Сделай Сам Свою Работу на 5

Явление электромагнитной индукции.

Модель флюгерного оконного генератора для вырабатывания электрического тока

 

 

Выполнил: Лазовский Иван,

ученик 8 «А» класса (КШО)

 

 

Научный руководитель:

Павлова А.А.,

учитель физики, к.г.-м.н.

 


г. Москва, 2016 г.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

Введение……………………………………………………………………...…..3

ГЛАВА 1. Физические явления, лежащие в

основе работы флюгерного оконного генератора.

1.1.Явление электромагнитной индукции……………………….……...5
1.2.Магнитный поток…………………………………………………….7
1.3.Индуктивность……………………………………………… ……...8

1.4. Конвекционные потоки воздуха……………………………….……9

ГЛАВА 2. Экспериментальная часть

2.1 Модель флюгерного оконного генератора………………………….11

2.2. Популяризация альтернативной энергетики……………...……….14

Выводы…………………………………………………………………………..16

Список литературы……………………………………………………...……...17

 

 

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследования.

В современное время проблема энергетики самая важная. А в нынешней неблагополучной экономической ситуации в стране нужно сберегать энергоресурсы. Альтернативная энергетика уже становится все более популярной в использовании, но пока не выходит на промышленные масштабы из-за невысоких мощностей и нестабильности работы внешних источников энергии (фотоэлементы зависят от солнечного излучения, ветрогенераторы – от работы ветра и т.п.). Если каждый человек начнет использовать подручные предметы для вырабатывания электричества, то все вместе мы сократим расходы на энергию и, кроме этого, не нарушим экологию Земли. В своей работе мы хотим показать, что для работы альтернативных источников энергии не нужно каких-то сложных приборов, а зная самые простые законы физики, известные со школьного курса, и имея немного подручных материалов, можно легко добиться желаемого результата по вырабатыванию электричества в домашних условиях. Поэтому

Целью работы является популяризация альтернативной энергетики на примере модели флюгерного оконного генератора для вырабатывания электричества.



Задачи исследования:

1) Изучить литературные данные по заданной проблеме, в том числе физические явления и законы, лежащие в основе вырабатывания электрического тока;

2) Смоделировать конструкцию оконного флюгерного генератора;

3) Сконструировать модель оконного флюгерного генератора и провести ее испытания;

4) Рассказать в школе об альтернативной энергетике и показать пример работы флюгерного оконного генератора.

Объект исследования – модель флюгерного оконного генератора для вырабатывания электрического тока.

Предмет исследования – популяризация альтернативной энергетики.

Гипотеза исследования. Известно, что все гениальное – просто. Мы предполагаем, что есть очень простые способы и приспособления для вырабатывания электричества и надо проявить немного фантазии и знать элементарные законы и явления из курса физики за 7-9 класс, чтобы сконструировать рабочую модель.

Продукт исследования. Мы сконструировали модель оконного флюгерного генератора для вырабатывания электричества и продемонстрировали ее в школе среди учеников, рассказав о принципах работы альтернативной энергетики.

 

 

ГЛАВА 1. Физические явления, лежащие в основе работы флюгерного оконного генератора.

Явление электромагнитной индукции.

Как известно, явление электромагнитной индукции открыто почти два столетия назад, а мы до сих пор пользуемся результатом этого гениального открытия.

В 1831 году Майкл Фарадей (рис. 1) обнаружил, что при изменении магнитного поля в катушке из проводника возникает электрический ток. Это явление назвали электромагнитной индукцией. Электрический ток, возникающий в результате электромагнитной индукции, назвали индукционным током.
Опыты показали (рис. 2), что индукционный ток в катушке можно получить различными способами: можно вдвигать магнит

Рис. 1. Майкл Фарадей.

в катушку или выдвигать его из катушки, можно надевать катушку на магнит или снимать её с магнита.
Индукционный ток может возникать и при отсутствии какого-либо механического движения. Достаточно поместить две катушки рядом и одну из них соединить с источником тока. Если магнитное поле тока первой катушки пронизывает вторую катушку перпендикулярно плоскостям её витков, то при любых изменениях тока в первой катушке возникает индукционный ток во второй катушке.

Рис. 2. Опыт, демонстрирующий электромагнитную индукцию.

 

Появление индукционного тока в замкнутой электрической цепи катушки при любых изменениях магнитного поля означает, что при изменениях магнитного поля внутри катушки на электрические заряды в проводе действуют силы неэлектростатической природы, так как работа электростатических сил по любому замкнутому контуру равна нулю. Работу этих сторонних сил характеризуют электродвижущей силой индукции (ЭДС).
То есть нужно учитывать всего 2 фактора для возникновения электромагнитной индукции:

1) Магнит, который будет двигаться вокруг замкнутого контура.

2) Проводящий замкнутый контур.

