Електрика в житті людини

Олеярник Олександр Вікторович- вчитель фізики та астрономії загальноосвітньої школи № 33, Краматорської міської ради, Донецької області.

Мета роботи: основна мета даного навчального проекту полягає в тому, щоб ознайомити учнів з історією виникнення електрики, її використанням у промисловості та побуті, показати ті блага які надає електрика людині, та акцентувати увагу на небезпеці, при недбалому її використанні; наведено загальні приклади економії електроенергії у побуті, проведено реальні розрахунки економії електроенергії у побуті; розвивати в учнів критичне мислення, вміння творчо вирішувати питання, які постають перед людиною, виховувати бережливе ставлення до природних ресурсів, прививати ціннісні якості особистості.

Електрика в житті людини

Актуальність обраної теми: обрана тема стала об’єктом дослідження, бо у часи масового використання електричних ресурсів потребує більш докладного вивчення.

Мета: розглянення фізичного явища – електрики для використання у побуті.

Завдання: Дізнатися, що таке електрика, та її історію; розглянути її роль у житті людини та небезпеки, пов’язані з її користуванням; дізнатися, як можна заощадити на електроенергії.

Дана робота виконана моєю ученицею 8 класу ознайомить з історією виникнення електрики, іі використанням, благами та недоліками, а також ознайомить з конкретним розрахунковим прикладом економії електроенергії у побуті

Хід роботи

Електрична енергія має величезне значення у житті людини. Вона приводить в рух трамваї, тролейбуси, електропоїзди. В промисловості електричне енергія приводить в рух верстати для обробки різних матеріалів, для плавки металу, для керування супутниками та космічними кораблями. В побуті електроенергія освітлює наше житло, вулиці міст і сіл. На електричній енергії працюють швейні машини, електроплити, телевізори, приймачі та багато іншої побутової електротехніки [1].

Еле́ктрика — явище природи, пов’язане з існуванням, рухом і взаємодією електричних зарядів; розділ фізики, що вивчає електричні явища: взаємодію між зарядженими тілами, явища поляризації та проходження електричного струму.

Електричні явища лежать в основі сучасних засобів виробництва, транспортування й розподілу енергії, а тому є основою численних застосувань в сучасній технології [2].

Кількість спожитої електроенергії вимірюється приладами, які називаються електролічильниками. Чим більше приладів увімкнено, тим швидше обертається диск лічильника, який рахує кількість спожитої електроенергії[1].

Історія електроенергії

Електричні явища були відомі ще в давнину, давнім грекам, фінікійцям, жителям Межиріччя. Те, що при натиранні бурштин отримує властивість притягати до себе легкі предмети, описував в 600-х роках до н.е. Фалес Мілетський. Фалес, однак, не відрізняв електрики від магнетизму, вважаючи це одним явищем. От тільки бурштин отримує таку дивну властивість при терті, а в магнита вона постійна.

Експериментальним вивченням електрики ніхто не займався аж до 1600 року, поки англієць Вільям Гільберт(1544-1603) не сконструював прилад, що складається зі стержня, підвішеного на зразок магнітної стрілки, назвав його версором і став проводити дослідження. За допомогою цього першого електроскопа Гільберт показав, що притягувати може не тільки натертий янтар, але і:

• алмаз;
• сапфір;
• опал;
• сірка;
• сургуч і скло.

Всі ці тіла він назвав електричними тілами. Він також встановив, що електричні тіла можуть притягувати метали, дерево, листя, каміння, грудки землі і навіть воду і масло. У середині того ж XVII ст. з’явилося абстрактне поняття самого явища – електрика. Найбільш наочно електричні явища були продемонстровані німецьким дослідником Отто фон Геріке (1602-1686), який виготовив обертаючу кулю з плавленої сірки. Після того як цю кулю натирали сухою долонею, вона набувала чудові властивості. Особливо цікавим був досвід з пушинкою, яка, відштовхнувшись від кулі, продовжувала ще деякий час перебувати «у сфері її дії», переміщаючись разом з нею по кімнаті[3].

Новий крок у вивченні електричних явищ здійснив у 1600 році англійський лікар Вільям Ґілберт. Він почав застосовувати латинське слово electricus — бурштиноподібний, для опису такої властивості. У своїй книзі Ґілберт також прийшов до висновку, що Земля є магнітом, і саме тому стрілка компаса вказує на полюс.

