بديل التيار الكهربائي في حياة الإنسان اليومية.

العمل البحثي

محتوى

I.مقدمة…………………………………………………………………………………………………………………………………………… 3

ثانيا. دور التيار الكهربائي في المجتمع الحديث

2.1. القليل من التاريخ.

التيار الكهربائي، ما هو؟ …………..…………….4

2.2. ملاءمة موضوع البحث المختار ...........................................................................5

2. 3. التيار الكهربائي. ما هذا؟.................................................................................................6

2.4. لماذا تحتاج إلى توفير الطاقة؟ …………………………………………………… 9

2.5. التيار الكهربائي في حياة الإنسان اليومية ........................................... ........... ..11 ثالثا.

الجزء العملي

3.1. المصادر الأمثل للتيار الكهربائي ........................................ 13

رابعا. الخلاصة …………………………………………………………………………………………………………………………

الخامس أنا. الملحق ………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… . أنا

مقدمة.

"عندما لا توجد حياة، تصمت الحكمة،

الفن لا يمكن أن يزدهر

القوة عديمة الفائدة، والثروة عديمة الفائدة

والعقل عاجز.

(هيرودوت) معنىالطاقة الكهربائية

في حياة كل واحد منا أمر عظيم لدرجة أنه يصعب تقييمه. في الوقت الحاضر من الصعب تخيل منزل أو شقة حديثة لا تحتوي على تجهيزات الإضاءة. لقد اعتدنا على تشغيل الضوء في أي وقت من اليوم عن طريق الضغط على المفتاح لدرجة أننا لا نستطيع أن نصدق أنه منذ قرن ونصف لم تكن هناك إضاءة كهربائية. ماذا كان يستخدم الناس قبله؟ اليوم لا يمكننا أن نتخيل كيف يمكن لأي شخص أن يعيش بدون كهرباء منذ أكثر من مائة عام. بعد كل شيء، الكهرباء للمجتمع الحديث هي أساس جميع أنواعالنشاط البشري . لكن القليل منا يفكر في كيفية وصول فوائد الحضارة إلينا. طريقه طويل عبر أنظمة معقدة من الاتصالات الكهربائية على شكل أسلاك وكابلات. الأسلاك والكابلات هي شرايين الدورة الدموية التي تزود الطاقة الكهربائيةالمؤسسات الصناعية والمنظمات. وهذا أيضًا دافئ في شققنا ومنازلنا. كل هذه العناصر الخاصة بنقل الطاقة الكهربائية تؤدي ثاني أهم إجراء بعد التوليد، حيث تقوم بتوصيل الكهرباء لكل واحد منا على وجه التحديد. ولا يمكننا أن نقدر أهمية الطاقة الكهربائية في حياتنا إلا عندما تختفي هذه الطاقة فجأة. انها مثل كبيرة، الأقوياء والقويين، الاندفاع من الجبال، والخروج إلى السهل، يبدأ في الانقسام إلى العديد من الأنهار والجداول والجداول.

لكن مشكلة نقص موارد الطاقة حادة للغاية في الوقت الحاضر. ففي نهاية المطاف، الحضارة الإنسانية ديناميكية للغاية. لكن احتياطيات النفط والفحم والغاز ليست لا نهاية لها. كلما استخدمنا هذه الأنواع من المواد الخام للطاقة، قل عددها المتبقي، وكلما زادت تكلفتنا كل يوم. هناك خطر من استنفاد الأنواع الرئيسية من الوقود التقليدي. وفي الوقت الحاضر، لا أحد يشك في حتمية نقص الوقود.
فرضية: إذا كان التيار الكهربائي يحيط بالإنسان في كل مكان، فما هي المصادر الأمثل للحصول عليه؟

الغرض من هذه الدراسة: قم بإنشاء مصادر للطاقة بيديك وفكر في جميع أنواع الطرق لاستخدام الخضار والفواكه كمصدر للطاقة.

أهداف البحث :

دراسة المعلومات حول المصادر الحالية.

إنشاء خلايا كلفانية بناءً على الأشياء المستخدمة في الحياة اليومية باستخدام معادن مختلفة.

طرق البحث:

الطريقة التجريبية

طريقة المراقبة

طريقة معالجة النتائج

طريقة المقارنة.

طريقة البحث التجريبي.

إن مشكلة العثور على الطاقة النظيفة في القرن الحادي والعشرين مشكلة حادة. في العالم الحديثالإنسانية تحتاج إلى الكهرباء كل يوم. هناك حاجة إليها سواء من قبل الشركات الكبيرة أو في الحياة اليومية. يتم إنفاق الكثير من المال على إنتاجه. ولهذا السبب ترتفع فواتير الكهرباء كل عام. تتسبب تلك الشركات التي يمكنها توليد كهرباء رخيصة الثمن في أضرار بيئية كبيرة، مما يؤثر بعد ذلك على البيئة وصحتنا. وتلك الشركات التي تولد كهرباء أكثر صداقة للبيئة، مثل محطات الطاقة الكهرومائية، تتطلب تكاليف عالية. لهذا السبب كنت مهتما هذا الموضوع.

ثانيا . دور التيار الكهربائي في المجتمع الحديث.

1. القليل من التاريخ.

الظواهر الكهربائية، ما هي؟

تعود المعرفة الأولية حول كهربة الاحتكاك إلى العصور القديمة. وهكذا فإن كهربة الكهرمان عن طريق الاحتكاك كانت معروفة في القرن السادس قبل الميلاد. الفيلسوف اليوناني طاليس الميليتي. ومع ذلك، فإن تاريخ علم الظواهر الكهربائية يمكن أن يبدأ بالبحث الذي أجراه ويليام جيلبرت، طبيب الملكة إليزابيث ملكة إنجلترا. نشر جيلبرت أول أعماله عن الكهرباء والمغناطيسية في عام 1600، حيث وصف الكهربة عن طريق الاحتكاك. وهنا استخدم مصطلح "الكهرباء" لأول مرة في تاريخ العلم (من كلمة يونانية"إلكترون" والتي تعني "العنبر"). وجد جيلبرت أن الزجاج والراتنجات والعديد من المواد الأخرى تكهرب أيضًا عن طريق الاحتكاك. عند فركها بالحرير أو القماش، فإنها تجذب الزغب والقش وما إلى ذلك.

تم تصنيع أول سيارة كهربائية عام 1650 على يد العالم الألماني أوتو غيريكه. في البداية صنع كرة كبيرة من الكبريت. فرك جيريك الكرة بيده، ولاحظ انجذاب الأجسام الخفيفة إليها. ولمزيد من الراحة، قام العالم بتثبيت الكرة على محور في آلة خاصة. من خلال تدوير الكرة بالمقبض والضغط عليها براحة يدك، يمكن أن تصبح مكهربة. وبمساعدة هذه الآلة الكهربائية، أجرى غيريكه العديد من التجارب. من خلال ملاحظة انجذاب الأجسام الخفيفة إلى كرة مكهربة، لاحظ أن الزغب وقطع الورق، التي تلامس الكرة، ترتد عنها. حتى أن جيريكا تمكن من جعل قطعة الزغب التي تلامس الكرة تطفو فوق الكرة المكهربة في الهواء. لكن غيريكه لم يجد تفسيرا لهذه الظاهرة.

وفي عام 1729 اكتشف الفيزيائي الإنجليزي ستيفن جراي وجود موصلات وغير موصلة للكهرباء. باختبار أجسام الطبيعة المختلفة، وجد جراي أن الكهرباء تنتقل عبر الأسلاك المعدنية وقضبان الفحم وخيوط القنب، لكنها لا تنتقل عبر المطاط والشمع وخيوط الحرير والخزف الذي يمكن أن يكون بمثابة عوازل تحمي من تسرب الكهرباء. الموصلات الجيدة، كما أظهرت تجارب غراي، تشمل أنسجة الجسم البشري والحيواني.

ظهرت الأدوات الأولى للكشف عن الكهرباء والدراسة الكمية للظواهر الكهربائية في القرن الثامن عشر. تم بناء أحد المجاهر الكهربائية الأولى في عام 1745 على يد الأكاديمي في أكاديمية سانت بطرسبرغ للعلوم جورج فيلهلم ريتشمان. يتكون مجهر ريتشمان الكهربائي من مسطرة حديدية، تم تعليق خيط من الكتان على حافتها، مع وجود مقياس في الأسفل. عندما تم كهربة المسطرة، تم صد الخيط. بمساعدة هذا الجهاز، أجرى ريتشمان العديد من التجارب، خاصة دراسة المجال الكهربائي حول الأجسام المشحونة وكهربة المعادن.

في 1750-1780 كان الانبهار بـ "الكهرباء الناتجة عن الاحتكاك" عالميًا. أجريت تجارب على كهربة الناس وإشعال الكحول من شرارة وما إلى ذلك. تم اختراع الآلة الكهربائية التي تقوم بها بنفسك بإجراء تجارب فعالة في مختبر الفيزياء في عام 1870 على يد ويمشورست.

