0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Потребители и источники электроэнергии

Источники и потребители электрической энергии. Электрические цепи

Разделы: Технология

Цель урока:

Образовательная: повторить и обобщить знания по теме.

Развивающая:

  • формирование умений самостоятельно применять знания, полученные на уроках, при сборке электрических цепей.
  • развитие мышления, умения делать выводы, анализировать;

Воспитательная: привитие познавательного интереса к электротехнике, воспитание культуры труда, самостоятельности и творчества в коллективно-трудовой деятельности;

Оборудование:

  1. ПК и мультимедийный проектор. На ученических столах: источник тока (батарейка 4,5V), ключ, лампочка, соединительные провода, лист-задание
  2. Лабораторно-практическая работа «Монтаж электрических цепей».

На демонстрационном столе: монтажная планшетка, гальванические элементы, аккумулятор, генератор велосипедный, элекрофорная машина и бытовые приборы — (утюг, лампа настольная, электрочайник, электродрель, электрический звонок, гирлянда и др.)

Образец изделия: — Фонарик из пластиковых бутылок

Ход урока

I. Организационный момент (проверка отсутствующих и готовности класса к уроку).

Учитель: Здравствуйте ребята! Присаживайтесь.

II. Проверка знаний и умений.

На прошлом уроке мы изучали условные обозначения элементов электрических схем. Ребята, как вы думаете, для чего нужно знать эти условные обозначения?

Ответ: (Чтобы составить электрическую схему и собрать электрическую цепь).

Правильно! Это и будет целью нашего урока, научиться по схемам, собирать простейшие электрические цепи. Поэтому сегодня от вас, ребята, потребуются внимание, настойчивость и культура труда в достижении этой цели.

А сейчас, мы проверим ваши знания по графическому обозначению элементов электрических схем.

Задание 1

Выполнить условные обозначения, применяемые на схемах электрической цепи. Ученики с места задают поочерёдно вопросы двум отвечающим одноклассникам у доски. Ответ выполняется графическим обозначением с помощью мела на классной доске.

Перед вами находятся две кнопки звукового экзаменатора опережения ответа. Кто после заданного вопроса первым нажмет кнопку, имеет право на ответ. Если ответ не верный, то право ответа на вопрос переходит второму отвечающему.

Условные обозначения электрической цепи

Задание 2

1. Назовите известные вам виды энергии. ( Атомная, механическая, световая, химическая и электрическая)

2.Какие типы электростанций вам известны? (Гидроэлектростанция, атомная, тепловая, ветровая, приливная, солнечная и дизельная)

3. Какие виды энергии в перечисленных электростанциях преобразуются в электрическую энергию?

II. Новый материал.

В рабочей тетради записываем тему урока: « Источники и потребители электрической энергии. Электрические цепи.«

Ребята! Что означает по смыслу слово «источник». воды, тока — То, что даёт начало чему-то или откуда исходит что-то.

А что подразумевается под словом «потребитель электрического тока»? — Это все электрические приборы, бытовая техника и производственное оборудование.

Если взять источник тока, потребитель, выключатель и соединить всё проводами, получится электрическая цепь.

Электрическая цепь состоит из отдельных устройств или элементов, которые по их назначению можно разделить на 3 группы. Первую группу составляют элементы, предназначенные для выработки электроэнергии — это источники тока.

Источники тока — это устройства, которые преобразуют какой-либо вид энергии в электрическую энергию. К ним относятся: генераторы электростанций, гальванические элементы, аккумуляторы, фотоэлементы и др.

1. Солнечная батарея 2. Гальванический элемент
3. Электрофорная машина

Вторая группа — элементы, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии (механическую, тепловую, световую, и т. д.). Эти элементы называют потребителями электрической энергии. К ним относятся: электродвигатели, нагревательные и осветительные приборы и др.

В третью группу входят элементы, предназначенные для передачи электроэнергии от источника питания к потребителям (провода, выключатели и другие устройства)

Электрическая схема — это графическое изображение электрической цепи с помощью условных знаков.

Задание: Начертите в тетрадях схему простой электрической цепи (рис.6)

Схема простой электрической цепи

Потребители электрической энергии могут быть присоединены к источнику тока различными способами.

Способы соединения потребителей электрической энергии:

  • последовательное соединение;
  • параллельное соединение.

Начертить в тетрадях схему последовательного соединения (рис.7)

Схема последовательного соединения потребителей электрической энергии.

