Онлайн
278
Гульман Олександр Володимирович

Криворізький професійний будівельний ліцей

вчитель математики та фізики

Профіль репетитора
Написати приватне повідомлення
Матеріалів: 15 (5)
Перегляд матеріалів: 16326

спеціаліст вищої категорії

Уроки КПБЛ м. Кривий Ріг на 21.05.2020 ГРУПА № 4 ФІЗИКА ТЕМА " МАТЕРІАЛИ ДЛЯ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИХ ПРОЕКТІВ ЗА ТЕМОЮ : Дії струму. Використання електричного струму."

ТЕМА " МАТЕРІАЛИ ДЛЯ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЦЬКИХ ПРОЕКТІВ ЗА ТЕМОЮ : Дії струму. Використання електричного струму."

Використання електричного струму в народному господарстві

ПЛАН

1. Місце електроенергії в сучасному житті

2. Зростання ролі енергетики в сучасному народному господарстві

3. Особливості подання електричного струму до об’єктів народного господарства

 

 

1. Місце електроенергії в сучасному житті

Енергія є основою життя людського суспільства, і його прогресивний розвиток пов'язаний з безпосереднім зростанням енергоспоживання. Це споживання зросло протягом XX ст. більш ніж у 100 разів.

На порозі третього тисячоліття людство все більше усвідомлює свою відповідальність за збереження довкілля, за чистоту нашої планети. Науково-технічний прогрес, підвищення комфортності життя і пов'язане з ним зростання енергоспоживання — об'єктивні речі. Але це зовсім не означає, що вони мають досягатися будь-якою ціною. Використання лише традиційних джерел енергії (нафти, газу, ядерного палива) руйнує і забруднює землю, водні ресурси й повітря. Разом з тим, понад 1 кВт на кожний квадратний метр щосекунди постійно забезпечує нам удень світло невичерпного, екологічно бездоганного і загальнодоступного природного джерела — Сонця.

Досягнення світової технології вже зараз дають змогу використовувати його для вироблення електроенергії, вартість якої наближається до традиційної. Поряд інтенсивно розвиваються в багатьох країнах також вітроенергетика й енергетика біомаси, які споріднені сонячній. Сьогодні, без сумніву, основною економічною проблемою у світі є енергетична криза. Соціально-економічний розвиток кожної країни, зокрема України, залежить від теперішнього і майбутнього стану її енергетики.

Електроенергетика впливає не тільки на розвиток господарства, а й на територіальну організацію продуктивних сил. Будівництво потужних ліній електропередач дає змогу освоювати паливні ресурси незалежно від віддаленості районів споживання Розвиток електронного транспорту розширює територіальні межі цієї галузі промисловості. Достатня кількість електроенергії притягує до себе виробництво електросталі. алюмінію та інших кольорових металів, в яких частка паливно-енергетичних витрат у собівартості готової продукції значно більша порівняно з традиційними галузями промисловості. У ряді районів України (Донбас, Придніпров'я) електроенергетика визначає виробничу спеціалізацію їх, є основою формування територіально-виробничих комплексів.

2. Зростання ролі енергетики

в сучасному народному господарстві

Енергетика - основа розвитку господарства. Вона забезпечує технологічні процеси в промисловості, дає тепло і світло людям. Як енергоносії людство використовувало мускульну силу, деревину, рушійну силу енергію Сонця тощо. В наш час основними енергоносіями стали вуглеводи і сполуки (нафта, газ, вугілля) та ядерне паливо. Як альтернативні джерела майбутнього розглядається енергія Сонця, геотермічна енергія Землі, водень, термоядерна енергія.

Енергозабезпечення світу станом на початок 90-х років за розмірами споживання становило 11 млрд тон умовного палива (т.у.п.) у вугільному еквіваленті.

Найбільші енергоспоживачі: США - 25 % енергоспоживання світу, Росія - близько10 %, Китай - 9 %, Японія - 5,5 %, ФРН - 7,3 %. Енергоспоживання України (близько 3 %) співмірне з показниками Великобританії, Франції, Канади та Індії.