У середині 17-го століття Отто фон Ґеріке винайшов електростатичний генератор.Експерименти Стівена Ґрея показали, що електрику можна передавати на віддаль (до 800 футів) за допомогою провідників (зволожених ниток), якщо уникати контакту із землею і використовувати ізоляцію. Так почалися дослідження струмів і були закладені основи поділу матеріалів на провідники й діелектрики.

У 1791 році Луїджі Гальвані опублікував відкриття біоелектрики. В 1800 році Алессандро Вольта побудував першу батарею — вольтів стовп. Новий тип джерела струму був набагато надійнішим, ніж електростатичні генератори, що використовувалися до того. В 1820 році Андре-Марі Ампер відкрив зв'язок між електрикою і магнетизмом. В 1821 році Майкл Фарадей вигадав електричний двигун, а в 1827 році — Георг Ом встановив математичний закон, що описує струм в електричному колі.

Кінець 19-го століття став епохою численних винаходів в області електротехніки. До кінця століття зусиллями таких видатних вчених, як Нікола Тесла, Томас Алва Едісон, Вернер фон Сіменс, лорд Кельвін, Галілео Ферраріс та багатьох інших, електрика перетворилася з наукової цікавинки в провідну силу другої промислової революції.

Під дією кулонівської сили заряджені частинки переміщаються, утворюючи електричний струм. Електричний струм створює магнітне поле, за яким його можна зареєструвати. Іншим наслідком проходження електричного струму через речовину є виділення тепла.

Залежно від здатності проводити електричний струм речовини можна поділити на провідники й діелектрики. Провідники відрізняються від діелектриків тим, що містять вільні носії заряду, що можуть легко переміщатися всередині речовини.

Вироблення електроенергії

Електроенергія виробляється на електростанціях, які використовують багато вугілля, нафти, газу, витрачають прісну воду річок. В нашій країні є гідроелектростанції, збудовані на великих та малих річках, теплові та атомні електростанції. Машини за допомогою яких виробляють електричну енергію називають генераторами. Їх приводить в дію сила води чи пари. Від електричних станцій енергія по проводах передається до фабрик, заводів, наших житлових будинків. Останнім часом велика увага приділяється розвитку вітрових та сонячних електростанцій[1].

Окрім виробництва й розподілу електричної енергії через мережу, широко використовуються також такі джерела електричної енергії, як електрохімічні батареї та акумулятори, які дозволяють отримати електричний струм невеликої напруги, потрібної для роботи переносних електронних приладів.

Непезпека електрики

Людина поставила собі на службу силу електрики. Але, окрім благ, які приносить електрика, вона є джерелом високої небезпеки. Щоб зрозуміти причини такої небезпеки, потрібно пізнати природу електрики та її вплив на організм людини. Щорічно в Україні від ураження електричним струмом на виробництві гине 220—240 осіб.

Чинники, від яких залежить рівень ураження електрострумом:

— сила та величина напруги;

— електричний опір тіла людини і тривалість проходження через нього струму;

— характер струму (змінний, постійний);

— індивідуальні особливості людини та умови навколишнього середовища;

— шлях проходження електричного струму тілом людини. Прохоження струму через організм людини показано на рисунку 1.

Рисунок 1 – Проходження струму через організм людини

Користуючись електроприладами, потрібно дотримуватись запобіжних заходів:

1. Перед вмиканням електроприладу необхідно візуально перевірити електрошнур на наявність механічних пошкоджень.

2. Електроприлад повинен бути надійно заземлений згідно з правилами установки приладу.

3. Забороняється працювати з електроприладом вологими руками.

4. Не можна залишати електроприлад без нагляду на довгий час, після закінчення роботи перевірити, чи все вимкнено.

5. При виявленні або виникненні несправності в електроприладі негайно викликати електрика, що обслуговує прилад.

6. Категорично заборонено виконувати будь-які ремонтні роботи самостійно.