Начертить в тетрадях схему параллельного соединения потребителей электрической энергии (рис.8)

Схема параллельного соединения потребителей электрической энергии

Психологическая пауза. (звучит инструментальный музыкальный фон) Сейчас мы все вместе выполним следующее упражнение. Сядьте свободно, не напрягая мышц рук и ног. Дайте вашему телу расслабиться. Глубоко вдохните, втягивая воздух медленно, через нос, пока лёгкие не наполнятся и также плавно, тоже через нос, выдохните, пока полностью не освободите лёгкие. Давайте все разом. «Плавный вдох — плавный выдох. Вдох — выдох:» Прислушивайтесь к своему дыханию. Постарайтесь вообразить волны, их плеск, запах морской воды и солнца. Вы чувствуете себя легко и свободно. Вы готовы к работе! Тогда в путь.

Лабораторно-практическая работа «Монтаж электрических цепей»

Работа № I

Сборка электрической цепи, состоящей из источника тока, лампочки, выключателя, соединительных проводов.(простая электрическая цепь).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему простой электрической цепи.(рис1.)

2. Соедините с помощью выключателя, проводов, батарейки и лампочки в соответствии со схемой.

Читать еще:  Как поменять собственника автомобиля

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Разберите цепь. Рис 1

Работа №2

Сборка электрической цепи, состоящей из источника тока, 2-х лампочек, выключателя, соединительных проводов. (соединение потребителей электроэнергии последовательное).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему последовательного соединения потребителей электроэнергии из 2-х лампочек.

2. Соедините с помощью выключателя, электрической лампы, проводов и батареи в соответствии со схемой.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Вывернуть одну лампочку.

7. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

8. Проверьте работу цепи, будет ли гореть другая лампочка?

9. Разомкните цепь.

Вопросы

  1. Из каких элементов состоят собранные вами электрические цепи?
  2. Назовите материалы, проводящие и непроводящие электрический ток.
  3. С какой целью применяются условные обозначения электрической цепи?
  4. Подготовить краткий отчет

В отчете укажите:

  • название работ;
  • схемы электрических цепей;
  • ответы на вопросы.

Работа № 3

Сборка электрической цепи, состоящей из источника тока, 3-х лампочек, переключателя, соединительных проводов.

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему электрической цепи.

2. Соедините лампы накаливания с батареей и переключателем в соответствии со схемой.

3. Передвигая контактный рычаг, поочередно включите лампочки,

4. Разберите цепь.

Работа №4

Сборка электрической цепи, состоящей из источника тока, 2-х лампочек, переключателя, соединительных проводов. (соединение потребителей электроэнергии параллельное).

Порядок выполнения работы

1. Начертите в тетради схему параллельного соединения потребителей электроэнергии из 2-х лампочек

2. Соедините через выключатель лампы накаливания с батареей в соответствии со схемой.

3. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

4. Проверьте работу цепи.

5. Разомкните цепь.

6. Вывернуть одну лампочку.

7. Поверните рычажок выключателя, замкните цепь.

8. Проверьте работу цепи, будет ли гореть другая лампочка?

9. Разомкните цепь.

Вопросы

  1. С какой целью зачищают концы проводов перед подключением их к электроарматуре?
  2. Чем отличаются проводники от изоляторов?
  3. Из каких элементов состоит простейшая электрическая цепь?
  4. Подготовить краткий отчет

В отчете укажите:

  • название работ;
  • схемы электрических цепей;
  • ответы на вопросы.

Домашнее задание: Индивидуальные задания: собрать простейшую цепь на батарейке и оформить ее в виде фонарика из пластиковых бутылок (образец демонстрируется учителем)

— Подготовить сообщение «Людям, каких профессий нужны знания по электричеству».

Источники и потребители электрической энергии постоянного тока;

Источником напряжения (ЭДС), тока называют источник, напряжение (ЭДС, ток) которого не зависит от сопротивления внешней цепи RН. Схемы замещения реальных источников приведены на рис. 1.1а,б – источник ЭДС (напряжения), а на рис. 1.1 в,г – источник тока. Величина ЭДС источника – Е измеряется в режиме холостого хода (т. е. при токе в источнике IE= 0) и равна напряжению на его зажимах. В схемах замещения источников резистор RВН=1/GВН учитывает тепловые потери энергии, выделяемые внутри источника. Если внутреннее сопротивление источников ЭДС (напряжения) — RВН равно нулю, а источника тока – бесконечности, то такие источники называют идеальными (рис.1.1б,г). В реальных источниках внутреннее сопротивление имеет конечное значение, поэтому на практике за источник ЭДС (напряжения) принимают источник, для которого выполняется условие 10RВН≤ RН ≤ ¥, а при условии 0≤ RН ≤ 0,1RВН — за источник тока, где RН — внешнее сопротивление, на которое включен источник.

