов энергии на нашей планете. Не вся энергия проходит через земную атмосферу (около 50%). И даже это количество грандиозно и превышает все другие виды энергии.

Достоинства:

 не загрязняют окружающую среду;

 солнечные киловатты «бесплатны».

Недостатки:

 циклический характер поступления солнечной энергии;

 под солнечные батареи используются большие площади;

 низкий КПД солнечных установок;

 невысокая плотность солнечной энергии.

Слайд 16. Ветровая  энергия.

6 ученик.. Попытки использовать силу ветра своими корнями уходят в далекие времена. Вспомните ветряные мельницы, с которыми боролся Дон Кихот. Силу ветра можно считать базой развития будущей энергетики.

 Достоинства:

 используется «бесплатная» энергия;

 экологически чисты, не влияют на тепловой баланс атмосферы.

Недостатки:

 низкая интенсивность,

 работа ветровых установок неблагоприятно влияет на работу телевизионной сети;

 источник шума (этот район покидают животные и птицы);

 если наступает затишье, энергия не вырабатывается.

Слайд 17.  Энергия  Земли

7 ученик. Геотермальная энергия – это энергия, которая генерируется внутри Земли в источники огромной силы.

Достоинства:

 практическая неиссякаемость и полная независимость от условий окружающей среды, времени года, суток.

Недостатки:

 необходимость обратной закачки отработанной воды (в геотермальных водах содержится много токсичных веществ) – это исключает сброс этих вод в природные водоемы, расположенные на поверхности.

8 ученик. Существуют также приливные станции, использующие энергию морских приливов. Энергия морских приливов огромна. Однако её практическое  использование затруднено, поэтому моря и океаны могут удовлетворить лишь около 1% мировой

 энергопотребности.

Достоинства:

 минимум поверхности на суше;

 не загрязняется атмосфера;

 даровой источник.

Недостатки:

 в море занимает очень большое пространство, что опасно для судоходства.

Учитель. Ученые достаточно оптимистически смотрят на проблемы развития нетрадиционных источников электрической энергии и считают, что они разрешимы и что это энергетика будущего.

Слайд 18. Передача электроэнергии

9 ученик. Передача электроэнергии связана с заметными потерями, вызванными нагреванием проводов в  соответствии с законом Джоуля-Ленца .

Задает вопрос учащимся: почему уменьшить  сопротивление линии практически сложно.

 Варианты ответов учащихся (при необходимости учитель помогает корректировать их)

 Для сохранения передаваемой мощности повышают напряжение. (Обращаемся к материалу предыдущего урока «Трансформаторы»)

 Чем длиннее ЛЭП, тем выгоднее использовать более высокое напряжение.  Так,  в высоковольтной ЛЭП Волжская ГЭС – Москва используют напряжение 500 кВ.  Между тем , генераторы переменного тока строят на напряжения, не превышающие 16 – 20 кВ. Более высокое напряжение потребовало бы принятия сложных мер для изоляции обмоток и других частей генератора. Поэтому на крупных электростанциях ставят повышающие трансформаторы. Трансформатор увеличивает напряжение в линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.

Для непосредственного использования электроэнергии потребителями напряжение на концах линии понижают. Обычно понижение напряжения и соответственно увеличение силы тока происходит в несколько этапов.

 Электростанции ряда районов страны объединены высоковольтными ЛЭП, образуя единую энергосистему, которая дает возможность сгладить «пиковые» нагрузки потребления энергии в утренние и вечерние часы.

 Слайд 19.

 Слайд 20.

 Слайд 21. Использование электроэнергии

10 ученик. Главным потребителем электроэнергии является промышленность (около70%).

Крупным потребителем является транспорт. Большая часть используемой электроэнергии превращается в механическую энергию. Почти все механизмы в промышленности приводятся в движение электродвигателями.Около трети электроэнергии, потребляемой промышленностью, используется для технологических целей (электросварка, электрический нагрев и плавление металлов, электролиз и т.п.).

Потребность в электроэнергии постоянно увеличивается.  Удовлетворить её можно двумя способами. С одной стороны можно увеличить число электростанций. Однако их строительство требует времени и затрат. Кроме того,  на ТЭС возрастает потребление  невозобновляемых  природных ресурсов: угля, нефти и газа. Одновременно эти станции наносят большой ущерб экологическому равновесию на Земле.

Передовые технологии позволяют удовлетворить потребности в электроэнергии другим способом. Приоритет должен быть отдан увеличению эффективности использования электроэнергии, а не росту мощности электростанций. Возможности для более эффективного использования электроэнергии имеются. Одна из них связана с освещением, на которое тратится коло 25% производимой электроэнергии. В настоящее время  разработаны компактные люминесцентные лампы, которые потребляют на 80% меньше электроэнергии, чем лампы накаливания. Стоимость этих ламп значительно превышает стоимость обычных ламп освещения, но они очень быстро окупаются. Наряду с эти самые простые меры экономии электроэнергии способны дать немалый эффект.