Допомогу потрібно надавати негайно, якщо можливо — на місці події, одночасно викликавши медичну допомогу. Якщо потерпілий не знепритомнів, потрібно забезпечити йому на деякий час спокій, не дозволяючи рухатися до прибуття лікаря. Якщо потерпілий дихає нечасто і судорожно, але прослуховується пульс, потрібно негайно зробити йому штучне дихання. У разі зупинки дихання, розширенні зіниць і посинінні шкіри потрібно робити штучне дихання і непрямий масаж серця.

Варто зазначити, що обов'язково потрібно надавати допомогу до прибуття лікаря, оскільки неодноразово штучне дихання і масаж серця повертали потерпілих до життя [4]. Підсумовуючи, зробимо висновок про те, що дотримання правил безпеки є найголовнішим показником, що запезпечую пезпеку людини при роботі з електричними приладами.

Економія електроенергії

На сьогодні існує маса корисних порад щодо заощадження електроенергії. Ці поради не складні, але для ефективності вимагають щоденного застосування. Крім того, скорочення споживання електрики позитивно позначається не тільки на сімейному бюджеті, а й на більш глобальних речах, а саме:

• Знижується кількість шкідливих викидів у навколишнє середовище;
• Знижується енергоємність економіки країни;
• Підвищується комфорт у приміщенні;
• Економія енергоресурсів для наступних поколінь.

Розглянемо 10 перевірених методів економії електроенергії у нашому побуті:

1. Використання енергозберігаючих ламп

Одним із способів економити світло є проста заміна звичайних ламп розжарювання на енергозберігаючі. У середньому, термін їх служби сягає трьох років.

2. При користуванні будь-якою побутовою технікою дотримуйтесь інструкції до неї

Наприклад, якщо поставити холодильник поряд з плитою або опалювальною системою, витрати електроенергії зростуть у кілька разів. Те ж саме стосується і моментів, коли ви ставите в холодильник гарячу їжу. Крім того, не забувайте його вчасно розморожувати, оскільки через наявність криги на стінках морозильної камери споживання електроенергії зростає на 15-20%.

3. Йдучи з приміщення, гасіть світло

4. Протирайте лампочки

Варто знати, що пил може "з'їдати" до 20% світла від лампи. Крім того, не варто забувати і про плафони.

5. Зробіть у будинку косметичний ремонт

Світлі стіни здатні повертати до вісімдесяти відсотків променів.

6. Використовуйте тепловідображуючі екрани

Тепловідображуючі екрани з фольги або пінофола, встановлені за обігрівачами допоможуть підвищити температуру в кімнаті на 2-3 градуси. Їх встановлення не потребує великих грошових затрат.

7. Утепліть кімнату

По-перше, утепліть вікна, через вікна може втрачатися до 50% тепла, повісьте на вікна теплі щільні нічні фіранки. Утепліть вхідні двері і лоджію, а так само підлогу в приміщенні.

8. Купуйте побутові прилади класу "А"

Сучасна енергозберігаюча побутова техніка споживає набагато менше енергії, ніж будь-яка інша. Причому різниця іноді може становити до п'ятдесяти відсотків.

9. Заміна старої проводки

Досить замінити її, отримавши не тільки можливість заощадити, а й підвищивши пожежну безпеку приміщення. Найчастіше відбувається заміна алюмінієвої проводки на мідну.

10. Не залишайте електроприлади в режимі "очікування"

Телевізори, комп'ютери, музичні центри активно експлуатуються лише по кілька годин на добу. В інший час вони знаходяться в режимі очікування, поглинаючи при цьому електроенергію, тому варто їх вимикати.

Прилади для економії електроенергії

З розвитком сучасних технологій з'явилися прилади, які допомагають значно заощадити електроенергію. До них належать різні дистанційні та автоматичні вимикачі, реле, трансформатори і багато іншого. Такі чудеса техніки були створені спеціально з метою зниження комунальних платежів. Завдяки цим приладам економія електроенергії зростає в 8-10 разів.

Їх робота полягає у можливості запрограмувати відключення світла на певний час. Зазвичай таймер має обмеження від десяти секунд до десяти хвилин. Крім того, подібні прилади дуже часто оснащуються мікрофонами, а їх включення відбувається від певного звуку. Так само можливе встановлення сутінкових вимикачів, що реагують на настання темряви[5]. У більш розвинених країнах це вже є нормою, а в Україні ми повинні до цього прийти.

