46
• Ekskurzija v ICJT

Ekskurzija v ICJT

  • Upload
    eyad

  • View
    76

  • Download
    0

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Ekskurzija v ICJT. Poskusi. Privlak balona na steni (lasje, papir, vodni curek). Odboj dveh balonov. Mobitel v kovinski škatli (Faradayeva kletka). Baterija iz NaCl + Cu + ZN žene uro. Galvanizacija (modra galica). Vrste virov napetosti. ELEKTRIKA. Stane Arh APRIL 2012 - PowerPoint PPT Presentation

Citation preview

Page 1: Ekskurzija v ICJT

• Ekskurzija v ICJT

Page 2: Ekskurzija v ICJT

Poskusi

• Privlak balona na steni (lasje, papir, vodni curek).

• Odboj dveh balonov.• Mobitel v kovinski škatli (Faradayeva kletka).• Baterija iz NaCl + Cu + ZN žene uro.• Galvanizacija (modra galica).• Vrste virov napetosti

Page 3: Ekskurzija v ICJT

ELEKTRIKAStane Arh

APRIL 2012

»Operacijo delno financira Evropska unija iz Evropskega socialnega sklada ter Ministrstvo za izobraževanje, znanost, kulturo in šport. Operacija se izvaja v okviru Operativnega programa razvoja človeških virov za obdobje 2007–2013, razvojne prioritete: Razvoj človeških virov in vseživljenjskega učenja; prednostne usmeritve: Izboljšanje usposobljenosti posameznika za delo in življenje v družbi temelječi na znanju.«

Page 4: Ekskurzija v ICJT

Elektrika

• Elektrika me je stresla - električni naboj• Izklopi elektriko - električna napetost• Zmanjkalo je elektrike - električni tok• Elektrika se je podražila - električna energija

• Izvor besede: Wiliam Gilbert (16 stol.) elektron (grško) = jantar

Page 5: Ekskurzija v ICJT

Zgodovina• 600 let pr.n.š. – Tales iz Mileta (drgnjenje jantarja).• 1600 W. Gilbert – razlika privlaka med magneti in

jantarjam.• 1660 von Guericke – elektrostatični generator• 1729 du Fay – prevodniki in izolatorji• 1752 Benjamin Franklin – izumil strelovod• 1800 Aleksander Volta – izumil baterijo • 1826 André-Marie Ampère - elektromagnetizem• 1831 Michael Faraday – izumil elektromotor

Page 6: Ekskurzija v ICJT

Zgodovina• 1876 Aleksander Graham Bell - telefon• 1879 Thomas Alva Edison – uporabna žarnica.• 1882 Nikola Tesla – večfazni indukcijski elektromotor.• 1895 – generator izmenične napetosti (Niagara). • Tekma med enosmernim in izmeničnim tokom.

Usmrtitve živali z električnim stolom. • 1895 Wilhelm Conrad Röntgen – X- žarki• 1893 Nikola Tesla – radio• 1926 John Logie Baird – televizija• 1883 prva elektrarna v Sloveniji-parni stroj

Page 8: Ekskurzija v ICJT

Električni naboj (e)

• Pozitivni • Negativni• Privlak in odboj• Ločimo ju z:– Drgnjenjem (trenjem) – Influenco– S svetlobo (ionizacija)– Magnetno indukcijo– Kemijski potencijal

Page 9: Ekskurzija v ICJT

Električni naboj

• Pozitivni – anioni• Negativni – kationi in elektroni• Privlak - raznoimenski naboj • Ločimo ju z:– Drgnjenjem (trenjem) – avto, tla, strela, sprijete folije, – Influenco – strela, privlak papirja, vodnega curka.– S svetlobo (ionizacija) – fotocelica, srebrov bromid.– Magnetno indukcijo – električni generatorji– Kemijski potencial - Voltov člen, akumulatorji

Page 10: Ekskurzija v ICJT

Nastanek strelehttp://en.wikipedia.org/wiki/Lightning

• 100 strel vsako sekundo. Čas trajanja okoli 0,1 ms.• Dolžina do 7 km, debelina do 2,5 cm. • Napetost do 100 MV, električni tok preko 30 000 A,

moč do 1 TW (1000 jedrskih elektrarn), energija do 100 GJ (30 kWh).

• Slika iz: http://www.kvarkadabra.net/index.html?/pojavi/teksti/strela.htm

Page 11: Ekskurzija v ICJT

• Zemlja ima negativni naboj 106 As.• Zaradi influence, je spodnji del kapljice pozitivno

naelektren in privlači negativni naboj (prašne delce). Pozitivni naboj dvigne zračni tok proti vrhu oblaka, ker se ne more lepiti na kapljice zaradi hitrosti.

