Урок "Передача і використання електричної енергії"

Загальноосвітня школа І-ІІІ ступеня с. Любохини

План-конспект уроку

 з фізики в 11 класі

на тему:

Передача і використання електричної енергії

Підготував:

вчитель фізики

Юхимук О.Ф.

Тема: Передача і використання електричної енергії

Мета:

Навчальна – познайомити учнів із одним з основних напрямків науково-технічного прогресу – розвитком енергетики в нашій країні; формувати уміння користуватися різними джерелами інформації;

Розвиваюча – розвивати вміння відбирати необхідні знання з великого об’єму інформації, вміння аналізувати, робити висновки із сукупності фактів; орієнтуватися у незнайомій ситуації, розвивати логічне мислення;

Виховна – виховувати пізнавальні інтереси учнів; інтерес до фізики; виховання колективізму та особистої відповідальності, поваги до однокласників; виховувати екологічне мислення у дітей, допомогти їм відчути себе часткою матері-природи; набуття учнями цінних навичок у спілкуванні.

Обладнання: комп’ютер, мультимедійний проектор, трансформатор

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу

План уроку

1. Організаційний момент
2. Перевірка домашнього завдання
3.  Мотивація і активація навчальної діяльності (презентація вчительського проекту «Світ шукає енергію»)
4. Викладення нового матеріалу
5. Ток-шоу «Яка енергія найкраща?»
6. Домашнє завдання
7. Підбиття підсумків уроку

Хід уроку

І. Організаційний момент

ІІ. Перевірка домашнього завдання

Один із учнів розповідає про будову та принцип роботи трансформатора та наголошує, що трансформатор необхідний для зменшення або збільшення напруги, і що без нього ми не могли б передавати електроенергію на великі відстані та користуватися нею.

ІІІ. Мотивація і активація навчальної діяльності (презентація вчительського проекту «Енергія – основа життя людства»)

Учитель фізики презентує проект «Енергія – основа життя людства».

•            Енергія – не лише поняття, яке сьогодні найчастіше обговорюється. Крім свого основного фізичного змісту, воно має численні економічні, технічні, політичні й інші аспекти. Енергія є основою життя людського суспільства, і його прогресивний розвиток пов’язаний із безпосереднім зростанням енергоспоживання.
•            Протягом століть рівень використання джерел енергії був низьким – домашні тварини, сила власних м’язів, вітру, води. Час минає. Люди навчилися одержувати тепло (80-150 тисяч років тому), використовувати енергію води (запуск першого млина з колесом, що приводиться в рух водяним потоком, датується початком нашого літочислення).
•            1470 р. був спущений на воду перший великий чотирищогловий корабель, близько 1500 р. геніальний Леонардо да Вінчі запропонував дуже дотепну модель ткацького верстата і проект побудови літаючої машини. Науковий прогрес людства активізували роботи Ісаака Ньютона, Готфріда Лейбніца, , Едварда Сомерсета, Джеймса Ватта, Роберта Фултона (перший пароплав). Для роботи всіх механізмів і машин потрібно було пальне, нові джерела енергії. Розвиток техніки потребував використання енергії на відстані від її джерела. Це і визначило популярність електричної енергії, яку легко передавати на великі відстані і використовувати з різною метою.
•            Учені прогнозують виснаження до кінця-середини наступного століття запасів нафти, природного газу й інших традиційних енергоресурсів, а також скорочення споживання вугілля через пов’язані з його спалюванням шкідливі викиди в атмосферу ( твердого палива повинно вистачити на 300 років) і ядерного палива (якого вистачить не менше ніж на 1000 років)

Очевидно, що запаси енергії повинні забезпечувати не тільки земні потреби, а й потреби космічного будівництва, космічних польотів, освоєння Місяця, планет, астероїдів та інших космічних тіл. Світ сповнений енергії, яка може бути використана для різних цілей. Джерелами енергії можуть бути люди і тварини, камені і рослини, паливо, дерева і повітря, ріки й озера. Спробуємо сьогодні розглянути схему передачі електроенергії споживачеві, способи використання цієї енергії та її перетворень.

ІV. Викладення нового матеріалу

Слово вчителя

Виробляється електрична енергія на електростанціях в основному за допомогою індукційних генераторів. Тепер існують три основні типи електростанцій: теплові (ТЕС), гідроелектричні (ГЕС) і атомні (АЕС).

Розглянемо принципову схему передавання електроенергії від генератора до споживача (рис. 1) (на екрані мультимедійного проектора з’являється схема передачі електроенергії на відстань).