2.2 أهمية موضوع البحث المختار

تخيل الحياة بدون كهربائيالطاقة لم تعد ممكنة. لقد غزت الطاقة الكهربائية جميع مجالات النشاط البشري: الصناعة والزراعة والعلوم والفضاء، وحياتنا اليومية. يتم تفسير هذا التوزيع الواسع من خلال خصائصه المحددة: القدرة على التحول إلى جميع أنواع الطاقة الأخرى تقريبًا (الحرارية والميكانيكية والصوتية والضوء وما إلى ذلك)؛ القدرة على الانتقال بسهولة نسبية عبر مسافات كبيرة وبكميات كبيرة؛ سرعات هائلة للعمليات الكهرومغناطيسية.

في الفهم العالمي، تلعب الكهرباء أحد الأدوار الرئيسية في حياة كل من شخص واحد وسكان الكوكب بأكمله. حتى في العصور القديمة، بدأ الناس في استخراج الطاقة. بدأ الأمر كله بإنتاج النار، لأن النار هي الطاقة الضرورية لحياة الإنسان. إن أكبر اختراق في هذا المجال، في مجال إنتاج الكهرباء، يحدث في عصر التقدم الصناعي، عندما تحتاج الصناعة إلى المزيد والمزيد من القدرات الجديدة.
وفقا للإحصاءات، يستهلك الإنسان الحديث موارد طاقة أكثر مائة مرة من السكان القدامى. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الكهرباء أصبحت راسخة في الحياة اليومية للناس المعاصرين. تعتبر الكهرباء أيضًا وسيلة راحة وفائدة، والتي بدونها لا يرى الإنسان الحديث وتطور الصناعات معنى الحياة: الزراعة والتطورات العلمية في مجال الرعاية الصحية وصناعة الأدوات.

حدثت القفزة الأولى في نمو استهلاك الطاقة عندما تعلم الناس إشعال النار واستخدامها للطهي وتدفئة منازلهم. وكانت مصادر الطاقة خلال هذه الفترة هي الحطب وقوة العضلات البشرية. ترتبط المرحلة المهمة التالية باختراع العجلة وإنشاء أدوات مختلفة وتطوير الحدادة. بحلول القرن الخامس عشر استخدم رجل العصور الوسطى حيوانات الجر والمياه وطاقة الرياح والحطب وكمية صغيرة من الفحم، وقد استهلك بالفعل ما يقرب من 10 مرات أكثر من الإنسان البدائي.

وفي العالم الحديث، تعتبر الطاقة الأساس لتطوير الصناعات الأساسية التي تحدد التقدم الإنتاج الاجتماعي. وفي جميع البلدان الصناعية، تجاوزت وتيرة تطور الطاقة وتيرة تطور الصناعات الأخرى.

ومع تطور الفيزياء النووية في عام 1940، حقق العلماء العديد من الاكتشافات المفيدة في مجال إنتاج الكهرباء. وهكذا، وبمساعدة الأبحاث، تم تشغيل أول محطة للطاقة النووية في عام 1954. كانت قوة محطة الطاقة النووية هذه 5 ميجاوات.
أدى إنشاء محطات الطاقة النووية هذه إلى زيادة إنتاجها. جميع الآليات، من الصغيرة إلى الكبيرة، تعمل بالكهرباء. وهذا يقلل بشكل كبير من وقت إنتاج الأجزاء بالإضافة إلى التوفير الموارد البشرية. خاصة الآن، الإنتاج الآلي يعطي معامل أعلى عمل مفيد، كيف أيدي الإنسان.

ويجب ألا ننسى أن إدخال مصادر الطاقة البديلة يلعب أيضًا دورًا مهمًا في حياة البشرية. ويرجع ذلك إلى ضرورة حماية الطبيعة من التلوث النووي، حيث أن حوادث محطات الطاقة النووية تؤدي إلى عواقب وخيمة.
ولكن هناك أيضا الجانب العكسيالميداليات، عندما يستخدم الشخص الكهرباء، هناك خطر التعرض للإشعاع والإصابة الأعضاء الداخلية. كما أن استخراج الكهرباء له تأثير ضار على طبيعة وبيئة كامل أراضي الأرض. يتم التعبير عن هذا بوضوح بشكل خاص في أراضي محطات الطاقة الكهرومائية، حيث يؤدي التغيير في قاع النهر نفسه إلى تغيير في العالم المائي لخزان معين.
ولكن، على الرغم من العوامل السلبية التي تؤثر على الجسم، فإن البشرية تخترع المزيد والمزيد من التقنيات والأجهزة الجديدة، مما يجعل الحياة أسهل في العالم كله.

2.3 التيار الكهربائي. مصادر التيار الكهربائي.

ما هو التيار الكهربائي وما هو الضروري لحدوثه ووجوده للوقت الذي نحتاجه؟

كلمة "التيار" تعني حركة أو تدفق شيء ما. التيار الكهربائي هو الحركة المنظمة (الموجهة) للجزيئات المشحونة. للحصول على تيار كهربائي في موصل، من الضروري إنشاء مجال كهربائي فيه. لكي يتواجد تيار كهربائي في الموصل لفترة طويلة، من الضروري الحفاظ على مجال كهربائي فيه طوال هذه الفترة. المجال الكهربائيفي الموصلات يتم إنشاؤها ويمكن الحفاظ عليها لفترة طويلة مصادر التيار الكهربائي. تستخدم البشرية حاليًا أربعة مصادر رئيسية للتيار: الساكنة، والكيميائية، والميكانيكية، وأشباه الموصلات (البطاريات الشمسية)، ولكن في كل منها يتم العمل على فصل الجزيئات المشحونة إيجابيًا وسلبيًا. تتراكم الجسيمات المنفصلة عند أقطاب مصدر التيار، وهو الاسم الذي يطلق على الأماكن التي يتم توصيل الموصلات بها باستخدام أطراف أو مشابك. أحد قطبي المصدر الحالي مشحون بشكل إيجابي والآخر سلبي. إذا كانت الأعمدة متصلة بواسطة موصل، فستتحرك الجزيئات المشحونة المجانية في الموصل تحت تأثير المجال، وسينشأ تيار كهربائي.

حتى عام 1650، وهو الوقت الذي ظهر فيه الاهتمام الكبير بالكهرباء في أوروبا، لم تكن هناك طريقة معروفة للحصول بسهولة على شحنات كهربائية كبيرة. مع تزايد عدد العلماء المهتمين بالأبحاث الكهربائية، يمكن للمرء أن يتوقع إنشاء طرق أبسط وأكثر كفاءة لتوليد الشحنات الكهربائية.

اخترع أوتو فون غيريكه أول آلة كهربائية. لقد سكب الكبريت المنصهر في كرة زجاجية مجوفة، وبعد ذلك، عندما تصلب الكبريت، كسر الزجاج، دون أن يدرك أن الكرة الزجاجية نفسها يمكن أن تخدم أغراضه أيضًا. ثم قام جيريك بتقوية كرة الكبريت بحيث يمكن تدويرها بمقبض. للحصول على شحنة، كان من الضروري تدوير الكرة بيد واحدة، والآخر للضغط على قطعة من الجلد ضدها. أدى الاحتكاك إلى رفع قدرة الكرة إلى قيمة كافية لإنتاج شرارات يبلغ طولها عدة سنتيمترات.

والحقيقة هي أن الشحنات القوية التي يمكن إنشاؤها على الأجسام باستخدام آلة غيريكه الكهروستاتيكية اختفت بسرعة. في البداية كان يُعتقد أن السبب في ذلك هو "تبخر" التهم. ولمنع "تبخر" الشحنات، تم اقتراح وضع الأجسام المشحونة في أوعية مغلقة مصنوعة من مادة عازلة. وبطبيعة الحال، تم اختيار الزجاجات كأوعية من هذا القبيل، وتم اختيار الماء كمادة مكهربة، لأنه كان من السهل صبها في الزجاجات. لتتمكن من شحن الماء دون فتح الزجاجة، تم تمرير مسمار عبر الفلين. وكانت الفكرة جيدة، ولكن لأسباب غير معروفة في ذلك الوقت، لم يعمل الجهاز بشكل جيد. ونتيجة للتجارب المكثفة، سرعان ما تم اكتشاف أن الشحنة المخزنة وبالتالي قوة الصدمة الكهربائية يمكن أن تزيد بشكل كبير إذا كانت الزجاجة مغلفة من الداخل والخارج بمادة موصلة، مثل صفائح رقيقة من الرقائق المعدنية. علاوة على ذلك، إذا قمت بتوصيل مسمار باستخدام موصل جيد بطبقة من المعدن داخل الزجاجة، فسيتبين أنه يمكنك الاستغناء عن الماء على الإطلاق.