• Zemlja privlači neg. naboj, ker ga je več, kot na njeni površini. Elektroni dobijo dovolj energije za ionizacijo molekul zraka.

• Plaz elektronov ima hitrost okoli 50 000 km/s in pušča prevodno sled. Po 50 m se plaz ustavi, a nastane novi. Dobimo stopničasti vodnik.

• Ko se sled dodakne tal, elektroni dobe velike hitrosti in molekule zraka se pri trku močno segrejejo. Zažarijo. (T = 30000oC). Posledica hitrega razpenjanja zraka je grom.

Page 12: Ekskurzija v ICJT

Nastanek strele

Page 13: Ekskurzija v ICJT

Udar strele• http://

www.youtube.com/watch?v=RLWIBrweSU8&feature=related – počasen posnetek strele (celoten)

• http://www.youtube.com/watch?NR=1&feature=endscreen&v=CjZnwp6X1_s – strela v drevo (celoten)

• http://www.youtube.com/watch?v=Vl09V6LYdUE&feature=related – pogled iz satelita (samo 1,2 minute)

Page 14: Ekskurzija v ICJT

Električna napetost (U) in tok (I)

• Električna napetost nastane med pozitivnimi in negativnimi električnimi naboji. Enota je volt.

• Zaradi električne napetosti steče po vodniku električni tok. Električni tok je usmerjeno gibanje naelekrenih delcev. Enota je amper.

• Viri napetosti:– Enosmerne: voltov člen, baterija, akumulator,

fotocelica.– Izmenične: generator, dinamo.

Page 15: Ekskurzija v ICJT

Električna moč (P) in delo (A)

• P = U . I (enota je wat)• A = P . T (enota je joul, 1kWh = 3 600 000

J)• Moč strojev:Pralni stroj (2200 W), sušilni stroj (2500 W), 100 litrski

bojler (1500 W), hladilnik (100 W), infra pečica (1250 W), likalnik (1000 W), klimatizacijska naprava (5 kW ali več), fen (500 W), televizor (100 W), varčna sijalica (23 W), zobna prha (24 W), radio (5 W).

Page 16: Ekskurzija v ICJT

Električna energija

• V elektrarnah pretvarjamo mehansko, kemijsko, toplotno ali jedrsko energijo v električno.

• Osnovni princip je vedno isti. S primarno energijo poganjamo rotor generatorja. Inducirana napetost poganja električni tok po žicah.

Page 17: Ekskurzija v ICJT

Električno omrežje

• Kako so vezane elektrarne med seboj?• Vzporedno• Zaporedno• Kako so vezane celice pri bateriji?• Kako so vezane žarnice pri javni razsvetljavi?

Page 18: Ekskurzija v ICJT

Katere vrste elektrarn ločimo?

Page 19: Ekskurzija v ICJT

Katere vrste elektrarn ločimo?

Katere vrste elektrarn ločimo?•Hidroelektrarne (pretočne, akumulacijske in pretočne)•Termoelektrarne (trda goriva, tekoča g., plinska g., jedrska g.)•Alternativne (sončne, vetrne, geotermalne, bibavične, na morske valove, ...)

Page 20: Ekskurzija v ICJT

Proizvodnja električne energijehttp://www.world-nuclear.org/info/inf01.html

Page 21: Ekskurzija v ICJT

Električni generatorhttp://www.instalater.si/clanek/150/Elektricni-generator

Page 22: Ekskurzija v ICJT

Vodna turbinahttp://delo-energija.wikispaces.com/5.+2+Energijske+pretvorbe-slike

Page 23: Ekskurzija v ICJT

Termoelektrarna

• 1kg premoga za 1 kWh / 30 % pepela

Page 24: Ekskurzija v ICJT

Princip termoelektrarnehttp://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_power_station

• Izkoristek je največ do 48 % (Carnot )

• Odpadna hladilna voda gre v reko ali za ogrevanje

• Problem: veliko CO2

• Hladilni stolpi namesto rek• T = 600o C (30 000 kPa) ->

30o C (5 kPa)

• A hladilna

Page 25: Ekskurzija v ICJT

Shema delovanja TEhttp://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_power_station

Page 26: Ekskurzija v ICJT

Parna turbinahttp://en.wikipedia.org/wiki/Turbine

Page 27: Ekskurzija v ICJT

Parna turbinahttp://ro.zrsss.si/~puncer/elektrika/elektrar.html

Page 28: Ekskurzija v ICJT

Parna turbinahttp://en.wikipedia.org/wiki/Turbine

Page 29: Ekskurzija v ICJT

TE Šoštanj

Page 30: Ekskurzija v ICJT

Sončne elektrarne

• http://www.soncna-elektrarna.net/

• Osončenost vsaj 7 ur• Obrnjene proti jugu• Naklon: poleti 25,

pozimi 75 • Cena investicije: 1 EUR za 1 W

Page 31: Ekskurzija v ICJT

Povprečno trajanje sončnega obsevanjahttp://topsol.si/soncne_elektrarne/postavitev_soncne_elektrarne/