Генератори потужних теплових, атомних або гідроелектростанцій виробляють змінний струм частотою 50 Гц і напругою порядку 11 кВ (ця напруга не повинна перевищувати 20 кВ, оскільки за більш високих напруг різко зростає вірогідність електричного пробою ізоляції в обмотці генератора). З метою зниження втрат потужності під час передачі електроенергії цей струм за допомогою підвищувальних трансформаторів перетворюють у струм з напругою порядку 110 кВ і подають у лінії передач (ЛЕП). Цими лініями струм надходить до місць споживання електроенергії, де за допомогою трансформаторів напруга знижується. Тут будують спеціальну трансформаторну підстанцію, на якій напруга звичайно знижується до 35 кВ. від неї електроенергія розподіляється по окремих районах споживання, в кожному з яких є своя трансформаторна підстанція, яка знижує напругу до 6 кВ. Від цих районних підстанцій енергія розподіляється між пунктами споживання (заводи, ферми, житлові будинки тощо). У кожному такому пункті є свій трансформатор, який знижує напругу до 220 В.

Рис. 1. Схема передачі електроенергії на відстань

V. Ток-шоу «Яка енергія найкраща?»

Учнів класу розділяю на 2 групи за бажанням самих учнів: економісти та екологи. Один учень виступає у ролі телеведучого.

Телеведучий. Добрий день, шановні гості і глядачі програми. Розпочинаємо наше ток-шоу «Яка енергія найкраща?». Сьогодні уявити наше життя без електроенергії практично неможливо. Її споживання в нашій країні та у світі зростає настільки швидко, що відомі нині запаси палива виявляться вичерпаними за порівняно короткий час. Сьогодні не лише звернемо увагу на економічний бік виробництва електроенергії на ТЕС, ГЕС і АЕС, а й дослідимо екологічний аспект. Отже, розпочнемо із теплових електростанцій. Пропоную економістам розглянути загальний принцип роботи ТЕС та їх переваги.

Економіст 1. В Україні більшість електроенергії виробляється саме на ТЕС. На теплових електростанціях енергія, яка виділяється під час спалювання різних видів палива: вугілля, газу, нафти, торфу, горючих сланців, за допомогою електрогенераторів, що приводяться в обертання паровими і газовими турбінами або двигунами внутрішнього згоряння, перетворюється в електричну енергію.

Перевага ТЕС у тому, що вони можуть бути розміщені на будь-якій території, працюють практично на всіх видах мінерального палива і виробляють не лише електричну,  а й внутрішню енергію (гарячу воду для опалення і водозабезпечення, пару для технічних потреб). Таке комплексне вироблення електричної і внутрішньої енергії сприяє підвищенню коефіцієнта використання енергії палива до 60-70 %.

Телеведучий. Що можуть сказати екологи про теплові електростанції?

Еколог 1. Подальший розвиток теплоенергетики стримується тим, що ТЕС є одним із головних забруднювачів навколишнього середовища продуктами згоряння. Теплові електростанції дуже багато шкідливих речовин скидають в атмосферу. Сьогодні біосфера вже часто не в змозі самостійно справлятися з надмірним її забрудненням відходами виробництва. Про масштаби забруднення біосфери дають уявлення такі факти. В атмосферу планети щороку надходить понад 200 млн тонн  окисів вуглецю, близько 150 млн тонн двоокису сірки, понад 50 млн тонн різних вуглеводів та понад 50 млн тонн окисів азоту. Крім того, викиди в атмосферу ще й мають високу температуру. Вони разом з іншими гарячими викидами поступово підвищують середньорічну температуру атмосфери та спричиняють парниковий ефект. За останнє століття середньорічна температура збільшилася на 0,5 градуса, а до середини наступного століття, за підрахунками вчених, , підніметься ще на 1,5 градуса. Це може привести до різкого збільшення площі пустель, підйому рівня Світового океану, затоплення берегів.

Телеведучий. Тепер перейдемо до розгляду гідроелектростанцій. Просимо до слова економістів.

Економіст 2. На гідроелектростанціях відбувається перетворення потенціальної енергії піднятої греблею води в електричну енергію. Ротори електрогенераторів приводяться в обертання гідравлічними турбінами. Потужність ГЕС залежить від створюваної греблею різниці рівнів води (напору) і від маси води, яка проходить через турбіни станції за секунду. ГЕС будують або на великих та не дуже швидких річках, або на швидких гірських річках. Електроенергія, яку виробляють на ГЕС, дешевша, ніж електроенергія, яку виробляють електростанції інших типів.

Телеведучий. Що можуть сказати екологи про вплив ГЕС на природу?