أول من اكتشف إمكانية مختلفة لتوليد الكهرباء عن الكهرباء عن طريق الاحتكاك هو العالم الإيطالي لويجي جالفاني (1737-1798). كان عالم أحياء حسب المهنة، لكنه عمل في مختبر حيث أجريت التجارب على الكهرباء. ولاحظ جالفاني ظاهرة كان يعرفها كثيرون قبله؛ كان يتألف من حقيقة أنه إذا تم تحفيز عصب ساق الضفدع الميت بواسطة شرارة من آلة كهربائية ، فإن الساق بأكملها بدأت في الانقباض. ولكن في أحد الأيام لاحظ جالفاني أن المخلب بدأ يتحرك عندما لامس مشرط فولاذي فقط عصب المخلب. والأمر الأكثر إثارة للدهشة هو عدم وجود اتصال بين الآلة الكهربائية والمشرط. هذا الاكتشاف المذهل دفع جالفاني إلى إجراء سلسلة من التجارب لاكتشاف سبب التيار الكهربائي. أجرى جالفاني إحدى التجارب لمعرفة ما إذا كانت نفس الحركات في مخلبه ناجمة عن كهرباء البرق. للقيام بذلك، علق جالفاني عدة أرجل الضفادع على خطافات نحاسية في نافذة مغطاة بقضبان حديدية. ووجد خلافا لتوقعاته أن انقباضات القدمين تحدث في أي وقت، بغض النظر عن الظروف الجوية. تبين أن وجود آلة كهربائية أو مصدر آخر للكهرباء في مكان قريب غير ضروري. كما أثبت جالفاني أنه بدلاً من الحديد والنحاس، يمكن استخدام أي معدنين مختلفين، وتسبب مزيج النحاس والزنك في هذه الظاهرة بأكثر أشكالها تميزًا. ولم يكن للزجاج والمطاط والراتنج والحجر والخشب الجاف أي تأثير على الإطلاق. وهكذا، فإن أصل التيار لا يزال لغزا. أين يظهر التيار - فقط في أنسجة جسم الضفدع، أم في المعادن المتباينة فقط، أم في مزيج من المعادن والأنسجة؟ لسوء الحظ، توصل جالفاني إلى استنتاج مفاده أن التيار ينشأ حصريًا في أنسجة جسم الضفدع. ونتيجة لذلك، بدأ مفهوم "الكهرباء الحيوانية" يبدو أكثر واقعية بالنسبة لمعاصريه من الكهرباء من أي أصل آخر.

أثبت عالم إيطالي آخر أليساندرو فولتا (1745-1827) أخيرًا أنه إذا وضعت أرجل الضفدع في محاليل مائية لبعض المواد، فلن ينشأ تيار كلفاني في أنسجة الضفدع. على وجه الخصوص، كان هذا هو الحال بالنسبة للمفتاح أو بشكل عام المياه النظيفة; ويظهر هذا التيار عند إضافة الأحماض أو الأملاح أو القلويات إلى الماء. ومن الواضح أن التيار الأعظم حدث في مزيج من النحاس والزنك يوضع في محلول مخفف من حمض الكبريتيك. يُطلق على مزيج لوحين من معادن مختلفة مغمورة في محلول مائي من القلويات أو الأحماض أو الملح خلية كلفانية (أو كيميائية).

لو كان الاحتكاك والعمليات الكيميائية في الخلايا الغلفانية هي الوسيلة الوحيدة للحصول على القوة الدافعة الكهربائية، لكانت تكلفة الطاقة الكهربائية اللازمة لتشغيل الآلات المختلفة مرتفعة للغاية. نتيجة لعدد كبير من التجارب التي أجراها العلماء بلدان مختلفةتم إجراء اكتشافات مكنت من إنشاء آلات كهربائية ميكانيكية تولد كهرباء رخيصة نسبيًا.

في بداية القرن التاسع عشر، اكتشف هانز كريستيان أورستد ظاهرة كهربائية جديدة تماما، وهي أنه عندما يمر التيار عبر موصل، يتم تشكيل مجال مغناطيسي حوله. وبعد سنوات قليلة، في عام 1831، قام فاراداي باكتشاف آخر، مساويًا في الأهمية لاكتشاف أورستد. اكتشف فاراداي أنه عندما يعبر موصل متحرك خطوط القوة المجال المغنطيسي، تتولد قوة دافعة كهربية في الموصل، مما يسبب تيارًا في الدائرة التي يدخل إليها هذا الموصل. يتغير المجال المغناطيسي المستحث بشكل يتناسب طرديا مع سرعة الحركة، وعدد الموصلات، وقوة المجال المغناطيسي. وبعبارة أخرى، فإن المجال الكهرومغناطيسي المستحث يتناسب طرديا مع عدد خطوط القوة التي يعبرها الموصل في كل وحدة زمنية. عندما يعبر موصل 100.000.000 خط قوة في ثانية واحدة، فإن القوة الدافعة الكهربية المستحثة تساوي 1 فولت. من خلال تحريك موصل واحد أو ملف سلكي يدويًا في مجال مغناطيسي، لا يمكن الحصول على تيارات كبيرة. الطريقة الأكثر فعالية هي لف السلك على بكرة كبيرة أو تحويل البكرة إلى أسطوانة. يتم بعد ذلك تركيب الملف على عمود يقع بين قطبي المغناطيس ويتم تدويره بقوة الماء أو البخار. هذه هي، في جوهرها، كيفية عمل مولد التيار الكهربائي، الذي ينتمي إلى المصادر الميكانيكية للتيار الكهربائي ويستخدمه الإنسان بنشاط في الوقت الحاضر.
لقد استخدم الناس الطاقة الشمسية منذ العصور القديمة. مرة أخرى في 212 قبل الميلاد. ه. وبمساعدة أشعة الشمس المركزة، أشعلوا النار المقدسة بالقرب من المعابد. وفقا للأسطورة، في نفس الوقت تقريبا، العالم اليوناني أرخميدس، أثناء الدفاع مسقط رأسأشعلوا النار في أشرعة سفن الأسطول الروماني.

الشمس عبارة عن مفاعل نووي حراري يقع على مسافة 149.6 مليون كيلومتر من الأرض، ينبعث منها طاقة تأتي إلى الأرض بشكل رئيسي على شكل الإشعاع الكهرومغناطيسي. ويتركز الجزء الأكبر من طاقة الإشعاع الشمسي في الأجزاء المرئية والأشعة تحت الحمراء من الطيف. الإشعاع الشمسيمصدر متجدد لا ينضب للطاقة الصديقة للبيئة. دون المساس البيئة البيئيةيمكن استخدام 1.5% من إجمالي الطاقة الشمسية الساقطة على الأرض، أي. 1.62*10 16 كيلو وات ساعة سنويا وهو ما يعادل عدد ضخمالوقود القياسي - 2 * 10 12 طن.

وتسير جهود المصممين على طريق استخدام الخلايا الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى طاقة كهربائية. تتكون المحولات الضوئية، والتي تسمى أيضًا الألواح الشمسية، من عدد من الخلايا الضوئية المتصلة على التوالي أو بالتوازي. إذا كان يجب على المحول شحن بطارية تعمل، على سبيل المثال، على تشغيل جهاز راديو أثناء الأوقات الغائمة، فسيتم توصيله بالتوازي مع أطراف البطارية الشمسية (الشكل 3). يجب أن تتمتع العناصر المستخدمة في البطاريات الشمسية بكفاءة عالية وخصائص طيفية مناسبة وتكلفة منخفضة وتصميم بسيط ووزن منخفض. ولسوء الحظ، فإن عددًا قليلًا فقط من الخلايا الكهروضوئية المعروفة اليوم تلبي هذه المتطلبات جزئيًا على الأقل. هذه هي في المقام الأول بعض أنواع الخلايا الضوئية لأشباه الموصلات. أبسطها هو السيلينيوم. ولسوء الحظ فإن كفاءة أفضل خلايا السيلينيوم الضوئية منخفضة (0.1...1%).

أساس الألواح الشمسيةعبارة عن محولات ضوئية من السيليكون، لها شكل ألواح مستديرة أو مستطيلة بسمك 0.7 - 1 مم ومساحة تصل إلى 5 - 8 سم مربع. أثبتت التجربة أن العناصر الصغيرة التي تبلغ مساحتها حوالي 1 متر مربع تعطي نتائج جيدة. انظر، وجود كفاءة حوالي 10٪. كما تم إنشاء خلايا ضوئية مصنوعة من معادن شبه موصلة بكفاءة نظرية تبلغ 18%. وبالمناسبة فإن الكفاءة العملية للمحولات الكهروضوئية (حوالي 10%) تفوق كفاءة القاطرة البخارية (8%)، وكفاءة الطاقة الشمسية في عالم النبات (1%)، وكذلك كفاءة العديد من المحولات الهيدروليكية والكهربائية. أجهزة الرياح. تتمتع المحولات الكهروضوئية بمتانة غير محدودة تقريبًا. للمقارنة يمكننا أن نستشهد قيم الكفاءةمصادر مختلفة للطاقة الكهربائية (بالنسبة المئوية): محطة توليد الطاقة والحرارة المشتركة - 20-30، المحول الكهربائي الحراري - 6 - 8، خلية السيلينيوم الكهروضوئية - 0.1 - 1، البطارية الشمسية - 6 - 11، خلية الوقود - 70، بطارية الرصاص - 80 - 90.