Page 32: Ekskurzija v ICJT

Sončna celicahttp://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell

• Dimenzije 1 dm2

• U = 0,5 V, P = 1,5 W• Izkoristek Si celic:– Monokristalne, 25 %– Polikristalne, 20 %– Amorfne, 6 – 8 %, poceni,

hitro se starajo

• Panel: 12 V, 200 W

Page 33: Ekskurzija v ICJT

Vetrna elektrarna

• Moč od 150 kW do 1,5 MW• Hitrost vetra: 6 – 8 m/s• Stalen veter• Menjalnik hitrosti• Lokacije: greben, ravnina ali

morje.• Izkoristek 20 – 30 % vetrne

energije• Moteč hrup in videz

Page 34: Ekskurzija v ICJT

Vetrna elektrarnahttp://www.erevija.com/clanek/1198/Vetrna-energija

Page 35: Ekskurzija v ICJT

Obnovljiva energija

• Elektrarna na bibavico • Geotermalna elektrarna

Page 36: Ekskurzija v ICJT

Proizvodnja električne energije v svetuhttp://www.world-nuclear.org/info/inf01.html

Page 37: Ekskurzija v ICJT

Viri električne energije v Sloveniji

• http://www.nek.si/sl/elektricna_energija/viri/viri_elektricne_energije_v_sloveniji/

Page 38: Ekskurzija v ICJT

Moč elektrarn

• NEK – 696 GW• TE Šoštanj – 695 GW• TE Brestanica – 312 GW• HE Zlatoličje – 141 GW• HE Mavčice – 38 GW• HE Moste – 22 GW

Page 39: Ekskurzija v ICJT

Delež proizvodnje elektr. energije http://www.agen-rs.si/sl/default.asp

Vrsta proizvodnje Proizvodnja (GWh) Delež

Proizvodnja – 50 % NEK

(GWh)

Delež(%)

Jedrska elektrarna 5.460 35,2 % 2.730 21,3 %Termoelektrarne 4.409 28,4 % 4.409 34,5 %Hidroelektrarne 4.375 28,2 % 4.375 34,2 %Druge elektrarne na prenosnem omrežju 504 3,2 % 504 3,9 %Elektrarne na distribucijskem omrežju 775 5,0 % 775 6,1 %Skupaj 15.532 100,0 % 12.793 100,0 %

Deleži različnih vrst proizvodnje električne energije v Sloveniji

Page 40: Ekskurzija v ICJT

Poraba električne energije v Sloveniji

Page 41: Ekskurzija v ICJT

Kemijski izvori napetostihttp://eoet1.tsckr.si/plus/eOet1_07_02_02-2.html

• Kemijski potencial • Voltov člen• Težava: vodik na anodi.

Rešitev: depolarizator

Page 42: Ekskurzija v ICJT

Cink ogljikov členhttp://eoet1.tsckr.si/plus/eOet1_07_02_02_01-2.html

• Zinkova posoda, ogljena paličica, salmiak, kot elektrolit in rjavi manganovec

• U = 1,5 V• Poceni, prenese

preobremenitve

Page 43: Ekskurzija v ICJT

Alkalni element

• Manganov oksid je hkrati poz. elektroda in depolarizator. Elektrolit je kalijev lug. Negativna elektroda je zinkov prah in elektrolit.

• Je dražja, 3 x večja kapaciteta , ne pušča, daljši čas shranjevanja.

Page 44: Ekskurzija v ICJT

Litijeva baterija• U = 1,5 – 3,7 V• Veliko tipov. Običajno je

litijeva anoda in manganov dioksid, kot katoda. Elektroliti so različni.

• Dolga življenska doba (15 let).

• Omogočajo velik tok• Pogosto v obliki gumba

• Litij (+), separator, MmO2(-), kovinska mrežica (kolektor toka), plastični izolator, kovinski pokrov .

Page 45: Ekskurzija v ICJT

Akumulatorhttp://en.wikipedia.org/wiki/Rechargeable_battery

• Se polnijo. Pri polnjenju se + material oksidira (oddaja elektrone), - pa se reducira.

• U = 2 V (Pb in solna kislina)• Svinčeni, Ni-Cd, Ni-metal

hidrid, Li-ion, Li-ion polimer).

• Vsestranska uporaba.

Page 46: Ekskurzija v ICJT

HVALA ZA POZORNOST!