Споживання енергії в світі особливо швидко зростало в другій половині XX ст. У цей період енергетика розвивалася випереджаючими темпами, енергомісткість виробництва (тобто затрати палива та електроенергії на одиницю продукції) на перших етапах НТР була високою. На межі 80-90-х років темпи приросту енергоспоживання знизилися - світ ступив на шлях впровадження енергозберігаючих технологій, тобто технологій, які забезпечують зниження енерговитрат.

Протягом XX ст. істотно змінилася структура паливно-енергетичного балансу світового господарства.

Якщо в першій половині XX ст. в енергобалансі світового господарства перважало вугілля і мали важливе значення дрова, то в останні десятиліть; провідну роль відіграють нафта і газ. Кілька десятиліть на їх частку припадали 3/5 обсягу енергоспоживання. Вважають, що на початку XXI ст. їх частка знизиться, водночас збереже значення споживання вугілля і дещо збільшиться ролі ядерної енергетики і нетрадиційних (альтернативних) джерел енергії.

Рівень розвитку електроенергетики - один з найважливіших показників науково-технічного прогресу. Обсяги виробництва електроенергії та її виробництво на душу населення опосередковано визначають економічний потенціал та економічний рівень розвитку тієї чи іншої країни.

3. Особливості подання електричного струму до об’єктів народного господарства

Споживачі електроенергії існують всюди. Виробляється ж вона в порівняно деяких місцях, близьких до джерел паливних і гідроресурсів. Тому виникає необхідність передачі електроенергії на відстані, що досягають іноді сотень кілометрів. Але передача електроенергії на великі відстані зв'язана з помітними втратами. Справа в тому, що, проходячи по лініях електропередачі, струм нагріває їх. Відповідно до закону Джоуля — Ленца, енергія, що витрачається на нагрівання проводів лінії, визначається формулою

Q=I2Rt

де R — опір лінії.

При великій довжині лінії передача енергії може стати взагалі економічно невигідною.

Для зменшення втрат можна, звичайно, йти по шляху зменшення опору R лінії за допомогою збільшення площі поперечного перерізу проводів. Але для зменшення R, приміром, у 100 разів потрібно збільшити масу проводу також у 100 разів. Зрозуміло, що не можна допустити такої великої витрати дорогого кольорового металу, не говорячи вже про труднощів закріплення важких проводів на високих щоглах і т.п.

Тому втрати енергії в лінії знижують іншим шляхом: зменшенням струму в лінії. Наприклад, зменшення струму в 10 разів зменшує кількість тепла, що виділився в провідниках, у 100 разів, тобто досягається той же ефект, що і від сторазового обваження проводу.

Тому що потужність струму пропорційна добутку сили струму на напругу, то для збереження переданої потужності потрібно підвищити напруга в лінії передачі. Причому, чим довша лінія передачі, тим вигідніше використовувати більш високу напругу. Так, наприклад, у високовольтній лінії передачі Волзька ГЕС — Москва використовують напругу в 500 кв. Тим часом генератори перемінного струму будують на напруги, що не перевищують 16—20 кв., тому що більш висока напруга зажадала би прийняття більш складних спеціальних мір для ізоляції обмоток і інших частин генераторів.

Тому на великих електростанціях ставлять підвищувальні трансформатори. Трансформатор збільшує напругу в лінії в стільки ж раз, у скільки зменшує силу струму. Втрати потужності при цьому невеликі.

Для безпосереднього використання електроенергії в двигунах електропривода верстатів, в освітлювальній мережі і для інших цілей напруга на кінцях лінії потрібно понизити. Це досягається за допомогою понижуючих трансформаторів. Причому звичайне зниження напруги і відповідно збільшення сили струму відбувається в кілька етапів. На кожнім етапі напруга стає усе менше, а територія, охоплювана електричною мережею, - усе ширше. Схема передачі і розподілу електроенергії приведена на малюнку.