في عام 1989، أنشأت شركة بوينغ (الولايات المتحدة الأمريكية) خلية ضوئية ذات طبقتين تتكون من اثنين من أشباه الموصلات - زرنيخيد الغاليوم وأنتيمونيد الغاليوم - مع عامل تحويل الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية يساوي 37٪، وهو ما يشبه تمامًا كفاءة الحرارية الحديثة و محطات الطاقة النووية. لقد ثبت مؤخراً أن الطريقة الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية تجعل من الممكن نظرياً استخدام الطاقة الشمسية بكفاءة تصل إلى 93%! ولكن في البداية كان يعتقد أن الحد الأعلى الأقصى لكفاءة الخلايا الشمسية لا يزيد عن 26%، أي. أقل بكثير من كفاءة المحركات الحرارية ذات درجات الحرارة العالية.

تُستخدم البطاريات الشمسية حاليًا بشكل رئيسي في الفضاء، وعلى الأرض فقط لتزويد المستهلكين المستقلين بالطاقة بقدرة تصل إلى 1 كيلووات، وتشغيل الملاحة الراديوية والمعدات الإلكترونية منخفضة الطاقة، وقيادة المركبات الكهربائية والطائرات التجريبية. ومع تحسن الخلايا الشمسية، فإنها سوف تجد التطبيق في المباني السكنيةلإمدادات الطاقة المستقلة، أي. التدفئة وإمدادات المياه الساخنة، وكذلك لتوليد الكهرباء للإضاءة وتشغيل الأجهزة الكهربائية المنزلية.

2.4 لماذا تحتاج إلى توفير الطاقة؟

لنبدأ بحقيقة معروفة للجميع: الطاقة هي أساس الحياة على الأرض. كانت الطاقة تلعب دائمًا دور حيويفي حياة الإنسان، لأن أياً من أفعاله ترتبط بإنفاق الطاقة. لا يستطيع أي شخص أو عائلة أو مجتمع الاستغناء عن استهلاك الطاقة. منذ زمن طويل، كان الإنسان يبحث عن طرق جديدة لتحويل الطاقة لتلبية احتياجاته، وقد أدى التقدم التكنولوجي الذي أحرزه على مدى القرنين الماضيين إلى تحويل حياته إلى درجة لا يمكن التعرف عليها. بعد أن فعلت هذا المسار التاريخيوبعد تحقيق هذه النتائج، لماذا تحتاج إلى توفير الطاقة؟ قد لا يكون الأمر واضحًا تمامًا للشخص العادي. هناك رأي في أذهاننا: إذا كان لديك المال وتدفع ثمن استهلاك الطاقة، فلماذا تدخر؟

حقائق أزمة الطاقة: برودة المنازل، شلل جزء من الصناعة والنقل، ارتفاع الأسعار، بطاقات المنتجات النفطية. حفزت أزمة الوقود تطوير وتنفيذ تقنيات توفير الطاقة على نطاق واسع. وساهمت المعدات والتقنيات الموفرة للطاقة بدورها في الحل الناجح المشاكل البيئية.

في الوقت الحاضر، للتغلب على الأزمة الاقتصادية، هناك حاجة إلى المزيد من الاستثمارات الرأسمالية لإنتاج الوقود الهيدروكربوني، مما يؤثر على الارتفاع المستمر في أسعار الوقود والكهرباء. بغض النظر عن مدى صعوبة ذلك التحول الاقتصاديوتنفيذ برامج معينة لتوفير الطاقة على مستوى الدولة سيؤثر بالتأكيد على الفرد. ولكي نكون مستعدين لحماية أنفسنا وخلق ظروف معيشية مريحة في منازلنا، يجب علينا توفير الطاقة. وأهم العوامل المحفزة التي تشجعنا على التحرك في هذا الاتجاه: تقليل التأثير على البيئة، وزيادة راحة السكن؛ توفير المال كمية موارد الطاقة التي تبقى للأطفال؛

البحث عن مصادر الطاقة البديلة وتطويرها. دعونا ننظر إليهم بمزيد من التفصيل.

نحن نوفر الطاقة ونقلل من تأثيرنا على البيئة.

لقد أدت إمكانيات تحويل واستخدام الطاقة إلى تحويل وتحسين الحالة الإنسانية بشكل لا يمكن التعرف عليه. ومع ذلك، مع الفرص الجديدة، لدينا الآن طاقة أكثر بعدة آلاف من المرات، وقد تم استهلاك جزء كبير من الوقود الأحفوري المتراكم في الأرض على مدى ملايين السنين. بالتزامن مع زيادة استهلاك الطاقة، تتلوث البيئة بشكل لا رجعة فيه ويزداد تأثير "الاحتباس الحراري"، مما يسبب عواقب لا رجعة فيها على الأرض. والدليل على ذلك هو تزايد وتيرة الفيضانات والعواصف وأمواج التسونامي والزلازل والجفاف. ومقارنة بالقرن الثامن عشر، تضاعفت انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي. إذا أدركنا أن ظاهرة الاحتباس الحراري أمر واقع، فيجب علينا تغيير موقفنا تجاه مشكلة استهلاك موارد الطاقة الأولية، وهو ما يعني الانخراط في توفير حقيقي للطاقة والاستخدام الأقصى لمصادر الطاقة البديلة، مما يعني ضرورة توفير الطاقة.

نحن نوفر الطاقة ونحسن الراحة المنزلية.

يرتبط الانحباس الحراري العالمي ارتباطًا مباشرًا بتركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي؛ والطريقة الأسرع والأرخص لتقليله هي تحسين كفاءة استخدام الطاقة. لا يتطلب الأمر وجود خبير ليدرك أن معظم إمكانيات توفير الطاقة تكمن في منازلنا ومبانينا وهياكلنا السكنية. وتشير التقديرات بالفعل إلى أن ما يصل إلى 30% من نصيب الفرد من الطاقة يتم إنفاقه في المنزل. تحتوي كل عائلة تقريبًا على ثلاجة وتلفزيون وغسالة. تظهر بشكل متزايد في شققنا أجهزة الكمبيوتر وغسالات الصحون ومعالجات الطعام والغلايات الكهربائية وغيرها من الأجهزة. ولذلك، تم تطوير طرق ميسورة التكلفة لتوفير الطاقة في المنزل. هذا، واستخدام مواد العزل الحراري الجديدة عند عزل الجدران والنوافذ والأبواب، يسمح لك بزيادة درجة الحرارة في الغرفة بمقدار 2 - 3 0 درجة مئوية، دون استهلاك إضافي للحرارة. يمكن أن يؤدي تركيب أنظمة الأتمتة والتحكم في أنظمة إمدادات المياه الساخنة والباردة والتدفئة إلى تقليل التكاليف بنسبة تصل إلى 30%. إن استبدال المصابيح المتوهجة بمصابيح الفلورسنت وتركيب الأجهزة الكهربائية المنزلية من الفئة "أ" يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 20% - 25%. لزيادة الراحة في منزلك، تحتاج إلى توفير الطاقة.

توفير الطاقة، وتوفير المال.

تشكل كل أسرة ميزانيتها الخاصة وأجزاء الدخل والنفقات الخاصة بها. في الجزء الاستهلاكي ميزانية الأسرةتلعب دورا هاما فواتير المرافق. الزيادة المستمرة في تعريفات الطاقة وفواتير الخدمات تسبب القلق والقلق في كل أسرة. يتراوح استهلاك الطاقة من 8% إلى 15%. التوقعات ليست مشجعة وسوف ترتفع أسعار الغاز والكهرباء. يمكن خفض تكاليف التدفئة والكهرباء في منازلنا إلى النصف. عادةً، لا يؤدي الجهد المبذول ونفقات توفير الطاقة في المنزل إلى تحسين الراحة وجعل الظروف الداخلية أكثر صحة فحسب.

المفهوم " المنزل الذكي» هذه مدمجة نظم المعلوماتوالتي يمكن تركيبها في المنزل وبمساعدتهم التحكم في الأجهزة الكهربائية المنزلية. يقوم نظام التحكم نفسه باختيار اللحظة المناسبة لاستهلاك الطاقة. يكفي تكوين لوحة التحكم لترك المعدات والمعدات تعمل. ثم سيقوم نظام التحكم بتشغيله خلال الفترة الأكثر ربحية، عندما تكون رسوم الكهرباء أقل (هنا نحن نتحدث عنهحول الفرق في سعر الكهرباء بتعريفة من جزأين). يمكن للمنازل قيد الإنشاء استخدام الطاقة المتجددة: من توربينات الرياح والألواح الشمسية وغيرها. اعتمد البرلمان الأوروبي قرارًا ينص على أن جميع المباني الجديدة، بدءًا من عام 2019، يجب أن يكون توازن الطاقة فيها صفرًا. وهذا يعني أن جميع المباني قيد الإنشاء ستنتج قدرًا كبيرًا من الطاقة من المصادر المتجددة بقدر ما تستهلكه. إن الساعة ليست بعيدة عندما يتم تبني قرارات مماثلة في مختلف أنحاء منطقة ما بعد الاتحاد السوفييتي.

