ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΖΩΗ. Ιατρού Κωνσταντίνος

Transcript

1 ΦΥΛΛΟ ΕΡΓΑΣΙΑΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΙΣΧΥΣ ΤΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΚΑΙ ΣΥΓΧΡΟΝΗ ΖΩΗ Ιατρού Κωνσταντίνος Οµάδα Μέλη οµάδας Ηµεροµηνία / /20 ΜΕΡΟΣ Α Ενεργειακές µετατροπές που πραγµατοποιούνται στις ηλεκτρικές συσκευές. Α.1 Πείραµα (1) ηµιουργήστε (η οµάδα) ένα ηλεκτρικό κύκλωµα συνδέοντας τον ηλεκτρικό κινητήρα µέσω του διακόπτη µε το σύστηµα των µπαταριών. Α.2 Ο καθένας από σας να σχεδιάσει τη σχηµατική αναπαράσταση του κυκλώµατος που κατασκευάσατε.. Α.3. Αφήστε τον ηλεκτρικό κινητήρα να λειτουργήσει για κάποιο χρονικό διάστηµα (2-3 min) εµποδίζοντας τον ελαφρά στην περιστροφή του και ελέγξτε αν θερµάνθηκε ο ηλεκτρικός κινητήρας. Α4. Συζητήστε και περιγράψτε τις ενεργειακές µετατροπές που συµβαίνουν κατά τη διάρκεια της λειτουργίας του κινητήρα, συντάσσοντας σχετική παράγραφο. Α.5. Σκεφτείτε µια άλλη ηλεκτρική συσκευή και συζητήστε τις ενεργειακές µετατροπές που συµβαίνουν κατά τη διάρκεια της λειτουργίας της, σηµειώνοντας τα συµπεράσµατά σας. Ολοµέλεια Α.6. Η κάθε οµάδα αναφέρει τη συσκευή που επέλεξε και τις ενεργειακές µετατροπές που συµβαίνουν κατά τη λειτουργία της. Α.7. Συµπεράσµατα Μετά από τη συζήτηση καταλήγουµε στο παρακάτω συµπέρασµα: (συµπληρώστε τις λέξεις που λείπουν) Γενικό Συµπέρασµα Το ηλεκτρικό. όταν διαρρέει οποιαδήποτε ή µηχανή µεταφέρει σ αυτή η οποία µετατρέπεται σε κάποιας άλλης.

2 ΜΕΡΟΣ Β Ενέργεια που µετατρέπει µια ηλεκτρική συσκευή Β.1. Εικονικό πείραµα - Προσοµοίωση Ανοίξτε στα notebook την προσοµοίωση PHET Interactive Simulations/ Circuit Construction Kit (DC Only) Εργαστείτε ανά δύο και δηµιουργείστε ένα κύκλωµα που να περιλαµβάνει έναν ηλεκτρικό λαµπτήρα, µία µπαταρία, έναν διακόπτη και αγωγούς έτσι ώστε κλείνοντας τον διακόπτη ο λαµπτήρας να λειτουργεί. Β.2. Προσθέστε στο κύκλωµα ένα βολτόµετρο που να µετρά την τάση στα άκρα του λαµπτήρα και ένα αµπερόµετρο που να µετρά την ένταση του ρεύµατος που διαρρέει το λαµπτήρα. Β.3. Σχεδιάστε τη σχηµατική αναπαράσταση του κυκλώµατος που κατασκευάσατε.. Β.4. Σηµειώστε τις ενδείξεις των οργάνων: Ένδειξη Βολτοµέτρου:.. Ένδειξη Αµπεροµέτρου:... Ενέργεια που µετατρέπει µια ηλεκτρική συσκευή Η ενέργεια που µεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύµα και δαπανάται σε µια ηλεκτρική συσκευή είναι ανάλογη: της διαφοράς δυναµικού (V) που εφαρµόζεται στα άκρα (πόλους) της συσκευής, της έντασης (Ι) του ηλεκτρικού ρεύµατος που τη διαρρέει και του χρόνου λειτουργίας της (t) E = V.I.t Μονάδα ενέργειας του ηλεκτρικού ρεύµατος όπως και κάθε µορφής ενέργειας στο ιεθνές Σύστηµα (S.I.) είναι το 1Joule. Με βάση τον τύπο υπολογισµού της ηλεκτρικής ενέργειας που µεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύµα µπορούµε να πούµε ότι: Ηλεκτρικό ρεύµα έντασης 1 Α µεταφέρει σε µία ηλεκτρική συσκευή ενέργεια ίση µε ένα Joule όταν τη διαρρέει επί 1sec και η τάση που εφαρµόζεται στα άκρα της είναι 1 Volt: 1Joule = 1Volt.1Amper.1sec B.5. Με βάση τoν παραπάνω ορισµό και τις ενδείξεις των οργάνων της προσοµοίωσης που πραγµατοποιήσατε, συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα υπολογίζοντας την ενέργεια που δαπανά ο λαµπτήρας σε χρόνο 2min. Τάση στα άκρα του λαµπτήρα Ένταση ηλεκτρικού ρεύµατος που διαρρέει το λαµπτήρα V = I = t = Χρόνος λειτουργίας Ενέργεια που κατανάλωσε ο λαµπτήρας E = V.I..t =..

