Производство и использование электрической энергии

Слайд 1. Производство и использование электрической энергии

Физика, 11 класс: От электростанции до вашей розетки

Слайд 2. Зачем нам столько энергии?

Электрическая энергия — самая универсальная форма энергии. Её легко передавать на огромные расстояния, распределять между потребителями и превращать в другие виды: механическую, световую или тепловую.

Сегодня уровень потребления электроэнергии является основным показателем технологического развития общества.

Слайд 3. Где рождается ток?

Тепловые станции. Сжигают уголь, газ или мазут. Обеспечивают большую часть мировой генерации.

Гидроэлектростанции. Используют потенциальную энергию воды. Самые экологичные среди традиционных.

Атомные станции. Используют энергию деления ядер урана. Обладают колоссальной мощностью.

Альтернативные источники. Энергия солнца, ветра и приливов. Экология будущего.

Слайд 4. Принцип работы электростанции

Почти на всех станциях (кроме солнечных) используется один принцип: некий первичный двигатель вращает ротор электрогенератора.

В генераторе за счет явления электромагнитной индукции механическая энергия превращается в электрическую.

Слайд 5. Сравнение ГЭС и АЭС

— Низкая себестоимость энергии.

— Возможность быстрого пуска и остановки.

— Строительство плотин меняет экосистему рек.

— Зависимость от климата (засухи).

— Огромная мощность при малом расходе топлива.

— Стабильная работа в базовом режиме.

— Отсутствие вредных выбросов в атмосферу.

— Проблема утилизации ядерных отходов.

Слайд 6. Как доставить энергию?

Энергию нужно передать от станции к городам.

1. Трансформатор повышает напряжение до $110-750$ кВ.

2. Ток идет по ЛЭП.

3. У города напряжение понижается до $6-10$ кВ.

4. Во дворах — до $220/380$ В.

Слайд 7. Потребители электроэнергии

Почти половина всей вырабатываемой энергии тратится на работу заводов, станков и промышленного оборудования.

Слайд 8. Проблема потерь

При передаче часть энергии теряется на нагрев проводов. Согласно закону Джоуля-Ленца:

$Q=I^{2}Rt$

Чтобы уменьшить потери, нужно уменьшить силу тока $I$. Для сохранения мощности $P=UI$ при уменьшении тока приходится пропорционально повышать напряжение $U$. Именно поэтому на ЛЭП напряжение достигает сотен тысяч вольт.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему в розетках используется переменный ток, а не постоянный?

Каким образом строительство ГЭС может повлиять на климат региона?

Безопасна ли «зеленая» энергетика (ветер и солнце) на самом деле?

Как можно снизить потребление электроэнергии в быту без потери комфорта?

Слайд 10. Главные выводы

Электроэнергия — основа экономики, производимая в основном на ТЭС, ГЭС и АЭС.

Генерация основана на законе электромагнитной индукции Фарадея.

Для снижения потерь в линиях электропередачи используют высокое напряжение.

Рациональное использование энергии — это не только экономия денег, но и забота об экологии планеты.