مصادر الطاقة البديلة لا تنضب. إن الهدف من البحث عن مصادر الطاقة البديلة هو ضرورة الحصول عليها من الطاقة المتجددة أو التي لا تنضب عمليا الموارد الطبيعيةوالظواهر. وهذا هو، إذا جاءت مرحلة تطور البشرية عندما تختفي جميع المصادر القابلة للنفاد - النفط والغاز والفحم - فستتمكن من استخدام هذه المصادر إذا كان لديها على الأقل التقنيات اللازمة.

لذلك، فمن الضروري توفير الطاقة. لا يقتصر توفير الطاقة على توفير المال وتوفير الراحة اللازمة فحسب، بل يتعلق أيضًا برعاية الأطفال وكوكبنا. كل واحد منا جزء من الكوكب وأي عمل أو تقاعس عن العمل يمكن أن يؤثر على تطور الأحداث

2.5 التيار الكهربائي في حياة الإنسان اليومية.

يسلم الإلكترون المروض الضوء والدفء إلى منازلنا وشققنا، ويربطنا بالعالم الخارجي عبر الإنترنت والاتصالات الهاتفية. ومع ذلك، فإن الكثير منا لا يفكر حتى في حقيقة أن التيار الكهربائي آمن فقط طالما أنه تحت "القفل والمفتاح"، ومن خلال الخروج من هناك، يمكن أن يصبح وحشًا لا يرحم جاهزًا لحرق منزلك، وفي بعض الحالات قادرة على قتلك.

التيار الكهربائي خطير لأن الإنسان لا يستطيع اكتشاف وجوده بحواسه وغالباً ما يأتي بمثابة مفاجأة كاملة للإنسان. المزاح الطفولي وعدم الامتثال والإهمال - كل هذه أسباب تلك الحالات التي لم تساعد فيها الكهرباء بل أضرت بالإنسان. علاوة على ذلك، فإن عدم ملاحظة الخطر أصبح عادة لدينا منذ الطفولة. أخبرني، هل فكرت يومًا، عند إدخال قابس في المقبس، أنك لا تفصله عن الصدمة الكهربائية سوى بضعة ملليمترات من البوليمر؟ ترى، لا. حتى مع العلم على وجه اليقين أن "المقبس" تالف، ما زلنا نأمل في "ربما" الروسي ومع فكرة "ثم سألفه بشريط كهربائي"، نقوم بتوصيل الجهاز بالشبكة.

التيار الكهربائي خطير على البشر، ونحن نعرف ذلك أيضًا منذ الطفولة، لكن في معظم الحالات لا يشرحون لنا السبب، ونقتصر على "لا" بسيطة. ولعل هذا هو السبب الذي يجعل العديد من الأطفال، بدافع الفضول البسيط، يصابون بجروح خطيرة أو حتى يقتلون بسبب التيارات الكهربائية.

ولكن ماذا يمكننا أن نقول عن الأطفال عندما لا يستطيع الجميع أن يشرحوا بوضوح سبب خطورة التيار الكهربائي. ففي نهاية المطاف، يبدو أن المعلومات المتعلقة بهذه القضية مفتوحة ويمكن الوصول إليها، لكننا ما زلنا نفتقر إلى الوقت والرغبة في توسيع آفاقنا.

أول ما يجب أن تعرفه عن الكهرباء هو أن درجة الضرر الذي يلحق بجسم الإنسان لا يعتمد على الجهد الكهربائي، بل على التيار، ومثال على ذلك المنشطات الحيوية التي تحظى بشعبية كبيرة اليوم لبناء العضلات وحرق الخلايا الدهنية. يمكن أن يصل الجهد الكهربي في هذه الأجهزة إلى 1000 فولت، لكن التيار منخفض جدًا بحيث لا يتلقى الشخص سوى تحفيز العضلات. التيار الكهربائي نوعان: ثابت ومتناوب. يقابل العاصمة.ممكن، على سبيل المثال، في البطاريات أو بطارية السيارة. إن التقسيم الواضح إلى "زائد" و "ناقص" يحدد التيار المباشر. مع التيار المتردد، كل شيء أكثر تعقيدًا إلى حد ما. والحقيقة هي أن القطبية مع التيار المتردد تتغير بتردد معين، أي أن "زائد" و "ناقص" يغيران الأماكن. على سبيل المثال، المعيار لدينا الشبكة الكهربائيةهو تردد 50 هرتز، أي يتم تبادل الأماكن "الموجب" و"الناقص" 100 مرة في الثانية. من المستحيل القول أن أحد أنواع التيارات سوف يسبب عواقب وخيمة أكثر من نوع آخر، فلهما تأثيرات مختلفة عليه جسم الإنسانوتعتمد عواقب التعرض لها على البيئة والحالة المادية لجسم الإنسان.

تأثير التيار الكهربائي المباشر على الإنسان، مثل التيار المتردد، يتحدد أيضًا من خلال قوته. مع قوة تيار تتراوح من 0.6 إلى 3 مللي أمبير لا يشعر بها الشخص. عند 5 - 10 مللي أمبير، ستشعر بحكة طفيفة في مكان التلامس مع القطب الكهربائي والتدفئة.

عند التعرض لتيار كهربائي 20 - 25 ملي أمبير، بالإضافة إلى الحكة وسخونة منطقة الجلد الملامسة للعنصر الحامل للتيار، ستشعر بتقلص العضلات. 50 – 80 مللي أمبير يسبب انقباضاً قوياً للعضلات، وفي بعض الحالات شللاً في الجهاز التنفسي. 90-100 مللي أمبير مع التعرض لفترة طويلة تكون قاتلة لجسم الإنسان، لأنها تسبب تقلصات في الجهاز التنفسي، وتحدث الوفاة بسبب الاختناق. أما بالنسبة للتيار الكهربائي المتناوب، فعندما يتعرض جسم الإنسان لتيار مقداره 0.6 - ميلي أمبير، يشعر بارتعاش طفيف في الأصابع عند تعرضه لتيار 2 - 3 ميلي أمبير، فيشتد الارتعاش. عند 5 - 10 مللي أمبير، تبدأ التشنجات الشديدة، مصحوبة بألم حاد في العضلات، بينما لا يزال من الممكن تمامًا تمزيق نفسك بعيدًا عن العناصر الحاملة للتيار. يتميز التعرض لتيار 20-25 مللي أمبير بالشلل التام، ويصبح التنفس صعبًا، ويكاد يكون من المستحيل تحرير نفسك. 50 – 80 مللي أمبير يسبب الرفرفة البطينية وشلل الجهاز التنفسي. 90-100 مللي أمبير توقف عضلة القلب. الموت السريري (انظر الملحق 1)

ثالثا. الجزء العملي.

3.1 المصادر المثلى للتيار الكهربائي.

عرف الناس عن الكهرباء منذ عام 1700، لكنهم تعلموا إنتاجها على نطاق واسع قبل 100 عام فقط. وتم استخلاصه من الحرارة، وقوة الماء، والطاقة الداخلية للذرة، وقوة الرياح. هناك العديد من محطات الطاقة وكل واحدة منها تضر بالبيئة. يتطلب بنائها وصيانتها الكثير من المال. إذن ما الذي يستخدم لتوليد الكهرباء؟ يعتمد مبدأ البطارية الكهربائية أو المجمع على الحمض والمعادن التي تتفاعل معها. يتم إنشاء هذا الحمض في المختبرات. يمكنك إنشاء بيئة حمضية قاعدية بنفسك باستخدام أشياء من الحياة اليومية. أي منتج نستخدمه يثرينا بالطاقة. إذا تفاعلت المنتجات مع بعضها البعض، تزداد الطاقة الصادرة. ولنوضح هذه الظاهرة في التجربة التالية:

المعدات: 2 كتل من السكر، أسلاك النحاس والزنك، محلول حمض الأسيتيك، لمبة كهربائية.

خطوة واحدة: قومي بعمل ثقوب صغيرة في السكر لمنع تفتت السكر. أدخل الأسلاك في الثقوب.

الخطوة 2:صب القطع بمحلول حمض الأسيتيك.

الخطوة 3: نقوم بتوصيل جهات اتصال المصباح الكهربائي مع جهات اتصال التثبيت المجمع.

لكن الحمض موجود أيضًا في مواد أخرى. على سبيل المثال، في الليمون. لا يوجد فيه الكثير من الحمض كما هو الحال في البطارية، وهو ليس قويًا جدًا، ولكنه حمض. كما يوجد الحمض بكميات كافية في البطاطس والبرتقال والمخللات والطماطم.