3 ΜΕΡΟΣ Γ Υπολογισµός της Ενέργειας που καταναλώνει µια ηλεκτρική συσκευή µε βάση τα χαρακτηριστικά λειτουργίας της συσκευής. Υπολογισµός Ενέργειας που καταναλώνει η συσκευή αν είναι γνωστή η ισχύς που δαπανά Από τον ορισµό της ισχύος που µάθαµε στη Β Γυµνασίου Eηλεκτρ P t E P. t ηλεκτρ = (1) επιλύνοντας ως προς την Ενέργεια (Ε) προκύπτει ηλεκτρ = (2) ηλεκτρ Υπενθυµίζουµε ότι µονάδα ισχύος στο S.I. είναι το 1 Watt = 1 Joule sec Χαρακτηριστικά λειτουργίας µιας ηλεκτρικής συσκευής: Σε κάθε ηλεκτρική συσκευή αναγράφονται δύο χαρακτηριστικά: 1) Η Τάση λειτουργίας της συσκευής, που είναι η τάση µε την οποία λειτουργεί κανονικά η συσκευή (λειτουργώντας µε µεγαλύτερη τάση, η συσκευή κινδυνεύει να καταστραφεί) και 2) Η ισχύς που δαπανά η συσκευή όταν λειτουργεί µε την τάση λειτουργίας. Γ.1. Γνωρίζοντας την αναγραφόµενη ισχύ της συσκευής και το χρόνο λειτουργίας της µπορούµε να υπολογίσουµε την ενέργεια που καταναλώνει η συσκευή. οκιµάστε να χρησιµοποιήστε τη σχέση (2) E = P. t ηλεκτρ ηλεκτρ και υπολογίστε πόση ενέργεια δαπανά µια λάµπα πυρακτώσεως µέσα σε χρόνο α) t 1 = 1sec και β) t 2 = 1h (µία ώρα) Γ.2. Μεγάλες µονάδες Ενέργειας και Ισχύος Στη περίπτωση που η ηλεκτρική συσκευή λειτουργεί για πολλές ώρες και η ισχύς λειτουργίας της είναι µεγάλη προκύπτουν µεγάλοι αριθµοί. Το πρόβληµα των µεγάλων αριθµών που προκύπτουν µπορούµε να το λύσουµε χρησιµοποιώντας µεγαλύτερες µονάδες ισχύος και ενέργειας. Μεγάλες µονάδες Ισχύος Ενέργειας Κιλοβάτ 1ΚW = 1000W Βατώρα 1 Wh = 3600Joule Κιλοβατώρα 1KWh = 1KW.1h = Joule Προσπαθήστε τώρα να υπολογίστε σε κιλοβατώρες την ενέργεια που καταναλώνουν αν λειτουργούν για 10 ώρες οι παρακάτω συσκευές: Α) Λαµπτήρας Πυρακτώσεως ισχύος 100W Β) Ένας θερµοσίφωνας ισχύος 3KW