 

 

Магнитный поток

Произведение модуля индукции В магнитного поля на площадь S поверхности, перпендикулярной вектору Виндукции, называется магнитным потоком. Магнитный поток обозначается буквой Ф. Единица магнитного потока в Международной системе называется вебер (Вб).
Поток 1 вебер создаёт однородное магнитное поле с магнитной индукцией 1 тесла через поверхность площадью 1 квадратный метр, расположенную перпендикулярно вектору В индукции:


Ф=BS
1Вб=1Тлх1м2

 

Индуктивность

Экспериментально установлено, что индукция магнитного поля в каждой точке пространства вокруг проводника с током пропорциональна силе тока в нём. Отсюда следует, что магнитный поток через контур прямо пропорционален силе тока в проводнике:
Ф=LI

Коэффициент пропорциональности L между силой тока I и магнитным потоком Ф через контур называется индуктивностью контура. Индуктивность зависит от площади, охватываемой контуром, формы контура, свойств среды, в которой находиться контур. Единица индуктивности в Международной системе называется генри (Гн).

L=Ф/I
1Гн=1Вб/1А

 


1.4.Конвекционные потоки воздуха.

Другое явление, лежащее в основе модели флюгерного оконного генератора – тепловые явления (конвекция).

Нагретое вещество под действием Архимедовой силы FАрх=рgVт, (где р- это плотность жидкости, g- это ускорение свободного падения и Vт- это объём тела), перемещается относительно менее нагретого вещества в направлении, противоположном направлению силы тяжести.

Наша школа находится в новом районе Москвы и здесь строится много высокоэтажного жилья (рис. 3).

 

Рис. 3. Высокоэтажное строительство в пос. Коммунарка.

 

В каждой квартире есть отопительная система – и благодаря конвекции (рис. 4) (переноса тепла струями жидкости или воздуха, где более тяжелые холодные слои воздуха стремятся вниз, а легкие теплые – на вверх) – создаются постоянные ветра, которые дуют в районе (рис. 5). Таким образом, создается благоприятная среда для работы флюгера.

Рис. 4. Конвекция в квартире.

Рис. 5. Направление ветров в районе новостроек.

 

Выводы к главе 1. Благодаря конвекции, которая создает ветра в новых районах Москвы, использование флюгера, как подвижной части генератора – будет актуальным. А за основу явления вырабатывания электрического тока воспользуемся гениальным открытием электромагнитной индукции.

 

 


Глава 2. Экспериментальная часть
.

2.1 Модель флюгерного оконного генератора

За основу замкнутого проводящего контура мы выбрали оконную раму (окна квартиры) (рис. 6), на которую будет намотана медная проволка (проводник) (рис. 7).

Рис. 6. Оконная рамка.

Рис. 7. Медная проволка вокруг

 

По контуру рамы расположим магнитные флюгеры, которые будут приводиться в движение постоянно дующими ветрами. И благодаря явлению электромагнитной индукции в раме будет генерироваться ток, который затем можно использовать для мелких нужд (рис. 8).

Рис. 8. Флюгерный оконный генератор.

 


2.2. Популяризация альтернативной энергетики.

Альтернативная энергетика начинает становиться все более популярной в мире, особенно в таких развитых странах как Германия, Австралия и др. В России есть много удачных факторов, благодаря которым можно использовать этот вид энергетики повсеместно, но население пока мало знает о ней. Если начать рассказывать об альтернативной энергетики детям, и показывать принципы работы простых генераторов, то можно воспитать поколение талантливых инженеров и людей, которые будут сберегать энергоресурсы простыми способами, используя знания со школьной скамьи.

Перед выступлением о принципах работы альтернативной энергетики мы провели анкетирование у ребят. В опросе участвовало около 100 учеников 8 и 9 классов нашей школы.

Вопросы.

1. Вы знаете, что такое альтернативная энергетика?

Да – 14 %, нет – 86 %

2. Как вы думаете – чтобы создать генератор по вырабатыванию электрического тока, вам хватит школьных знаний по физике за 7,8 и 9 классы?

Да – 11 %, нет – 89 %

3. Много ли (больше двух) нужно технических приспособлений и элементов, чтобы создать генератор по вырабатыванию электрического тока? Да – 24 %, нет – 76 %

Таким образом, только малая часть ребят имеет представление об альтернативной энергетике и принципах ее работы. После выступления о принципе работы флюгерного оконного генератора у ребят появился интерес к этой проблеме, и было предложено собрать дома свои генераторы.


Выводы.

Мы изучили явления, лежащие в основе работы модели флюгерного оконного генератора. Оказывается, нас окружает множество явлений, которые мы можем использовать на наше жизнеобеспечение и не обязательно они должны быть технически сложными. Мы сконструировали и проверили работу нашей модели флюгерного оконного генератора, результаты оказались положительными. Также в школе мы показали и рассказали принципы работы нашей модели и о других альтернативных источниках энергии. Большинство ребят до этого не предполагали, что сконструировать модель по вырабатыванию электричества не составит у них труда, сложных законов физики и каких-то сложных технических расчетов.

 

Список литературы

1. Перышкин А.В. Физика 7, 8, 9 класс.

2. Кабардин О.Ф. Физика. Справочник для школьников и поступающих в ВУЗы.

 

Интернет-источники:

3. http://www.kakprosto.ru/kak-119834-kak-vyrabotat-elektrichestvo#ixzz3uJFdEoyF

4. https://ru.wikipedia.org/



 



©2015- 2017 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.