توجد كهرباء في كل الفاكهة والخضروات تقريبًا !! لماذا تعتقد أنها تنشطك عند تناولها؟ لبحثنا، أخذنا البطاطس. لقد اختاروه لأن البطاطس هي الخبز الثاني في روسيا. يوجد 150 كجم من البطاطس سنويًا لكل مقيم في روسيا. وهذا ما يقرب من 37 مليون طن سنويا. أي أن هناك دائمًا مخزونًا من البطاطس في روسيا. نقوم بإدخال موصلين مختلفين في البطاطس، على سبيل المثال الزنك والنحاس، ونوصل مؤشر LED الذي يبدأ في التوهج، نستنتج أن تيارًا كهربائيًا يتدفق عبر البطاطس وتحدث ظاهرة التحليل الكهربائي.
دعونا نحاول إنشاء مصدر للطاقة:

خطوة واحدة

لإشعال النار، عليك أولاً أن تصنع "مولدًا كهربائيًا"، إذا جاز التعبير.
لإنشاء المولد الخاص بنا، سنحتاج إلى: 1 بطاطس، 2 عود أسنان، 1 قطعة وملعقة صغيرة، 2 سلك، عدد ن من معجون الأسنان، ملح

الخطوة 2

يجب تجريد الأسلاك! قطعي البطاطس إلى نصفين باستخدام السكين.

الخطوة 3

مرري الأسلاك عبر نصف حبات البطاطس. باستخدام الملعقة، اصنعي غمازاً في النصف الآخر من البطاطس - حجم الغمازة يساوي حجم الملعقة

الخطوة 4

اخلطي معجون الأسنان بالملح واملئي به تجويف نصف حبة بطاطس.

الخطوة 5

قم بتوصيل النصفين (الأسلاك مع داخلينبغي طيها، ولكن بحيث يتم غمسها معجون أسنان). قم بتوصيل نصفي البطاطس باستخدام عيدان الأسنان.

الخطوة 6

لإشعال النار، لف قطعة من القطن حول أحد الأسلاك. انتظر بضع دقائق (يجب أن يتم شحن البطارية). ثم يجب عليك تقريب الأسلاك من بعضها البعض حتى تحدث شرارة.

باستخدام هذه التجربة، سوف نستكشف ما يعتمد عليه الجهد وما هي المنتجات التي يمكن أن تكون مصادر تيار بديلة.

التجربة رقم 1.أوجد اعتماد الجهد على حجم البطاطس.

الأجهزة:أسطوانة قياس، ماء، بطاطس، ألواح نحاس، أفوميتر.

خطة العمل:

1. تحديد حجم الدرنة

2. قياس الإجهاد في الدرنات ذات الأحجام المختلفة

3. استنتج

رقم العينة

الحجم، V (سم³)

الجهد الكهربائي، U (الخامس)

العينة رقم 1

العينة رقم 2

العينة رقم 3

العينة رقم 4

خاتمة:اعتماد الجهد على حجم البطاطس التي تنتجها مباشر. كلما زاد الحجم، زاد التوتر.

التجربة رقم 2:تحديد اعتماد الجهد على كتلة البطاطس.

الأجهزة:المقاييس والدرنات والصفائح النحاسية والأفومتر.
خطة العمل:

تحديد كتلة الدرنة

التوتر في الدرنات بأوزان مختلفة

استنتج

رقم العينة

الوزن م (كجم)

الجهد الكهربائي، U (الخامس)

العينة رقم 1

العينة رقم 2

العينة رقم 3

العينة رقم 4

خاتمة:العلاقة بين الجهد وكتلة الدرنات مباشرة. كلما زادت الكتلة، كلما زاد الجهد.

التجربة رقم 3:أوجد العلاقة بين الجهد بين الدرنة النيئة والدرنة المطبوخة.

الأجهزة:درنات البطاطس، ماء، مقلاة، أطباق نحاس، أفوميتر.

خطة العمل:

قياس الجهد في درنة الخام

اسلقي البطاطس

قياس الجهد في البطاطس المسلوقة

استنتج

رقم العينة

الجهد في البطاطس النيئة، U (V)

الجهد في البطاطس المسلوقة، U (B)

العينة رقم 1

العينة رقم 2

العينة رقم 3

العينة رقم 4

خاتمة:تحتوي البطاطس المسلوقة على جهد أعلى من البطاطس النيئة. ويفسر ذلك حقيقة أن بنية المركبات تتغير في الدرنة المسلوقة.

№ 4: اكتشفما هي المادة التي ستعطي جهدا أعلى.

الأجهزة:درنات بطاطس، برتقال، ليمون، جرة مخلل، كونياك، أطباق نحاسية، أفوميتر.
لقد أخذت منتجات بنفس الوزن، لأن... من التجربة رقم 2 تعلمنا أن الجهد والتيار يعتمدان على الكتلة.

خطة العمل:

قياس كتلة العديد من الأطعمة

قياس الجهد على هذه المنتجات

منتج

الوزن م (كجم)

الجهد الكهربائي، U (الخامس)

البطاطس

البرتقالي

≈ 0.18 كجم

مخلل الخيار

≈ 0.225 كجم

جرة من الخيار

خاتمة:وفقا للتجربة، يمكن الحكم على أنه مع أصغر كتلة من جميع المنتجات المستخدمة، فإن الليمون يعطي جهدا أكبر من جرة الخيار مع كتلة 300 غرام.

التجربة رقم 5:زيادة جهد البطاطس باستخدام الوسائل المرتجلة. خلق الوقود الحيوي.

الأجهزة:الدرنات، الصودا، معجون الأسنان، لوحات النحاس، أفوميتر.

خطة العمل:

قياس توتر الدرنات

أضف معجون الأسنان والصودا إلى البطاطس.

قياس القوة الحالية في العينة الناتجة.

أخذت درنة بطاطس واحدة وقمت بقياس جهدها. ثم قطعت الدرنة إلى نصفين وأحدثت ثقبًا في أحد النصفين بملعقة. أضع معجون أسنان ممزوجًا بالصودا هناك. لقد قمت بتوصيل نصفي الدرنة وقمت بقياس الجهد. يتم تسجيل النتائج في الجدول.

رقم العينة

الجهد الكهربائي، U (الخامس)

الوزن م (كجم)

بطاطس بدون معجون

البطاطس مع المعكرونة

خاتمة:مع عدم وجود أي تغيير تقريبًا في الكتلة، تم زيادة الجهد. لقد خلقت الوقود الحيوي. وهكذا أثبتنا أنه من خلال خلط مكونات معينة، يمكن تحقيق زيادة في الجهد.
دعونا نلخص التجارب التي أجريت. كلما زاد حجم وكتلة الجسم، كلما زاد التوتر. الأطعمة المطبوخة توفر المزيد من الكهرباء من الأطعمة النيئة. يوفر الليمون أكبر قدر من الكهرباء. إذا قمت بخلط مكونات معينة، يمكنك تحقيق زيادة في الجهد.
من التجارب التي تم إجراؤها، يمكننا استخلاص النتائج ومواصلة العمل على إطلاق الطاقة الصديقة للبيئة. يمكننا مخلل البطاطس واستخراج المزيد من التيار. يمكننا خلط المواد المطحونة مع بعضها البعض، وبالتالي زيادة كمية الأحماض في المنتج الناتج. تكمن أهمية عملي في أن العلماء في العالم الحديث يتعاملون مع مشكلة إيجاد مصادر جديدة للطاقة صديقة للبيئة.

رابعا . خاتمة.

الحياة الحديثةلا يمكن تصوره بدون كهرباء. من الصعب أن نتخيل كيف يمكن للإنسان أن يعيش بدون تيار كهربائي. لكن مشكلة نقص موارد الطاقة حادة للغاية في الوقت الحاضر. ففي نهاية المطاف، الحضارة الإنسانية ديناميكية للغاية. لكن احتياطيات النفط والفحم والغاز ليست لا نهاية لها. كلما استخدمنا هذه الأنواع من المواد الخام للطاقة، قل عددها المتبقي، وكلما زادت تكلفتنا كل يوم. هناك خطر من استنفاد الأنواع الرئيسية من الوقود التقليدي. وفي الوقت الحاضر، لا أحد يشك في حتمية نقص الوقود.
عملي هو مجرد خطوة أولى في دراسة هذه المشكلة. لكن لا يزال من الممكن استخدام بحثي في ​​الحياة اليومية. يمكن مواصلة البحث في هذا المجال، لأن فهي ذات صلة وبسيطة. من التجارب التي تم إجراؤها، يمكننا استخلاص النتائج ومواصلة العمل على إطلاق الطاقة الصديقة للبيئة. يمكننا مخلل البطاطس واستخراج المزيد من التيار. يمكننا خلط المواد المطحونة مع بعضها البعض، وبالتالي زيادة كمية الأحماض في المنتج الناتج. تكمن أهمية عملي في أن العلماء في العالم الحديث يتعاملون مع مشكلة إيجاد مصادر جديدة للطاقة صديقة للبيئة.

V . قائمة الأدبيات الموصى بها:

1. بلودوف م. محادثات في الفيزياء. – م: التربية، 1984، ص225

2. ع.ف. قبردين. المواد المرجعية للفيزياء. - م: التنوير 1985

3. أ.ك.كيكوين، إ.ك. كيكوين. الديناميكا الكهربائية. - م: العلوم 1976.

