Урок 11. Источники питания в современной технике
Предмет: Естествознание, 11 класс

Конспект урока

Естествознание, 11 класс

Урок 11. Источники питания в современной технике

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме:

Каков принцип работы химических источников тока.

Каковы основные составляющие источника питания.

Какими параметрами характеризуются источники питания.

В каких приборах используются химические источники питания.

Глоссарий по теме:

Аккумулятор—устройство для накопления энергии с целью её последующего использовании.

Внутреннее сопротивление источника питания – это его количественная характеристика, которая определяет величину энергетических потерь при прохождении через источник тока нагрузки.

Гальванический элемент – источник электрической энергии, вырабатывающий электрический ток методом химического взаимодействия двух металлов в электролите (в качестве которого используются растворы щелочей или кислот).

Ёмкость аккумулятора – показывает, сколько времени аккумулятор сможет питать подключенную к нему нагрузку. Обычно емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах, а для небольших аккумуляторов - в миллиампер-часах.

Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц):

Естествознание. 11 класс [Текст]: учебник для общеобразоват. организаций: базовый уровень / И.Ю. Алексашина, К.В. Галактионов, А.В. Ляпцев и др. / под ред. И.Ю. Алексашиной. – 3-е изд.,– М.: Просвещение, 2017. : с 53 -58.
Элементарный учебник физики под редакцией академика Г.С. Ландсберга. Том 2. Электричество и магнетизм.–12-е изд. – М.:ФИЗМАТЛИТ, 2001. – 480 с.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Главным способом получения электрической энергии в современном обществе является применение вращающихся генераторов, так как с их помощью получают электроэнергию на тепловых электростанциях, гидро и атомных электростанциях.

Способы получения электричества

Виды электростанций

Определение

Обозначение

Тепловая электростанция

Электростанция, вырабатывающая электрическую энергию за счёт преобразования химической энергии топлива в механическую энергию вращения вала электрогенератора

ТЭС

Гидроэлектростанция

Электростанция, в качестве источника энергии использующая энергию водного потока

ГЭС

Атомная электростанция

Электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжёлых элементов преобразуется в электроэнергию.

АЭС

Ветряная

устройства специальной конструкции, в которых энергия ветра преобразуется в электрическую

Солнечная

устройства специальной конструкции, в которых энергия солнца преобразуется в электрическую

В 1786 году итальянский профессор медицины, физиолог Луиджи Алоизио Гальвани проводя исследования на лягушках обнаружил, что мышцы задних лапок свежевскрытого трупика лягушки, подвешенного на медных крючках, сокращаются, если к ним прислонять стальной скальпель. Гальвани пришёл к выводу, что это — проявление «животного электричества».

В первых опытах ученые в раствор кислоты опускали две металлические пластины: медную и цинковую. Пластины соединяли проводником, на медной пластине появлялись газовые пузырьки, а цинковая пластина растворяется. На этом основано действие гальванических элементов.

Распад электролита на ионы происходит в результате процесса электролитической диссоциации. Электролит чаще состоит из раствора кислоты, щелочи или солей натрия и калия. Такие гальванические элементы сегодня называют батарейками. Величина напряжения батарейки зависит от используемых металлов и от числа элементов, находящихся в ней.

Виды

Достоинства

Недостатки

Щелочные

Длительный срок службы,

Возможность глубокого разряда,

Небольшой удельный вес,

Работа при отрицательных температурах

Высокая цена

Солевые

Удобство применения,

Малая цена,

Простая технология производства,

Дешёвое и доступное сырьё

Малый срок хранения,

Резкое падение свойств при понижении температуры,

Быстрое уменьшение напряжения во время работы

Литиевые

Малые размеры и масса,

Длительный срок эксплуатации,

Стабильные параметры в различных условиях,

Большая ёмкость

Высокая цена, возможность внезапного возгорания.

Гальванические элементы характеризуются электродвижущей силой, ёмкостью; энергией; сохраняемостью.

Электродвижущая сила гальванического элемента зависит от материала электродов и состава электролита.

Электрическая ёмкость элемента — это количество электричества, которое источник тока отдаёт при полном разряде.

Энергия гальванического элемента численно равна произведению его электрической ёмкости на напряжение.

Сохраняемость — это срок хранения элемента, в течение которого его характеристики остаются в заданных пределах. Сохраняемость элемента уменьшается с ростом температуры хранения.

В истории первым создателем химического источника питания был Алессандро Вольта, но он не смог сделать полученный им гальванический элемент перезаряжаемым.

В 1859 году французский ученый Гастон Планте создал прототип современного аккумулятора – первую свинцово-кислотную батарею, которую можно было в отличие от гальванического элемента перезаряжать.

Американский изобретатель Томас Эдисон первым предложил использовать аккумуляторы на транспорте.

Перед использованием аккумулятор заряжают. Для этого через него пропускают постоянный ток. В процессе зарядки в результате химических реакций аккумулятор накапливает энергию.

Применение аккумуляторов в современном обществе:

- в сотовых телефонах,

- под капотом машины для запуска двигателя,

- для блоков бесперебойного питания,

- на электротранспорте,

- в системах охраны,

- в переносных радиопередатчиках и аппаратуре.

Сферы использования химических источников тока:

На транспорте;

В переносных устройствах;

В космической технике;

В оборудовании научных исследований;

В медицинских приборах;

Электромобили;

Фото и видеотехника

В бытовой сфере (батарейки, батареи аккумуляторов электроники, аккумуляторы на автомобилях).

Примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля:

Задание 1. Назовите фамилию русского инженера, внёсшего большой вклад в развитие электричества?

а)	Пирогов;

б)	Яблочков;

в)	Каблуков;

г)	Павлов

Ответ: б.

Задание 2: Решите ребус, установив соответствие картинки и зашифрованного слова.

Варианты ответов:

1.катод;

2.кислота;

3.электрод.

Ответ: 2