Источники напряжения, ЭДС и тока могут представляться внешними характеристиками: для источников напряжения и ЭДС — зависимостями напряжения или ЭДС от тока, протекающего через источник, а для источника тока — зависимостями тока от напряжения на его зажимах.

На рис. 1.2а,в показаны внешние характеристики реальных источников ЭДС и тока, где имеются линейный (рабочий) и нелинейный участки характеристик, на которых источник может выйти из строя. На рис. 1.2б,г изображены внешние характеристики идеальных источников ЭДС и тока. В данной работе рассматриваются источники, которые работают на линейном участке характеристики.

Линейный участок источника ЭДС описывается законом Ома для полной цепи:

(1.1)

Отсюда U = E – RВНI. (1.2)

Внутреннее сопротивление RВН источника ЭДС можно определить исходя из графика как тангенс угла наклона линейного участка:

(1.3)

где ΔI – изменение тока нагрузки; ΔU – изменение выходного напряжения источника ЭДС, соответствующее значению ΔI

Аналогичным образом можно найти внутреннюю проводимость генератора GВН:

1.2. Режимы работы источника электрической энергии постоянного тока

Если электрическая цепь образована подключением приемника с изменяющимся сопротивлением Rн к внешним зажимам (а, в) источника питания, то при изменении сопротивления Rн ток I и напряжение U источника будут также изменяться (рис.1.3а). Из всех возможных режимов выделяют четыре наиболее важных:

а) номинальный режим источника характеризуется тем, что напряжение, ток и мощность его соответствуют тем значениям, на которые он рассчитан заводами-изготовителями. Величины, определяющие номинальный режим, указывают в ТУ, в паспорте и на щитке, прикрепленном к устройству;

б) режим холостого хода определяется отсутствием тока через источник (рис.1.3б). При холостом ходе источника напряжение Uxx на его внешних зажимах будет наибольшим и равным ЭДС источника: Uxx = E;

Читать еще:  Как снять магнитолу на газели бизнес

в) режим короткого замыкания характеризуется тем, что напряжение на внешних зажимах источника равно нулю (рис.1.3в). Ток короткого замыкания ( Iкз ) источника может во много раз превышать номинальную величину

Рис. 1.3

тока I , поэтому, как правило, указанный режим является опасным для источника;

г) согласованный режим, при котором Rвн = Rн ,обеспечивает максимум передачи мощности от источника в приемник (рис.1.3а).

1.3. Резистивные элементы.

Одним из приёмников электрической цепи является резистивный элемент — резистор. В резистивном элементе электромагнитная энергия преобразуется в тепло в соответствии с законом Джоуля – Ленца Q = I 2 Rt. Параметром, характеризующим резистор, является активное сопротивление R, измеряемое в омах (Ом). Резистивные (или их ещё называют активные) сопротивления вводятся в схемы замещения элементов цепи для учета необратимого преобразования электромагнитной энергии в другие виды (например, тепловую, механическую, энергию излучения и т. п.).

Для расчета токов и напряжений в цепи необходимо задать положительные направления токов и напряжений в элементах цепи. За положительное направлением тока и напряжения выбрано их направление от узла с большим потенциалом к узлу с меньшим потенциалом (рис. 1.4)

В резистивном элементе напряжение связано с током законом Ома:

где R – электрическое сопротивление проводника; U – падение напряжения на участке цепи; I – ток в цепи.

В электротехнике разность потенциалов на концах сопротивления называют либо напряжением на сопротивлении, либо падением напряжения на сопротивлении.

Положительное направление падения напряжения, указываемое на рисунках стрелкой, совпадает с положительным направлением тока, протекающему по данному сопротивлению.

Для участка цепи, не содержащего ЭДС, связь между током и напряжением указывается законом Ома. Применительно к схеме рис.1.4:

. (1.6)

Рассмотрим участок электрической цепи, содержащей не только сопротивление, но и ЭДС (рис.1.5).