4. كراسنوفسكي أ.أ. تحويل الطاقة الضوئية أثناء عملية التمثيل الضوئي – سارانسك، 1987، ص 223

5. ريجينكوف أ.ب. الفيزياء. بشر. بيئة. – م: التربية، 1999، ص336

5. القاموس الموسوعي لفيزيائي شاب. - م: التربية، 1991

6. ويكيبيديا (http://ru.wikipedia.org/wiki)

7. العرض العلمي الشعبي "جاليليو"شبكة الاتصالات العالمية. جاليليو- تلفزيون. رو

8. http://"تسليم البطارية.ر و".

9. www.uvasbu.net/ru/articles/article5.html

طلب

الشكل 1

الكابلات الكهربائية وأسلاك الطاقة هي مواد مطلوبة على نطاق واسع في البناء والتجارة والصناعة وغيرها من المجالات. تُستخدم أسلاك التثبيت في وضع المرافق وخطوط الكهرباء وإنشاء أنظمة الأمان. تستخدم كابلات التحكم لإنشاء أنظمة إمداد الطاقة. وفقًا لـ GOST، يمكنهم تحمل تيار التردد الصناعي.

يتم استخدام الكابلات التقليدية لإنشاء أنظمة اتصالات منخفضة التيار وبعيدة المدى، لتشكيل شبكات المعلومات والإشارات، وكذلك لوضع الأسلاك المنزلية، وتركيب دائرة أمنية والمرافق الرئيسية. يتم استخدامه في المناجم والسفن وتقاطعات السكك الحديدية وكذلك في تشييد المباني لأغراض مختلفة.

اعتمادًا على التطبيق، تتميز الأسلاك بخصائص مختلفة ويتم تثبيتها بشكل مختلف في الموقع. وهي:

– بعضها مصمم للتركيب الثابت، سواء تحت الأرض أو في الجو؛

- البعض الآخر مطلوب عند إنشاء اتصال محمول؛

– لا يزال البعض الآخر مناسبًا لإنشاء خطوط الكهرباء العلوية.

إذا كانت هناك حاجة إلى مواد مقاومة للحرارة ومقاومة للحريق للتركيب، فيمكنك شراء كابلات وأسلاك خاصة مع التسليم في موسكو ومدن روسيا الأخرى. لديهم عزل مستقر، وقابلية منخفضة ل درجات حرارة عاليةوتوفير مستوى جيد من الأمان.

مزايا الأسلاك والكابلات

أساس الكابلات والأسلاك هو النحاس. هذا المعدن لا يتآكل ويوفر التوصيل الأمثل. وهو مقاوم للكسور، وسهل الالتواء، ومرن، ولا يدعم الاحتراق.

جميع المنتجات فريدة من نوعها الخصائص التقنيةوبجودة عالية وطبقاً للمعايير العالمية. تتميز المنتجات المعروضة في كتالوج متجرنا عبر الإنترنت بموثوقيتها في التشغيل وجودتها العالية.

لا يمكن للإنسان أن يعيش بدون نور. منذ العصور القديمة، استخدمت البشرية جميع مصادر الطاقة الطبيعية الممكنة لإلقاء الضوء على الحياة وإعداد الطعام واكتساب القوة العقلية والجسدية.

المصدر الأول للضوء والطاقة كان الشمس. كان يُعبد كإله وتم تأليف عدد لا يحصى من الأغاني والأساطير والقصائد والحكايات. تم استخدام الشمس وتبجيلها. تماما مثل النار. بعد أن أطفئت النار، رجل عجوزحصل على مصدر لا يتجزأ من الحياة والحماية. هذا الحدث جعل من الممكن فتح لمسافات طويلةنمو وكمال وتطور الإنسان باعتباره أعلى كائن أرضي.

مرت القرون وبعد سنوات عديدة أنشأ العقل المتحمس للإنسان مصادر صناعية للطاقة. اليوم يتم استخدام واحد منهم بنشاط كبير وباستمرار في جميع جوانب الحياة البشرية. علاوة على ذلك، لا يستطيع الإنسان الحديث أن يتخيل حياته دون وجودها. هذه كهرباء. تم إنشاء مصدر الطاقة هذا من قبل العلماء مؤخرًا، لكنه سيطر بسرعة كبيرة على الوجود البشري.

وبالفعل، كيف يمكن للمرء أن يعيش اليوم بدون كل الأجهزة التي تعمل بالطاقة الكهربائية فقط؟ لا، لا يوجد بديل بعد.

إذا سألت عن المكان المناسب لشراء الثريا، فإن كييف هي بالطبع المصدر الأساسي، حيث أن الجزء الرئيسي من جميع البضائع يذهب دائمًا إلى العاصمة. ولكن حتى في المناطق يمكنك بسهولة العثور على هذا المنتج الضروري لحياة الإنسان. لذلك يمكنك أن تجد في المراكز الإقليمية الكثير من المتاجر المتخصصة التي تبيع الثريات والمصابيح بمختلف أنواعها. على سبيل المثال، لشراء الثريات في وسط أوكرانيا، تعتبر فينيتسا مدينة رائعة لهذا الشراء.

تم إنشاؤها اليوم أنواع مختلفةإنتاج هذه الطاقة: محطات الطاقة الحرارية، محطات الطاقة الكهرومائية، محطات الطاقة النووية. وكذلك المحطات البديلة لتوليد الكهرباء: محطات الطاقة الشمسية ومحطات الرياح وغيرها. كل يوم، يعمل العلماء في جميع أنحاء العالم بشكل مثمر لابتكار تقنيات جديدة لتوليد الكهرباء أكثر قوة وصديقة للبيئة.

لكن العظيم عظيم. ويستخدم الناس العاديون الكهرباء يوميًا في حياتهم اليومية. أحد الاستخدامات هو نفس استخدامات مصادر الطاقة الأخرى منذ بداية الوجود البشري: كمصدر للضوء. والسفن التي تنقل الطاقة الضوئية كانت موجودة منذ عدة قرون، وهذه صناعة عظيمة تمامًا.

تم إنشاء الثريات والمصابيح والشمعدانات الجميلة لعدة قرون وفي جميع دول العالم. لا توجد دولة واحدة لا تنتج أجهزة الإضاءة اليوم.

كما نجح الوطن في الإنتاج أنواع مختلفةالثريا ولكن بالإضافة إلى إنتاجها الخاص، يتم توفير الكثير من أجهزة الإضاءة الأجنبية الصنع لأوكرانيا. وبالتالي، فإن سوق البلاد مليء بمجموعة متنوعة من منتجات الإضاءة.

وبطبيعة الحال، لا يستطيع الناس اليوم الاستغناء عن الكهرباء. ولكن من الصعب عليه أيضًا أن يعيش بدون الأشياء المصاحبة له، مثل الثريات والمصابيح.

الكهرباء جزء لا يتجزأ من حياة المجتمع الحديث. قبل أن تقوم بتشغيل الكمبيوتر، أو فتح الثلاجة، أو مجرد قرع جرس باب شقتك، حاول أن تتخيل للحظة أن كل هذا أصبح فجأة غير قابل للوصول. المصعد الموجود في المدخل لا يعمل؛ عند التقاطعات هناك ازدحام للسيارات والمشاة - إشارات المرور لا تعمل؛ لا يتم تزويد السيارات بالوقود في محطات الوقود؛ يوجد مترو وحافلات ترولي وترام. في السيارات، لا يعمل المولدات مثل الكهرباء. خليط من البنزين والهواء في المحرك الاحتراق الداخلييضيء من تفريغ كهربائي على شمعة الإشعال. محرك الديزلكما أنه لن يبدأ: المحرك المبدئي لا يعمل ولا تسخن شمعات التوهج. وسيلة النقل الوحيدة هي الخيول والقاطرات البخارية. ستحتل تربية الخيول من الصناعة الرياضية مكانة مهمة في حياة الإنسان: فهي الحافلة وسيارة الأجرة ونقل البضائع. الطيران بدون كهرباء يبقى على الأرض. لن يكون من الممكن الصعود إلى الهواء إلا في منطاد الهواء الساخن الذي يطير فقط حيث تحمله الرياح. علاوة على ذلك، لا يمكن ملؤها إلا بالهواء الساخن؛ ل الإنتاج الصناعييتطلب الهيدروجين أو الهيليوم الكهرباء مرة أخرى. سيكون الطيران عبر المحيط في مثل هذا المنطاد، على سبيل المثال، من أوروبا إلى أمريكا، إنجازًا حقيقيًا.