4 Γ.3. O Λογαριασµός της ΕΗ Βλέποντας τον παρακάτω λογαριασµό της ΕΗ συζητήστε και προσπαθήστε να βρείτε τι ακριβώς µας χρεώνει η ΕΗ και πόσο µας το κοστολογεί. Τελικά τι µας χρεώνει η ΕΗ ενέργεια ή ισχύ; Πόσο µας χρεώνει τη 1 KWh; ΜΕΡΟΣ Περιβαλλοντικά Προβλήµατα που δηµιουργούνται από την παραγωγή και την κατανάλωση της ηλεκτρικής ενέργειας.1. Παρατηρήστε τις παρακάτω εικόνες: Συζητήστε µε τα άλλα µέλη της οµάδας πως παράγεται η ηλεκτρική ενέργεια στις παρακάτω περιπτώσεις και καταγράψτε για να τα ανακοινώστε στη συνέχεια στην ολοµέλεια τα περιβαλλοντικά προβλήµατα που παρουσιάζονται σε κάθε µια περίπτωση, καθώς και ποια από τις παρακάτω µεθόδους παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας νοµίζεται ότι υπερτερεί.

5 ΑΗΣ Αγ. ηµητρίου Κοζάνης µε πέντε λιγνητικές µονάδες συνολικής ισχύος 1.595MW Επιφανειακό Λιγνιτωρυχείο στην Πτολεµαίδα

6 Aspecto_central_solar_PS10.jpg PS10 ηλιακή µονάδα - Alvarado - Badajoz - Sanlúcar la Mayor - Σεβίλλη Ισπανία Στη Σεβίλη της Ισπανίας κατασκευάστηκε το πρώτο στον κόσµο ηλιοθερµικό πάρκο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας µε ηλιακό πύργο. Το PS10 είναι ισχύος 11MW και παράγει αρκετή ενέργεια για την ηλεκτροδότηση κατοικιών. Οταν ολοκληρωθεί το πάρκο στα επόµενα χρόνια, µε την προσθήκη συνολικά 9 πύργων, θα µπορεί να ηλεκτροδοτεί περίπου νοικοκυριά. Ανεµογεννήτριες Adelino_Oliveira

7

8 ΜΕΡΟΣ Ε Εργασίες µε περιβαλλοντικές διαστάσεις Ποιες είναι οι Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας και ποια η σηµασία τους. Η οµάδα σας να πραγµατοποιήσει έρευνα στο διαδίκτυο και στη συνέχεια στην ολοµέλεια να συζητήστε τα παρακάτω θέµατα: Ε.1. Ποια είναι τα είδη των ανανεώσιµων πηγών ενέργειας; Ε.2. Ποια τα Πλεονεκτήµατα και τα Μειονεκτήµατα µεταξύ συµβατικών πηγών και ανανεώσιµων πηγών ενέργειας; Συµπληρώστε τον παρακάτω πίνακα Είδος ενεργειακής πηγής Πλεονεκτήµατα Μειονεκτήµατα Υδροηλεκτρικό εργοστάσιο Θερµοηλεκτρικό εργοστάσιο Ανεµογεννήτριες Φωτοβολταϊκά Γεωθερµία Ε.3 Βρείτε φωτογραφίες υψηλής ποιότητας και υψηλής αισθητικής µε εγκαταστάσεις ανανεώσιµων πηγών ενέργειας στο διαδίκτιο µε στόχο να τις εκτυπώστε και να διακοσµήστε τη τάξη σας ή σχεδιάστε µια αφίσα στον ηλεκτρονικό σας υπολογιστή ή δηµιουργήστε ένα κολάζ µε θέµα τις ανανεώσιµες πηγές ενέργειας. Για αναζήτηση σχετικού υποστηρικτικού υλικού µπορείτε να αντέξτε στις παρακάτω διαδικτυακές πηγές: Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια Ήπιες µορφές ενέργειας (ή ανανεώσιµες πηγές ενέργειας (ΑΠΕ), Physics 4u Η φυσική στο διαδίκτυο Ανανεώσιµες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) Η σηµασία της Εξοικονόµησης Ενέργειας. Η οµάδα σας να πραγµατοποιήσει Έρευνα στο διαδίκτυο και στη συνέχεια στην ολοµέλεια να συζητήστε τα παρακάτω θέµατα: Ε.4. Τι είναι το φαινόµενο του θερµοκηπίου; Ε.5. Πως συνδέεται η κατανάλωση ενέργειας µε το φαινόµενο του θερµοκηπίου; Ε.6. Αναζητήστε τρόπους µείωσης της ενεργειακής κατανάλωσης. Για αναζήτηση σχετικού υποστηρικτικού υλικού µπορείτε να αντέξτε στις παρακάτω διαδικτυακές πηγές: Κλιµατική Αλλαγή - Η αντιµετώπιση της κλιµατικής αλλαγής - Η ΕΕ στην πρωτοπορία ΕΥΡΩΠΑΪΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΟΣ Εξοικονόµηση Ενέργειας ΚΑΠΕ ΚΕΝΤΡΟ ΑΝΑΝΕΩΣΙΜΩΝ ΠΗΓΩΝ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ωδεκάλογος του µαθητή για την Εξοικονόµηση Ενέργειας και ΕΘΝΙΚΟ ΚΕΝΤΡΟ ΕΡΕΥΝΑΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ & ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΤΕΡΕΩΝ ΚΑΥΣΙΜΩΝ Προτάσεις εξοικονόµησης ενέργειας Εργαλεία Υπολογισµού Ενεργειακής Κατανάλωσης Υπολογισµός ατοµικών εκποµπών CO2 Υπολογισµός οικολογικού αποτυπώµατος