Людина та електроенергія

Споживання енергії — важливий показник життєвого рівня людства. У ті часи, коли людина добувала їжу, збираючи лісові ягоди та полюючи на тварин, їй було потрібно за добу приблизно 8 МДж енергії; після оволодіння вогнем ця величина зросла до 16 МДж. У сучасному розвиненому суспільстві енергії потрібно 100 МДж.

На порозі третього тисячоліття людина все частіше замислюється над тим, що буде основою її існування.

Безумовно, енергія є головною складовою життя людини, причому половина цієї енергії — електрична.

Щоб краще усвідомити значення електрики в нашому житті, подумайте, що могло б статися, якби вона раптом зникла. Відразу замовкнуть радіоприймачі й телефони, зникнуть зображення з екранів телевізорів та комп’ютерів, зупиняться верстати на заводах і фабриках, які приводяться в рух за допомогою електричних двигунів… Навіть звичний автомобіль не зможе рухатися, бо не працюватиме його стартер, за допомогою якого запускається двигун, системи запалювання, освітлення, контролю…

Раптове зникнення електрики в сучасному світі спричинило б величезну катастрофу. Зайве говорити про те, що сталося б, якби перестала працювати сучасна електронно-обчислювальна техніка, завдяки якій здійснюється керування величезною кількістю виробничих процесів. Не випечуть хліб пекарі, зачиняться магазини, кафе, квартири залишаться без води, бо зупиняться електронасоси, не працюватимуть побутові електроприлади. Усе поглине темрява, і життя ніби зупиниться[6].

Вирахуймо економію електроенергії у нашій кварирі

Припустимо, що за місяць буде горіти 3 лампи

Р=100Вт

t=6 год

А=3*I*v*t=100*3*21600*30=194400000Дж

1КВт*2=3600000Дж

194400000/3600000=54КВт*90=54*0.9=48.6грн

За рік – 48.6*12=583.2грн

Люмінісентна

А=3*I*v*t=3*30*21600*30 =58320000Дж

58320000/3600000 =16КВт*90= 14.58грн

За рік – 14.58*12 = 174.96грн

Світлодіодна

А=3*I*v*t=3*15*21600*30 = 29160000Дж

29160000/3600000=8.1КВт*90 =7.29грн

За рік – 7.29*12= 87.48грн

Економія – 583.2-87.48 = 495.72грн

Економія

1. Заміна 10 лампочок на енергозбережувальні – 800Квт*год/рік

2. Вимикання приладів з сіті – 200Квт*год/рік

3. Техніка з низьким класом енергозбереження

Телевізор – 25КВт, мікрохвильова піч – 25КВт, комп’ютер – 50КВт, DVD – 40КВт, духова шафа – 25КВт, зарядний пристрій – 20КВт.

Вартість електроенергії

до 100КВт – 0.9грн

від 100КВт – 1.68грн

Вартість світлодіодної лампи – 71грн

Заміна 10 ламп – 710грн

Вимкнення битових приладів – 200КВт=100*0.9+100*1.68=90грн+168грн=258грн

Заміна ламп на енергозберігаючі – 800КВт/год=100*0.9+700*1.68=90+1176=1266грн (мінімальні розрахунки).

Затрати – 710грн

Економія – 1266+258=1524грн

                    1524-710=814грн в рік

Срок окупності – 1 рік.

Заключення

В цілому, була досягнута мета розширення знань про електрику. Зараз ми можемо пояснити, що таке електрика, як виробляється електроенергія, роль електроенергії в житті та небезпека від неї.

Висновки: Дізналися, що еле́ктрика — явище природи, пов’язане з існуванням, рухом і взаємодією електричних зарядів, як виробляється електроенергія; як допомогти постраждалому при ураженні струмом; прорахували, як можна економити на електроенергії.

Список використаної літератури

1. https://disted.edu.vn.ua/courses/learn/6390
2. https://uk.wikipedia.org/wiki
3. http://moyaosvita.com.ua/prurodoznavstvo/istoriya-vivchennya-elektriki/
4. https://pidruchniki.com/11510409/bzhd/elektrichniy_chinnik_bezpeka
5. http://ipress.ua/articles/yak_ekonomyty_elektroenergiyu_vdoma_vchymosya_razom_20820.html
6. http://journal.osnova.com.ua/article