سوف يفقد النقل البحري سرعته على الفور، وسوف ترتفع أسعار النقل كما سينخفض ​​حجم النقل البحري. تتطلب محركات السفن البخارية الكثير من الفحم، والمياه عالية الجودة، ولها سرعة أقل ونطاق إبحار أقل. الإنتاج الحديث سوف يتوقف تماما. يتم تشغيل جميع الآلات والوحدات بواسطة محرك كهربائي. ثم يتبين أن كل مصنع أو مصنع سيكون له محركات بخارية وغلايات خاصة به. سوف يقوم البخار بتدوير محركات مختلفة: المطارق، المكابس، الآلات الكبيرة. سيكون لكل ورشة عمل ناقل حركة ميكانيكي معقد خاص بها من المحرك البخاري الرئيسي للمصنع. غالبًا ما تسببت عمليات النقل هذه في حدوث إصابات وإصابات للعاملين في القرن التاسع عشر.

بدلا من اللحام الكهربائي، سيتم استخدام المسامير لربط المعادن. معالجة المعادن، التصنيع جودة عاليةالفولاذ والسبائك - التقنيات الحديثةسوف تختفي مع الكهرباء على الفور. سوف تختفي على الفور الإنترنت، والهاتف، وحتى اختراع التلغراف في القرن التاسع عشر. تعود حياة الشخص إلى أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر؛ مسافة 1000 كيلومتر هي بالفعل رحلة تغير حياة الإنسان؛ إن تلقي رسالة بسيطة من مدينة مجاورة على بعد 50 كيلومترًا سيكون حدثًا. وبدون الكهرباء، سوف تنخفض وتيرة الحياة بسرعة؛ تصبح المسافات هائلة، ويصبح العالم واسعًا وغير معروف.

استهلاك الكهرباء الحديث له هيكل مماثل تقريبًا لجميع البلدان المتقدمة. تعد روسيا إحدى قوى الطاقة في العالم ولديها العديد من محطات الطاقة: الحرارية والنووية والهيدروليكية. منذ بداية القرن العشرين، عندما كانت الكهرباء متوفرة فقط في المدن الكبرىوفي المؤسسات الكبيرة، تغير قطاع الطاقة في بلادنا بشكل كبير. استهلاك الكهرباء في روسيا له هيكله المميز:

يتم استخدام أكثر من 33٪ من الكهرباء المولدة مباشرة من قبل الناس. لا يتم إنفاق أقل بكثير على الإنتاج. استهلاك الكهرباء مباشرة من قبل الإنسان هو أكثر من الثلث.

لقد اعتاد الإنسان المعاصر على فوائد الحضارة لدرجة أنه يصعب تخيل الحياة بدون كهرباء. دعونا نلقي نظرة على مثال بسيط. أمامنا - شقة حديثة. دعونا نفكر في من يستحق ماذا. ما هي كمية الكهرباء التي تستهلكها الأجهزة المنزلية؟

• 1. الثلاجة (300 لتر): 240-320 كيلو وات ساعة سنويا
• 2. غسالة(5 كجم غسيل، 60 درجة مئوية): 0.85-1.05 كيلووات ساعة لكل دورة
• 3. مجفف الملابس الكهربائي (7 كجم من الغسيل): 2.4-4.4 كيلو وات في الساعة لكل دورة
• 4. موقد كهربائي مع فرن: شعلة (قطر 145-180 مم) 1-2.3 كيلووات ساعة في الساعة؛ الفرن (200 درجة مئوية): 0.9-1.1 كيلووات ساعة في الساعة
• 5. صانع القهوة (يصنع 8-12 كوب): 0.8-1.2 كيلو وات في الساعة
• 6. الكمبيوتر: 0.1-0.5 كيلو واط ساعة
• 7. تلفزيون (82 سم LCD): 0.1-0.2 كيلو وات ساعة
• 8. المتوهجة: 60 كيلو واط ساعة
• 9. مصباح الفلورسنت الموفر للطاقة: 16 كيلو وات ساعة.

لكل دولة ومجتمع نظامها الخاص لإنتاج وتوزيع الكهرباء. الكهرباء سلعة لا يمكن تخزينها. يتم تحديد إنتاج وتوزيع الكهرباء حسب الاستهلاك. يتم حل مشاكل توزيع ونقل الكهرباء عن طريق خطوط الكهرباء والمفاتيح الكهربائية والمحطات الفرعية. يمكن أن تكون خطوط نقل الكهرباء إما كابلية، وعادةً ما تكون موجودة تحت الأرض، أو علوية - أعمدة عالية بها أسلاك. محطات المحولات الفرعية ملحوظة في المدينة: هياكل صغيرة حيث يتم تحويل الجهد العالي إلى 220 فولت "منزلي". وفي الوقت نفسه، يوجد في كل محطة فرعية الطاقة وعددها وأجهزة توزيعها ذات الجهد العالي (6 أو 10 آلاف فولت) والمنخفض (0.4 كيلو فولت - وهذا يعني أن كل من الموصلات الثلاثة يحمل تيارًا كهربائيًا قدره 220 فولتًا بالنسبة إلى الأرض ) هو مكتوب دائما. وكقاعدة عامة، جميع خطوط الكهرباء لديها الجهد العالي. وبناء على ذلك، فإن هذه الخطوط لها منطقة أمنية خاصة بها، حيث لا داعي لوجود الغرباء.

الكهرباء تجعل حياتنا أكثر راحة وإثارة للاهتمام. يبدو أن الإنتاج الكهربائي يتسم بالكفاءة والتقنية العالية مع الحد الأدنى من العمل اليدوي. طلب تكنولوجيا الكمبيوتريحرر الشخص حتى من مهام مثل التحكم المباشر في العملية التكنولوجية. على سبيل المثال، تصل نسبة أتمتة خطوط التجميع في مصانع BMW في ألمانيا إلى 100% تقريبًا. يصبح النقل باستخدام الكهرباء أكثر راحة وبأسعار معقولة؛ ولا تشكل المسافات التي تصل إلى عدة آلاف من الكيلومترات عقبات كبيرة. الطيران وجميع البنية التحتية الأرضية مستحيلة بدون إمدادات الطاقة والاتصالات والكهرباء بشكل عام.

في الوقت نفسه، مشاكل فنيةيتطلب إنتاج ونقل وتوزيع واستهلاك الكهرباء الالتزام الصارم بقواعد السلامة، والاستبعاد من تشغيل أي أجهزة كهربائية معيبة، والانضباط والمسؤولية. وفي الوقت نفسه، من الضروري أن نتذكر أن فوائد الحضارة باهظة الثمن، ويجب التعامل معها بعناية.

ومن الواضح أنه من غير المرجح أن يكون هناك أي صيادين يريدون أن يفقدوا "الراحة الكهربائية" دفعة واحدة وطواعية، حتى على سبيل التجربة. وفي الوقت نفسه، إنتاج الكهرباء آخذ في النمو، و السبب الوحيدوهذا النمو هو زيادة في الاستهلاك. السؤال الأهم هو توفير الموارد، وقبل كل شيء الكهرباء. ولأن إنتاج الكهرباء يتضمن قائمة ضخمة من المهام التي يتعين حلها، فقد تم جذب الموارد، والتي غالبًا ما لا يمكن تعويضها.

الكهرباء طاقة رائعة، يمكن للمرء أن يقول سحرية. هذه هي الطاقة التي يكاد يكون من المستحيل العيش بدونها. بفضلها نقوم بتدفئة أنفسنا، ونحصل على الضوء في منازلنا، ونضيء الشوارع. كم هو جميل ليلة رأس السنة الجديدةفي ضوء الفوانيس المتعددة الألوان، ما أجمل النافورة الغنائية في وهج المصابيح.

فقط تخيل للحظة أنه لا يوجد كهرباء. يعود الإنسان ببساطة إلى عصر النظام البدائي، فلا توجد مصانع ومصانع، ولا توجد وسائل راحة للعالم المألوف الحديث.

تتكون حياة الإنسان من التكنولوجيا والأجهزة المنزلية وأجهزة الكمبيوتر وأجهزة التلفزيون وغير ذلك الكثير التي لن تعمل بدون كهرباء. السحر رائع ولكنه خطير في نفس الوقت. إنه يحمل خوفًا غير مرئي يمكن أن يشكل خطراً على الإنسان. لمنع حدوث ذلك، لا ينبغي عليك اللعب بالأجهزة الكهربائية وإصلاحها بنفسك، ولمس الأسلاك المكشوفة بأيدٍ عارية ومبللة، واللعب تحت خطوط الكهرباء، والتسلق على الأشياء الكهربائية، في صناديق المحولات.

الكهرباء هي مساعدك الضروري.

ومع ذلك، لهذه الأغراض، أولئك الذين لا يفهمون أو يتجاهلون تعليمات السلامة الكهربائية، لا يمكنهم التعامل مع الأجهزة المنزلية بأي شكل من الأشكال، ولا يلتزمون بمبادئ التشغيل بالقرب من مرافق الطاقة، فالكهرباء تخفي تهديدًا مدمرًا.

تم التحديث: 2017-10-12

انتباه!
إذا لاحظت خطأ أو خطأ مطبعي، قم بتمييز النص وانقر فوق السيطرة + أدخل.
ومن خلال القيام بذلك، سوف توفر فائدة لا تقدر بثمن للمشروع والقراء الآخرين.

شكرًا لكم على اهتمامكم.

.