Найдем разность потенциалов (напряжение) между точками “a” и “c” для этих участков. По определению,

Выразим потенциал точки “a” через потенциал точки “c”. При перемещении от точки “c” к точке “b” встречно направлению ЭДС E (рис.1.5а) потенциал точки “b” оказывается ниже (меньше), чем потенциал точки “c” на величину ЭДС E:

При перемещении от “c” к точке “b” согласно направлению ЭДС E (рис.1.5б) потенциал точки “b” оказывается выше (больше), чем потенциал точки “c” на величину ЭДС E:

Так как ток течет от более высокого потенциала к более низкому, в обеих схемах (рис.1.5) потенциал точки “a” выше потенциала точки “b” на величину падения напряжения на сопротивлении R:

Таким образом, для рис.5а:

1.4. Закон Ома для ветви с источниками ЭДС

Для получения закона Ома для ветви с источниками ЭДС (рис. 1.6) воспользуемся вторым законом Кирхгофа, составленным для контура, образованного этой ветвью и напряжением между узлами, к которым она присоединена

При определении тока I положительное направление напряжения U12 необходимо выбрать по току I, а знак у ЭДС +Ei , если ток и ЭДС совпадают по направлению, и Ei , если не совпадают.

Если значение сопротивления резистора не зависит от тока, протекающего через него, то такой резистор называется линейным, а электрическая цепь, состоящая только из таких резисторов, — линейной резистивной. Вольт амперная характеристика (ВАХ) такого элемента представляет собой линейную функцию, проходящую через начало координат.

Источники и потребители тока в транспортных средствах. Стартер

Электрооборудование обеспечивает работу большин­ства систем автомобиля и снабжает током потребите­ли электроэнергии.

К потребителям электрической энергии относятся:

  • система пуска двигателя (стартер);
  • система зажигания (у бензиновых и газовых дви­гателей; описание и работа этой системы рассмотре­ны в главе 2 настоящего издания);
  • система освещения (снаружи машины — фары и фонари, лампы освещения номерного знака, внут­ри — плафоны, лампы, освещающие приборный щи­ток, подкапотное освещение и т.д.);
  • система световой сигнализации (указатели поворо­та, стоп-сигналы, фонари заднего хода);
  • система звуковой сигнализации;
  • контрольно-измерительные приборы (амперметр, указатель температуры охлаждающей жидкости, сигнализатор включения стояночного тормоза и т.д.);
  • дополнительное оборудование (вентилятор, конди­ционер, стеклоочиститель, магнитола, прикуриватель, система обогрева заднего стекла, электростеклоподъ­емники, электронные системы, повышающие безопас­ность эксплуатации транспортного средства, а также многие другие приборы, которые вы можете подклю­чать через гнездо прикуривателя).

Работу всех перечисленных потребителей тока обес­печивают всего два источника электрической энергии: генератор и аккумуляторная батарея

Главный источник электроэнергии — генератор, приводимый в действие двигателем транспортного средства. Он преобразует механическую энергию дви­гателя в электрическую. Вал автомобильного генера­тора через ремень посредством шкива соединяют с вращающимся валом двигателя, и работающий дви­гатель «заставляет» генератор вырабатывать ток. Ге­нератор состоит из элементов, показанных на рисунке

Устройство генератора: 1-корпус генератора; обмотка статора; 3-ротор; 4-ремень; 5-шкив привода генератора; 6-кронштейн крепления; 7-щетки; 8-регулятор напряжения; 9-контактные кольца; 10-вывод «30″ для подключения потребителей; 11- вывод «61″ для питания цепи амперметра и контрольных ламп на щитке приборов; 12-выпрямитель

Автомобильный генератор устанавливают на двига­теле на специальном кронштейне. Надежная работа генератора зависит от степени натяжения ремня привода (регламентируется заводом-изготовителем). Натяжение регулируется перемещением генератора в пазах кронштейна.

При работающем двигателе генератор питает элек­трическим током все потребители, а также подзаря­жает аккумуляторную батарею.

Читать еще:  Что означает l на автоматической коробке передач

Как уже говорилось, генератор связан с коленчатым валом двигателя посредством ременной передачи. Следовательно, чем выше обороты двигателя, тем больше оборотов совершает ротор (вращающаяся часть) генератора. Напряжение, вырабатываемое гене­ратором, напрямую зависит от оборотов его ротора. Автомобильный двигатель, работая на повышенных оборотах, вполне может «заставить» генератор вырабатывать напряжение, превышающее необходимый предел. А это приведет к выходу из строя потребителей и порче электроцепей. Для ограничения выраба­тываемого генератором напряжения и поддержания его в установленных рамках используют регулятор напряжения. Он поддерживает постоян­ное напряжение вырабатываемого генератором тока при переменной частоте вращения коленчатого вала двигателя. Современные автомобили оборудованы ма­логабаритными бесконтактными микроэлектронными регуляторами напряжения, которые либо встроены в генератор и объединены в одном узле со щеткодержателем, либо установлены отдельно в подкапотном пространстве.

Аккумуляторная батарея — источник постоянного тока, предназначенный для пуска двигателя стартером, для питания прочих потребителей при неработающем двигателе.