Слайд 22. Берегите электроэнергию

IV. Закрепление новых  знаний

Ответы на вопросы на стр.122,124 учебника.

 Назвать и найти на карте крупные ГЭС и АЭС.

 Как изменятся тепловые потери при передаче электроэнергии, если напряжение в ЛЭП увеличить в 5 раз?

 V. Информация о домашнем задании, инструкция о его выполнении.

      §§ 39-41, Домашнее задание: §39-41 [1]., повторить  тему «Механические волны»

VI. Подведение итогов конференции.

 Рефлексия. Выставление оценок.

Приложение 1.

Приложение 2

 Литература:

1. Мякишев Г.Я., Буховцев  Б.Б., Соцкий А.В. Физика 11 класс. – М.: Просвещение, 2009.

• 1 слайд

  Производство, передача и использование электрической энергии.
  

• 2 слайд

  
  
  
  2. Производство электроэнергии
  Альтернативные источники энергии
  1. Введение
  Типы электростанций
  3. Передача электроэнергии
  4. Использование электроэнергии
  План презентации:
  

• 3 слайд

  1. Введение:
  Рождение энергетики произошло несколько миллионов лет назад, когда люди научились использовать огонь. На протяжении многих лет огонь поддерживался путем сжигания растительных энергоносителей (древесины, кустарников, камыша). Позже стали использовать для поддержания огня ископаемые вещества: каменный уголь, нефть, сланцы, торф.
  На сегодняшний день энергия остается главной составляющей жизни человека.
  

• 4 слайд

  2. Производство электроэнергии
  Типы электростанций:
  
  ТЭС
  
  ГЭС
  
  АЭС
  

• 5 слайд

  ТЭС
  Тепловая электростанция (ТЭС), электростанция, вырабатывающая электрическую энергию в результате преобразования тепловой энергии, выделяющейся при сжигании органического топлива.
  На ТЭС химическая энергия топлива преобразуется сначала в кинетическую, а затем в электрическую. Топливом для такой электростанции могут служить: уголь, нефть, газ, мазут, горючие сланцы.
  \
  
  ТЭС
  

• 6 слайд

  ТЭС подразделяют на:
  Предназначены для выработки только электрической энергии. Крупные КЭС районного значения получили название государственных районных электростанций (ГРЭС).
  Производящие кроме электрической, тепловую энергию в виде горячей воды и пара.
  Конденсационные
  (КЭС)
  Теплоэнергоцентрали
  (ТЭЦ)
  ТЭС подразделяют на:
  

• 7 слайд

  ГЭС
  Гидроэлектрическая станция (ГЭС), комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. ГЭС состоит из последовательной цепи гидротехнических сооружений, обеспечивающих необходимую концентрацию потока воды и создание напора, и энергетического оборудования, преобразующего энергию движущейся под напором воды в механическую энергию вращения, которая, в свою очередь, преобразуется в электрическую энергию.
  
  

• 8 слайд

  Устройство ГЭС
  

• 9 слайд

  По установленной мощности ГЭС различают:
  Мощность ГЭС зависит от напора, расхода воды, используемого в гидротурбинах, и КПД гидроагрегата. По ряду причин (изменения изменения уровня в оды в водоемах, непостоянства нагрузки энергосистемы и тд) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.
  мощные
  (свыше 25 МВт)
  Средние
  (до 25 МВт)
  Малые
  (до 5 МВт)
  ГЭС
  

• 10 слайд

  ГЭС подразделяют на:
  Так же ГЭС подразделяют на:
  На равнинных реках напоры редко превышают 100м, в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации – до 1500м. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.
  - Русловые - Смешанные
  - Приплотинные - Гидроаккумулирующие
  - Деривационные - Приливные
  Высоконапорные
  (более 60м)
  Низконапорные
  (от 3 до 25 м)
  Средненапорные
  (от 25 до 60 м)
  

• 11 слайд

  Особое место среди ГЭС занимают:
  Приливная электростанция
  (ПЭС)
  Гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС)
  Обусловлено ростом потребности в пиковой мощности в крупных энергетических системах. Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, что свободная в энергосистеме в некоторый период времени электрическая энергия используется агрегатами ГАЭС, которые, работая в режиме насоса, нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассеин.
  Образуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергия приливных ГЭС в силу некоторых особенностей, связанных с периодичным характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, которые выполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев.
  