Еколог 2. Для будівництва ГЕС треба перекрити річку греблею, затопити великі площі чорнозему, який можна було б використати в сільському господарстві, відселити людей із тих сіл, що мають бути затоплені. При створенні штучних водосховищ котлован не бетонують, та часто-густо й дерева не викорчовують, а просто так затоплюють водою, аби швидше та дешевше. От і виходить, що вода в річках цвіте, і дерева гниють, погіршуючи стан питної води. Гине багато риби на мілководді в штучних водосховищах, особливо холодною зимою. Греблі не дають можливості йти рибам на нерест на звичні місця. Знову ж таки гнила риба погіршує стан питної води.

Телеведучий. Тепер перейдемо до розгляду атомних електростанцій. Просимо до слова економістів.

Економіст 3. В останні роки все більшу роль у електроенергетиці відіграють атомні електростанції. Принцип їх дії ґрунтується на використанні внутрішньої енергії, яка виділяється в ядерних реакторах внаслідок регульованої ядерної реакції поділу ядер Урану або Плутонію (пояснює принцип вироблення електроенергії на АЕС на основі схеми, яка зображена на екрані проектора).

На даний час атомна енергетика досягла бурхливого розвитку. Нині у світі налічується понад 1000 ядерних енергетичних установок. В Україні сьогодні працюють чотири потужні атомні електростанції – Запорізька, Південноукраїнська, Хмельницька і Рівненська. Атомна енергетика вважається економічно найвигіднішою та високотехнологічною. Атомні електростанції використовують набагато менше палива ніж ТЕС.

Телеведучий. А як же впливає робота атомних електростанцій на навколишнє середовище, навіть без аварій? Просимо до слова екологів.

Еколог 3. Небезпека атомної енергетики чатує ще на стадії добування уранової руди й вилучення з неї урану та його збагачення. Усі ці процеси є надзвичайно згубними для живих організмів. Унаслідок ядерної реакції змінюється хімічний склад речовин, унаслідок чого в природі накопичуються вкрай небезпечні нові види випромінювання. Надзвичайно великою проблемою є зберігання відпрацьованого ядерного палива, яке ще протягом століття, а іноді й тисячоліття несе небезпеку для оточуючого середовища. А про можливі аварії (а від них не застраховане жодне виробництво) вже й говорити нічого. На сьогодні відомо, що ліквідувати наслідки такої аварії на 100% неможливо. Так що стосовно дешевизни ядерної енергії можна сказати народним висловом: «Дешеве м’ясо собаки їдять».

Еколог 4. У ніч з 25-го на 26-те квітня о 1 год 23 хв 40 с над четвертим реактором Чорнобильської АЕС спалахнуло полум’я…

Жодна катастрофа ХХ століття не мала таких тяжких екологічних наслідків. Це трагедія глобального масштабу. Сильним радіоактивним забрудненням уражено 5 млн га території України (32 райони, 6 областей). У водах Дніпра, Прип’яті, Київського водосховища навіть через 6 років після аварії рівень радіації був у 10-100 разів вищий ніж до аварії. Вплив аварії на ЧАЕС на здоров’я людей дуже значний і буде проблемою не тільки для нас, а й для кількох наступних поколінь. Пропоную переглянути фрагмент відеофільму «Чорнобиль», з якого ви дізнаєтесь про долю містечка Прип’ять і про заходи щодо повної ліквідації радіаційної небезпеки на Чорнобильській АЕС. (На екрані йде показ відеофільму).

Отже, і ми з вами надіємося, що з жахом Чорнобиля буде покінчено.

Телеведучий. Дякую всім співрозмовникам. Хочу нагадати слова Григорія Медведєва: «Всемогутність і безсилля людини продемонстрував Чорнобиль. І застеріг: не захоплюйся своєю могутністю, людино, не жартуй з нею. Бо ти і причина, ти й наслідок».

Слово вчителя. Не секрет, що джерела енергії, розглянуті нами, ще не один рік залишатимуться основними. Але сьогодні існує багато нетрадиційних джерел енергії, переваги яких як з екологічної, так і з економічної точки зору очевидні. Це енергія вітру, Сонця, морів та океанів, енергія внутрішнього тепла Землі. Багато чого можна сказати про ці джерела енергії, але це буде вашим домашнім завданням.

VI. Висновки

Учні висловлюються свою особисту думку про перспективи використання тих чи інших джерел енергії.

VІI. Домашнє завдання

Основне: § 30, 31.

Додаткове: написати реферат на тему:  «Нетрадиційні джерела енергії»

VІІІ. Підбиття підсумків уроку

Учитель говорить слова подяки учням, які проявили особливу активність при підготовці до уроку, дякує всім учням за прояв знань, кмітливості та уміння працювати, думаючи.