9 ΦΥΛΛΟ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗΣ 220V Λαµπτήρας πυρακτώσεως Λαµπτήρας οικονοµίας Α. Υποθέστε ότι οι δύο παραπάνω λαµπτήρες (αριστερά λαµπτήρας πυρακτώσεως και δεξιά λαµπτήρας οικονοµίας ισοδύναµης φωτεινότητας) λειτουργούν κάθε µέρα για 10 ώρες και επί ένα έτος. Α.1. Υπολογίστε πόση ενέργεια δαπανά ο κάθε λαµπτήρας σε KWh στη διάρκεια του έτους... Α.2. Με βάση τον λογαριασµό της ΕΗ που φαίνεται στο τέλος να υπολογιστεί πόσο κοστίζει η ετήσια λειτουργία του κάθε λαµπτήρα. Ποιο το ετήσιο οικονοµικό όφελος. Α.3. Χρησιµοποίησε τον παρακάτω πίνακα και υπολόγισε τη ποσότητα εκποµπών CO 2 στην περίπτωση που οι δύο λαµπτήρες τροφοδοτούνται µε ενέργεια που παράγεται: i) Από εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής που καίνε άνθρακα (λιγνίτη) Ατµοηλεκτρικούς Σταθµούς (ΑΗΣ) όπως συµβαίνει στη χώρα µας και ii) Μέσω ανεµογεννητριών από την ανανεώσιµη πηγή ενέργειας του ανέµου, µιας και η χώρα µας είναι πλούσια σε αιολικό δυναµικό. Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από Εκποµπές CO 2 ανά παραγόµενη kwh Υδροηλεκτρική ενέργεια 5g Πυρηνική ενέργεια 8g Αιολική ενέργεια 11-14g Φωτοβολταϊκή ενέργεια 60g Φυσικό αέριο 0,4 0,6 kg Πετρέλαιο 0,9 kg Άνθρακας 1,07 kg

10 Ποιο το ετήσιο περιβαλλοντικό όφελος σε εκποµπές CO 2 Β. ραστηριότητες 1. Παρουσιάστε τα αποτελέσµατα των υπολογισµών σας στις προηγούµενες δραστηριότητες στην ολοµέλεια. 2. Συζητήστε στην οµάδα σας αν θεωρείται ικανοποιητικούς τους κύριους στόχους που τέθηκαν κατά τη διδασκαλία της ενότητας στο σχολείο και συντάξτε σχετική παράγραφο µε τα πιθανά σας σχόλια. 3. Παρουσιάστε στην ολοµέλεια την παράγραφό σας.