• 12 слайд

  АЭС
  Атомная электростанция (АЭС), электростанция, в которой атомная энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (233U, 235U, 239Pu). балансе ряда промышленных стран.
  

• 13 слайд

• 14 слайд

  Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:
  Водо-водяные
  с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя
  Графитоводные
  с водяными теплоносителями и графитовым замедлителем
  Граффито-газовые
  с газовыми теплоносителями и графитовым замедлителем
  Тяжеловодные
  с водяным теплоносителем и тяжелой водой в качестве замедлителя
  

• 15 слайд

  Альтернативные источники энергии.
  Энергия Солнца.
  Простейший коллектор солнечного излучения представляет собой зачерненный металлический (как правило, алюминиевый) лист, внутри которого располагаются трубы с циркулирующей в ней жидкостью. Нагретая за счет солнечной энергии, поглощенной коллектором, жидкость поступает для непосредственного использования.
  Солнечная энергетика относится к наиболее материалоемким видам производства энергии. Крупномасштабное использование солнечной энергии влечет за собой гигантское увеличение пот­ребности в материалах, а, следовательно, и в трудовых ресурсах для добычи сырья, его обогащения, получения материалов, изготовления гелиостатов, коллекторов, другой аппаратуры, их перевозки.
  
  

• 16 слайд

  Ветровая энергия
  Огромна энергия движущихся воздушных масс. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Усилиями ученых и инженеров созданы самые разнообразные конструкции современных ветровых установок.
   
  
  

• 17 слайд

  Энергия Земли
  Энергия Земли пригодна не только для отопления помещений, как это происходит в Исландии, но и для получения электроэнергии. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники. Первая такая электростанция, совсем еще маломощная, была построена в 1904 году в небольшом итальянском городке Лардерелло.
  

• 18 слайд

  3. Передача электроэнергии:
  Передача электроэнергии на большие расстояния связана с заметными потерями. Дело в том, что, протекая по линиям электропередачи, ток нагревает их. В соответствии с законом Джоуля — Ленца, энергия, расходуемая на нагрев проводов линии, определяется формулой:
   
  Q=I Rt
   
  Поэтому на крупных электростанциях устанавливают повышающие трансформаторы. трансформатор увеличивает напряжение линии во столько же раз, во сколько раз уменьшает силу тока.
  Электрические станции ряда районов страны объединены высоковольтными линиями электропередачи, образуя общую электрическую сеть, к которой подключены потребители.
  
  2
  

• 19 слайд

  3. Использование электроэнергии.
  В различных отраслях науки
  

• 20 слайд

  Использование электроэнергии
  В производстве и сельском хозяйстве:
  

• 21 слайд

  Использование электроэнергии
  В быту:
  

• 22 слайд

  Берегите электроэнергию!
    Значимости электроэнергии в нашей жизни можно посветить целую поэму, настолько она важна в нашей жизни и настолько мы привыкли к ней. Хотя мы уже и не замечаем, что она поступает к нам в дома, но когда ее отключают, становится очень не комфортно.
  
  

• 1 слайд

  Производство, передача и использование электрической энергии
  

• 2 слайд

  Типы электростанций
  ТЭС производят 62% электроэнергии в мире.
  Лидируют в производстве США, Китай,
  Россия, Япония, Германия.
  
  Тепловые электростанции
  

• 3 слайд

  Схема работы ТЭС
  

• 4 слайд

• 5 слайд

  Типы электростанций
  ГЭС производят 20% мирового производства.
  Выделяются Канада, США,
  Бразилия, Россия, Китай.
  Норвегия – 99,5%,
  Бразилия – 93%,
  Киргизия и
  Таджикистан – 91%
  Гидроэлектростанции
  

• 6 слайд

  Типы электростанций
  АЭС производят 17% мировой выработки.
  Начало ХХI века эксплуатируется
  250 АЭС, работают
  440 энергоблоков.
  Больше всего США,
  Франции, Японии, ФРГ
  Атомные электростанции
  

• 7 слайд

• 8 слайд

  Производство электроэнергии
  Средний показатель выработки электроэнергии на душу населения 2,2 тысячи кВт.ч,
  В экономически развитых странах –5-10тысяч кВт.ч
  В странах Азии и Африки не достигает и 1000 кВт.ч
  Китай – 900, Индия - 450 кВт.ч
  

• 9 слайд

  Солнечные электростанции
  Альтернативная энергетика
  

• 10 слайд

  Альтернативная энергетика
  Ветряные электростанции
  

• 11 слайд

  Приливные и геотермальные электростанции
  Альтернативная энергетика
  

• 12 слайд

  Вклад электроэнергии
  
  

• 13 слайд

  Передача электроэнергии
  

• 14 слайд

  Схема передачи электроэнергии.
  

• 15 слайд