Физика · конспекты ★0
Физика › 8 класс › Электромагнитные явления

Тема 60Способы получения электрической энергии

★★★
Термины темы — найди их в тексте:Переменный токэлектростанцияхгенераторэлектромагнитной индукции100 разроторстаторатурбинаневозобновляемыевозобновляемыенеисчерпаемыеПриливные

В природе электрическая энергия «в готовом виде» не встречается. Её получают на электростанциях, превращая в электрическую другие виды энергии. Главная машина электростанции — генератор. Его работа основана на электромагнитной индукции.

Переменный ток

Если магнит двигать в катушке туда-сюда, стрелка гальванометра отклоняется то в одну, то в другую сторону — ток всё время меняет величину и направление.

Магнит двигают возле катушки — ток то в одну, то в другую сторону
Магнит двигают возле катушки — ток то в одну, то в другую сторону Иллюстрация: light-fizika.ru
Определение

Переменный ток — ток, периодически меняющийся со временем по величине и направлению.

График постоянного тока (слева) и переменного (справа)
График постоянного тока (слева) и переменного (справа) Иллюстрация: light-fizika.ru

В России в сетях течёт переменный ток частотой 50 Гц: за 1 с он 50 раз течёт в одну сторону и 50 раз — в другую, то есть меняет направление 100 раз. Переменный ток легко получать и удобно передавать на большие расстояния.

Генератор

В генераторе электромагнит (ротор) вращается внутри неподвижной стальной станины (статора). В пазах статора уложены витки толстого медного провода. При вращении ротора поток через витки меняется, и в них возникает переменный ток.

Устройство генератора: ротор вращается внутри статора с обмоткамиУстройство генератора: ротор вращается внутри статора с обмотками
Устройство генератора: ротор вращается внутри статора с обмотками Иллюстрация: light-fizika.ru

Ротор вращает турбина: водяная — на гидроэлектростанциях, паровая — на тепловых и атомных.

Турбогенератор. Устройство гидроэлектростанцииТурбогенератор. Устройство гидроэлектростанции
Турбогенератор. Устройство гидроэлектростанции Иллюстрация: light-fizika.ru

Виды электростанций

ЭлектростанцияИсточник энергииВлияние на природу
Тепловая (ТЭС)уголь, газ, мазутзагрязнение атмосферы
Гидро- (ГЭС)энергия текущей водызатопление земель, заиливание водоёмов
Атомная (АЭС)ядерное топливо (уран)опасность радиационного заражения при аварии

Ресурсы бывают невозобновляемые (уголь, нефть, газ, уран — образовывались миллионы лет), возобновляемые (торф, биотопливо) и неисчерпаемые (Солнце, ветер, приливы).

Альтернативная энергетика

Приливные, ветровые и солнечные электростанции почти не вредят природе, но зависят от погоды и времени суток и пока дают сравнительно мало энергии.

Приливная, ветровая и солнечная электростанцииПриливная, ветровая и солнечная электростанцииПриливная, ветровая и солнечная электростанции
Приливная, ветровая и солнечная электростанции Иллюстрация: light-fizika.ru
Образ для запоминания

Генератор — «двигатель наоборот»: двигатель получает ток и крутится, генератор крутят — и он даёт ток. Турбину на ГЭС крутит вода, на ТЭС и АЭС — пар.

⚗ Мини-опыт

Вращайте рамку генератора с разной скоростью. Как меняется график тока? Сколько раз ток меняет направление за один оборот? Что происходит с лампой при медленном и быстром вращении?

▶ Симуляция PhET

Откройте кран: вода крутит колесо с магнитом, а в катушке рядом возникает ток. Увеличьте напор воды и число витков — лампа светит ярче?

ГенераторОткрыть ↗

Симуляция: PhET Interactive Simulations, University of Colorado Boulder, лицензия CC BY-NC 4.0 (phet.colorado.edu); русский перевод интерфейса.

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1На каком явлении основана работа генератора?
При вращении ротора меняется поток через обмотки статора.
2Сколько раз за секунду меняет направление ток в сети частотой 50 Гц?
За каждый из 50 периодов направление меняется дважды.
3Что вращает ротор генератора гидроэлектростанции?
Паровые турбины — на ТЭС и АЭС.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

  1. На каком явлении основана работа генератора?

    Ответ

    На электромагнитной индукции.

    Как получилось?
  2. Сколько раз в секунду меняет направление ток частотой 50 Гц?

    Ответ

    100 раз.

    Как получилось?
  3. Как называются неподвижная и вращающаяся части генератора?

    Ответ

    Статор и ротор.

    Как получилось?
  4. Что вращает турбину на тепловой электростанции?

    Ответ

    Пар.

    Как получилось?
  5. Какие источники энергии неисчерпаемы?

    Ответ

    Солнце, ветер, приливы.

    Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

  1. Какая цепочка превращений энергии происходит на ГЭС?

    Ответ

    Потенциальная энергия воды → кинетическая энергия воды → кинетическая энергия вращения турбины и ротора → электрическая энергия.

    Как получилось?
  2. Почему ветровые и солнечные станции пока не могут полностью заменить тепловые?

    Ответ

    Их выработка зависит от погоды и времени суток, а мощность на единицу площади мала.

    Как получилось?
  3. Чем переменный ток отличается от постоянного?

    Ответ

    Переменный ток периодически меняет величину и направление, постоянный — нет.

    Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Переменный ток
Периодически меняется по величине и направлению; в сети России — 50 Гц.
Генератор
Ротор (магнит) вращается в статоре с обмотками; основан на электромагнитной индукции.
Неисчерпаемые источники энергии
Солнце, ветер, приливы.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.