Аккумуляторная батарея — второй источник электроэнергии. Она превращает химическую энергию в электрическую.

Оба источника энергии обеспечивают также зажига­ние рабочей смеси в цилиндрах бензиновых и газовых двигателей, т.е. работу систем зажигания этих двига­телей.

Источники электроэнергии связаны с потребителя­ми проводами. На автомобилях применяется однопроводная система, при которой положительные полюса источников и потребителей, работающих только на постоянном токе, соединены между собой изолиро­ванными проводами. Отрицательные же полюса со­единяются через металлические части автомашины, называемые «массой». Применение однопроводной си­стемы упрощает схему электрооборудования и позво­ляет существенно сэкономить на проводах.

Большинство электрических цепей защищено плав­кими предохранителями. Перед началом эксплуата­ции своего автомобиля выясните, где расположен блок предохранителей; если имеются предохранители, расположенные вне блока, определите их местонахож­дение. Кроме того, выясните номинал предохраните­лей и имейте их в запасе. Прежде чем заменить пе­регоревший предохранитель, следует отключить «мас­су» от аккумуляторной батареи и выяснить причину выхода его из строя.

Имейте в виду, что на большинстве современных ав­томобилей при отключении аккумуляторной батарей происходит автоматическая блокировка автомагнито­лы. При последующем подключении батареи магнито­ла не будет работать до тех пор, пока вы не введете специальный код. Загляните в руководство по эксплу­атации вашей машины к выясните, так ли это. При покупке автомобиля в автосалоне вам дадут этот код, но хранить его в машине не стоит. Кодирование про­водят для того, чтобы затруднить использование по­хищенной автомобильной аудиотехники. Если вы по­купаете машину «с рук», не забудьте выяснить у прежнего хозяина номер кода магнитолы.

Источники и потребители электроэнергии

В любом современном автомобиле имеется множество электрических устройств. Все они делятся на источники и потребители электрической энергии.

Источник электрической энергии — это устройство, которое вырабатывает электричество из механической, химической или какой-либо другой энергии. В автомобиле источниками электричества являются аккумуляторная батарея и генератор.

Потребители электрической энергии – это любые устройства, которые питаются от электричества – система зажигания, стартер, световые и контрольно-измерительные приборы, стеклоочистители и многое другое.

Электричества, вырабатываемого генератором, как правило, достаточно для обеспечения энергией всех включенных потребителей. Но это происходит только при работающем двигателе, поскольку именно от него генератор получает механическую энергию. А как быть, если нам надо запустить двигатель? Для запуска исправного двигателя необходимо, чтобы его коленчатый вал провернулся на несколько оборотов от внешнего источника.Таким внешним источником в автомобиле является небольшой электродвигатель – стартер.

Мощности исправной аккумуляторной батареи хватает также на то, чтобы при выключенном двигателе в течение ограниченного времени снабжать током потребители небольшой мощности – световые приборы, стеклоочистители и т.п. Однако со временем аккумуляторная батарея разряжается – количество вырабатываемой ею энергии уменьшается и постепенно снижается до нуля. Чтобы этого не происходило, батарею нужно подзаряжать – точно так же, как мы подзаряжаем аккумулятор в мобильном телефоне.

Итак, на исправном автомобиле мы получаем замкнутый круг. Аккумуляторная батарея питает электродвигатель стартера. Вал стартера приводит во вращение коленчатый вал двигателя, который, в свою очередь, заставляет вращаться вал генератора. Генератор вырабатывает электрический ток, часть которого идет на подзарядку аккумуляторной батареи.

Чтобы источники электроэнергии работали долго и эффективно, их надо беречь. Не следует перегружать аккумуляторную батарею, включая слишком много потребителей при остановленном двигателе. Особенно трудным для аккумуляторной батареи является холодное время года, когда для запуска двигателя требуется гораздо больше энергии, чем летом. Поэтому каждую осень рекомендуется очищать батарею от грязи, проверять состояние ее корпуса, уровень и плотность электролита, а также надежность крепления проводов. Генератор и стартер, как и любые другие электродвигатели, больше всего боятся воды, которая может попасть на них при проезде на высокой скорости по большим и глубоким лужам. Кроме того, генератор может выйти из строя из-за неправильного подключения проводов или плохого электрического контакта. Если контакты неплотно соприкасаются друг с другом, начинается искрение, перегрев, и нагрузка на генератор значительно возрастает. Поэтому при эксплуатации автомобиля важно, чтобы все электрические соединения были чистыми, сухими и по возможности защищенными от воды и других внешних воздействий.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector