Реферат по физике на тему использование

Обновлено: 05.07.2024

I Введение
II Производство и использование электроэнергии
1. Генерация электроэнергии
1.1 Генератор
2. Использование электроэнергии
III Трансформаторы
1. Назначение
2. Классификация
3. Устройство
4. Характеристики
5. Режимы
5.1 Холостой ход
5.2 Режим короткого замыкания
5.3 Нагрузочный режим
IV Передача электроэнергии
V ГОЭЛРО
1. История
2. Результаты
VI Список использованной литературы

I. Введение

Электроэнергия, один из самых важных видов энергии, играет огромную роль в современном мире. Она является стержнем экономик государств, определяя их положение на международной арене и уровень развития. Огромные суммы денег вкладываются ежегодно в развитие научных отраслей, связанных с электроэнергией.
Электроэнергия является неотъемлемой частью повседневной жизни, поэтому важно владеть информацией об особенностях её производства и использования.

II. Производство и использование электроэнергии

1. Генерация электроэнергии

Генерация электроэнергии – производство электроэнергии посредством преобразования её из других видов энергии с помощью специальных технических устройств.
Для генерации электроэнергии используют:
Электрический генератор – электрическую машину, в которой механическая работа преобразуется в электрическую энергию.
Солнечную батарею или фотоэлемент – электронный прибор, который преобразует энергию электромагнитного излучения, в основном светового диапазона, в электрическую энергию.
Химические источники тока – преобразование части химической энергии в электрическую, посредством химической реакции.
Радиоизотопные источники электроэнергии – устройства, использующие энергию, выделяющуюся при радиоактивном распаде, для нагрева теплоносителя или преобразующие её в электроэнергию.
Электроэнергия вырабатывается на электростанциях: тепловых, гидравлических, атомных, солнечных, геотермальных, ветряных и других.
Практически на всех электростанциях, имеющих промышленное значение, используется следующая схема: энергия первичного энергоносителя с помощью специального устройства преобразовывается вначале в механическую энергию вращательного движения, которая передается в специальную электрическую машину – генератор, где вырабатывается электрический ток.
Основные три вида электростанций: ТЭС, ГЭС, АЭС
Ведущую роль в электроэнергетике многих стран играют тепловые электростанции (ТЭС).
Тепловые электростанции требуют огромного количества органического топлива, запасы же его сокращаются, а стоимость постоянно возрастает из-за все усложняющихся условий добычи и дальности перевозок. Коэффициент использования топлива в них довольно низок (не более 40%), а объемы отходов, загрязняющих окружающую среду, велики.
Экономические, технико-экономические и экологические факторы не позволяют считать тепловые электростанции перспективным способом получения электроэнергии.
Гидроэнергетические установки (ГЭС) являются самыми экономичными. Их КПД достигает 93 %, а стоимость одного кВт•ч в 5 раз дешевле, чем при других способах получения электроэнергии. Они используют неисчерпаемый источник энергии, обслуживаются минимальным количеством работ¬ников, хорошо регулируются. По величине и мощности отдельных гидростанций и агрегатов наша страна занимает ведущее положение в мире.
Но темпы развития сдерживают значительные затраты и сроки строительства, обусловленные удаленностью мест строительства ГЭС от крупных городов, отсутствие дорог, трудные условия строительства, подвержены влиянию сезонности режима рек, водохранилищами затапливаются большие площади ценных приречных земель, крупные водохранилища негативно воздействуют на экологическую ситуацию, мощные ГЭС могут быть построены только в местах наличия соответствующих ресурсов.
Атомные электростанции (АЭС) работают по одному принципу с тепловыми электростанциями, т. е. происходит преобразование тепловой энергии пара в механическую энергию вращения вала турбины, которая приводит в действие генератор, где механическая энергия преобразовывается в электрическую.
Главное достоинство АЭС – небольшое количество используемого топлива (1 кг обогащенного урана заменяет 2,5 тыс. т угля), вследствие чего АЭС могут быть построены в любых энергодефицитных районах. К тому же запасы урана на Земле превышают запасы традици-онного минерального топлива, а при безаварийной работе АЭС незначительно воздействуют на окружающую среду.
Главным недостатком АЭС является возможность аварий с катастрофическими последствиями, для предотвращения которых требуются серьезные меры безопасности. Кроме того, АЭС плохо регулируются (для их полной остановки или включения требуется несколько недель), не разработаны технологии переработки радиоактивных отходов.
Атомная энергетика выросла в одну из ведущих отраслей народного хозяйства и продолжает быстро развиваться, обеспечивая безопасность и экологическую чистоту.

1.1 Генератор

Электрический генератор – это устройство, в котором неэлектрические виды энергии (механическая, химическая, тепловая) преобразуются в электрическую энергию.
Принцип действия генератора основан на явлении электромагнитной индукции, когда в проводнике, двигающемся в магнитном поле и пересекающем его магнитные силовые линии, индуктируется ЭДС Следовательно, такой проводник может нами рассматриваться как источник электрической энергии.
Способ получения индуктированной ЭДС, при котором проводник перемещается в магнитном поле, двигаясь вверх или вниз, очень неудобен при практическом его использовании. Поэтому в генераторах применяется не прямолинейное, а вращательное движение проводника.
Основными частями всякого генератора являются: система магнитов или чаще всего электромагнитов, создающих магнитное поле, и система проводников, пересекающих это магнитное поле.
Генератор переменного тока – электрическая машина, преобразующая механическую энергию в электрическую энергию переменного тока. Большинство генераторов переменного тока используют вращающееся магнитное поле.

В прямоугольном контуре вращается постоянный магнит

При вращении рамки изменяется магнитный поток через нее, поэтому в ней индуцируется ЭДС. Так как с помощью токосъемника (колец и щеток) рамка соединена с внешней электрической цепью, то в рамке и внешней цепи возникает электрический ток.
При равномерном вращении рамки угол поворота изменяется по закону:

Магнитный поток через рамку также изменяется с течение времени, его зависимость определяется функцией:

где S − площадь рамки.
По закону электромагнитной индукции Фарадея ЭДС индукции, возникающая в рамке равна:

где – амплитуда ЭДС индукции.
Другая величина, которой характеризуется генератор, является сила тока, выражающаяся формулой:

где i — сила тока в любой момент времени, I_m – амплитуда силы тока (максимальное по модулю значение силы тока), φ_c — сдвиг фаз между колебаниями силы тока и напряжения.
Электрическое напряжение на зажимах генератора меняется по синусодальному или косинусоидальному закону:

или

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. По существу, каждый такой генератор представляет собой соединение в одной электрической машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцированные в них ЭДС сдвинуты друг относительно друга на одну треть периода:

2. Использование электроэнергии

Электроснабжение промышленных предприятий. Промышленные предприятия потребляют 30-70% электроэнергии, вырабатываемой в составе электроэнергетической системы. Значительный разброс промышленного потребления определяется индустриальной развитостью и климатическими условиями различных стран.
Электроснабжение электрифицированного транспорта. Выпрямительные подстанции электротранспорта на постоянном токе (городской, промышленный, междугородний) и понижающие ПС междугороднего электрического транспорта на переменном токе питаются электроэнергией от электрических сетей ЭЭС.
Электроснабжение коммунально-бытовых потребителей. К данной группе ПЭ относится широкий круг зданий, расположенных в жилых районах городов и населенных пунктов. Это – жилые здания, здания административно-управленческого назначения, учебные и научные заведения, магазины, здания здравоохранения, культурно-массового назначения, общественного питания и т.п.

III. Трансформаторы

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно-связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной (первичной) системы переменного тока в другую (вторичную) систему переменного тока.

Схема устройства трансформатора

1 – первичная обмотка трансформатора
2 – магнитопровод
3 – вторичная обмотка трансформатора
Ф – направление магнитного потока
U₁ – напряжение на первичной обмотке
U₂ – напряжение на вторичной обмотке

Первые трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом предложил в 1876 г. П.Н. Яблочков, который применил их для питания электрической "свечи". В 1885 г. венгерские ученые М. Дери, О. Блати, К. Циперновский разработали однофазные промышленные трансформаторы с замкнутым магнитопроводом. В 1889-1891 гг. М.О. Доливо-Добровольский предложил трехфазный трансформатор.

1. Назначение

Трансформаторы широко применяются в различных областях:
Для передачи и распределения электрической энергии
Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6-24 кВ, а передавать электроэнергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500, и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.
Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населёнными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям, при напряжении 220, 110, 35, 20, 10 и 6 кВ. Следовательно, во всех распределительных узлах должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение до величины 220, 380 и 660 В.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на выходе и входе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др.
Для питания различных цепей радиоаппаратуры, электронной аппаратуры, устройств связи и автоматики, электробытовых приборов, для разделения электрических цепей различных элементов указанных устройств, для согласования напряжения и пр.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов (реле и др.) в электрические цепи высокого напряжения или же в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопастности. (измерительные трансформаторы)

2. Классификация

По назначению: силовые общего(используются в линиях передачи и распределения электроэнергии) и специального применения (печные, выпрямительные, сварочные, радиотрансформаторы).
По виду охлаждения: с воздушным (сухие трансформаторы) и масляным (масляные трансформаторы) охлаждением.
По числу фаз на первичной стороне: однофазные и трёхфазные.
По форме магнитопровода: стержневые, броневые, тороидальные.
По числу обмоток на фазу: двухобмоточные, трёхобмоточные, многообмоточные (более трёх обмоток).
По конструкции обмоток: с концентрическими и чередующимися (дисковыми) обмотками.

3. Устройство

Простейший трансформатор (однофазный трансформатор) представляет собой устройство, состоящее из стального сердечника и двух обмоток.

Принцип устройства однофазного двухобмоточного трансформатора
Магнитопровод представляет собой магнитную систему трансформатора, по которой замыкается основной магнитный поток.
При подаче в первичную обмотку переменного напряжения, во вторичной обмотке индуцируется ЭДС той же частоты. Если ко вторичной обмотке подключить некоторый электроприемник, то в ней возникает электрический ток и на вторичных зажимах трансформатора устанавливается напряжение, которое несколько меньше, чем ЭДС и в некоторой относительно малой степени зависит от нагрузки.

Условное обозначение трансформатора:
а) – трансформатор со стальным сердечником, б) – трансформатор с сердечником из феррита

4. Характеристики трансформатора

Номинальная мощность трансформатора – мощность, на которую он рассчитан.
Номинальное первичное напряжение – напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка трансформатора.
Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающееся при холостом ходе трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.
Номинальные токи, определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.
Высшее номинальное напряжение трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Низшее номинальное напряжение – наименьшее из номинальных напряжений обмоток трансформатора.
Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток трансформатора.

5. Режимы

5.1 Холостой ход

Режимом холостого хода – режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка трансформатора разомкнута, а на зажимы первичной обмотки подано переменное напряжение.

В первичной обмотке трансформатора, соединенной с источником переменного тока течёт ток, в результате чего в сердечнике появляется переменный магнитный поток Φ, пронизывающий обе обмотки. Так как Φ одинаков в обеих обмотках трансформатора, то изменение Φ приводит к появлению одинаковой ЭДС индукции в каждом витке первичной и вторичной обмоток. Мгновенное значение ЭДС индукции e в любом витке обмоток одинаково и определяется формулой:

где – амплитуда ЭДС в одном витке.
Амплитуда ЭДС индукции в первичной и вторичной обмотках будет пропорционально числу витков в соответствующей обмотке:

где N₁ и N₂ – число витков в них.
Падение напряжения на первичной обмотке, как на резисторе, очень мало, по сравнению с ε₁, и поэтому для действующих значений напряжения в первичной U₁ и вторичной U₂ обмотках будет справедливо следующее выражение:

K – коэффициент трансформации. При K>1 трансформатор понижающий, а при K

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Реферат по дисциплине:

Ямолтдинова Любовь Яковлевна

Содержание (с. 2)

Введение (с. 3-4 )

§1. Технология модульного обучения (с. 5-7 )

§3. Кейс-технология (с. 10-11)

§4. Технология полного усвоения (с. 12-13 )

Заключение (с. 14 )

Список литературы (с. 15 )

В настоящее время перед современной педагогической наукой стоит проблема, как повысить интерес школьников к физике. Одна из причин потери интереса – это непригодность ряда традиционно применяемых приемов обучения для нынешнего контингента учащихся: ведь у нашей молодежи сегодня сильно развито чувство самосознания и собственного достоинства, она о многом имеет представление, поэтому занятия, базирующиеся на авторитарном нажиме, приказе, безапелляционных указаниях и бездоказательных утверждениях, вызывают лишь раздражение и скуку – они неприемлемы. Это побудило преподавателя искать новые методы и средства обучения, способствующие развитию интереса к предмету. Воплощающие в себе идеи высокой взаимной требовательности и уважения, опирающиеся на возросшую самостоятельность ребят и, наконец, значительно расширяющие и обогащающие методический арсенал учителя, поскольку известно, что постоянство – враг интереса.

Физика занимает особое место среди школьных дисциплин. Как учебный предмет она создает у учащихся представление о научной картине мира. Являясь основой научно – технического прогресса, физика показывает гуманистическую сущность научных знаний, подчеркивает их нравственную ценность, формирует творческие способности учащихся, их мировоззрение, т.е. способствует воспитанию высоконравственной личности, что является основной целью обучения и может быть достигнуто только при условии, если процессе обучения будет организован на высоком уровне.

Актуальность работы вытекает из следующих противоречий: 1) Противоречие между традиционными методами педагогической деятельности и современными требованиями к образованному человеку. 2) Противоречие между программными требованиями и реальным уровнем обучения. 3) Противоречие между повышающейся ролью физических знаний и снижающимся интересом к ним. 4) Противоречие между подходами к представлению содержания и традиционной учебно-методической литературой и учебно-методической литературой нового поколения.

Предлагаемый опыт направлен на устранение выше обозначенных противоречий путем максимального использования современных технологий обучения на уроке физики в основной школе.

Труд учителя - труд творческий. В данной работе рассматриваются основные современные технологии обучения, которые может применять учитель на уроках физики.

Цель работы – обеспечить повышение качества подготовки учащихся за счет использования современных технологий обучения на уроке физики в основной школе.

§ 1. Технология модульного обучения

Сущность модульного обучения состоит в том, что ученик полностью самостоятельно (или с определенной дозой помощи) достигает конкретных целей учебно-познавательной деятельности в процессе работы с модулем.

По определению доктора педагогических наук, профессора Т.И. Шамовой, модуль – это целевой, функциональный узел, в котором объединены учебное содержание и технология овладения им, т.е. целевой план действий, банк информации и методическое руководство по достижению дидактических целей.

Содержание обучения должно быть представлено в законченных самостоятельных комплексах (информационных блоках), усвоение его должно происходить в соответствии с целью обучения. Дидактическая цель формулируется для учащегося и содержит в себе указание не только на объем изучаемого содержания, но и на уровень его усвоения. Кроме того, каждый ученик получает от учителя в письменной форме советы: как рациональнее действовать, где найти нужный учебный материал и т. д.

При этом меняется форма общения учителя и ученика. Оно осуществляется через модули и личное индивидуальное общение. Учитель перестает быть носителем информации, становясь консультантом. В результате каждый ученик работает большую часть времени самостоятельно, учится целеполаганию, планированию, организации, контролю и оценке своей деятельности. Таким образом, каждый может определить уровень своих знаний, увидеть пробелы в знаниях и умениях. Несомненно, что учитель тоже управляет учебно-познавательной деятельностью учащихся через модули и непосредственно, но это более мягкое управление.

Модули можно разделить на три типа: познавательные, которые используются при изучении основ наук; операционные – для формирования способов деятельности и смешанные. В школе чаще всего используются смешанные модули.

Основная цель модульного обучения - формирование навыков самообразования школьников и удовлетворение образовательных потребностей каждого ученика в соответствии с его склонностями и интересами.

Динамичность технологии заключается в вариативности содержания, а также в возможности обучения, как видам деятельности, так и способам действий. Гибкость такой технологии объясняется адаптацией к индивидуальным особенностям обучаемых за счет исходной диагностики знаний, темпа усвоения и индивидуализации обучения.

Как указывают авторы монографии Р. И. Третьяков и И. Б. Сенновский [7] в модульной системе активный процесс обучения состоит из таких важных этапов, как: принятие цели учеником; подготовка к восприятию нового знания; практическая учебная деятельность; анализ содержания, построение доказательств; подведение итогов учения, оценка; постановка новых целей.

Основными особенностями модульной технологии обучения является: базирование на деятельностном подходе к образованию (только то содержание усваивается прочно и сознательно, которое стало предметом активных действий ученика); опора на теорию развивающего обучения – определение зон развития ученика по Л. С. Выготскому (зона актуального развития – нет затруднений в выполнении заданий; зона оптимального, ближайшего развития – имеются трудности, которые ученик может преодолеть с какой – нибудь помощью). Знание зоны актуального развития позволяет повышать сложность заданий. Оценить зону развития ученика можно, давая, например, 4 задания различного уровня сложности. Если все задания выполнены самостоятельно, значит, ученик находится в зоне актуального развития. Если для выполнения четвертого, самого сложного задания, он обратился за помощью, значит, находится в зоне ближайшего развития. При самостоятельном выполнении трех заданий учитель констатирует зону хорошей обученности, а при выполнении всего двух заданий – низкой. Всех учащихся необходимо комплектовать в группы, соответствующие зоне их ближайшего развития. Работу надо организовывать так, чтобы учащиеся постоянно преодолевали посильные трудности, но уровень требований, предъявляемых ученикам, не был ниже уровня их умственных способностей; использование программируемого обучения: ход деятельности ученика строго программируется, плюс используется мелкое деление учебного материала от простого к сложному, и предписание о порядке и характере действий каждого обучаемого, плюс подключается взаимообучение, самоконтроль и взаимоконтроль; поэтапное формирование умственных действий: первым этапом является воспроизведение имеющихся знаний, осознание и обдумывание цели задания; вторым этапом – накопление фактов, доказательств, установление новых связей и закономерностей, осуществление намеченных практических действий; третьим этапом является анализ достигнутых результатов, сопоставление их намеченной целью и предполагавшимися результатами, формулировка обобщений выводов; четкое управление, переходящее в самоуправление; проблемный подход: задания должны быть направлены не только на усвоение отдельных фактов, простое запоминание или воспроизведение изучаемого материала, но и на решение различных проблем, на объяснение фактов, на сравнение изучаемых явлений, на осознание связей между ними; интенсивное обучение, что предусматривает продумывание нагрузки и разрядки во избежание перегрузок.

§ 2. Технология проектного обучения

Сущность этой технологии обучения заключается в том, учащимся предлагается для самостоятельного решения проблема, взятая из реальной жизни, знакомая или значимая для них (например, экономия электроэнергии в быту; контроль состояния окружающей среды), и ее решение представляется в виде учебного проекта. Содержанием проектов могут выступать темы учебной программы по физике, удобные для исследования (например, законы плавания тел, законы сухого трения, газовые законы и др.).

Проект предполагает разработку проблемы с теоретической и практической точек зрения.

Основные этапы работы над проектом: подготовительный этап: выбор темы, общая информация о проекте; планирование работы, разделение проекта на части, создание проектных групп; исследование: самостоятельная работа учащихся по планам разработки частей проекта; анализ и обобщение полученных результатов, оформление проекта; представление проекта, его оценка, рефлексия.

Для приобретения новых знаний учитель рекомендует источники информации (обычно из различных областей знаний, техники и др.) и направляет учебно-познавательную деятельность в нужном направлении. Ученики должны самостоятельно и совместными усилиями решить проблему, применив интегрированные знания и получить конкретный и реальный результат, оформив его в виде творческого отчета, доклада, альбома, компьютерной газеты и др. В итоге решение проблемы приобретает контуры проектной деятельности и через эту деятельность учащиеся усваивают новые знания и умения применять их на практике, что стимулирует интерес к учебе.

Обучение с использованием метода проектов может быть организованно в форме индивидуальной, парной или групповой самостоятельной деятельности учащихся в течение определенного времени.

По содержанию и доминирующему аспекту проблемы проекты бываю исследовательскими, информационными, прикладными, межпредметными и другими.

Разработка проекта и его защита могут осуществляться в течение одного или нескольких уроков, либо выполняться во внеурочное время.

Таким образом, метод проектов является технологией обучения, представляющей совокупность поисковых, проблемных и исследовательских приемов и средств для овладения теоретическими и практическими знаниями.

Такая технология обучения способствует формированию умений самостоятельно приобретать знания и пользоваться ими для решения познавательных и практических задач; приобретать коммуникативные навыки; анализировать разные точки зрения на одну и ту же проблему; формировать исследовательский стиль мышления (собирать информацию, анализировать ее, выдвигать гипотезы, делать выводы).

§ 3. Кейс-технология

Кейс-технология объединяют в себе одновременно и ролевые игры, и метод проектов, и ситуативный анализ. Это не повторение за учителем, не пересказ параграфа или статьи, не ответ на вопрос преподавателя − это анализ конкретной ситуации, который заставляет поднять пласт полученных знаний и применить их на практике.

1. Главный акцент при использовании метода конкретной ситуации ставится не столько на развитие навыков решения проблемы, сколько на развитие аналитического мышления, которое необходимо для выявления проблемы, её формулировки и принятия решения.

2. Кейс-метод является достаточно эффективным средством организации обучения, однако его нельзя считать универсальным, применимым для всех дисциплин и решения всех образовательных задач. Эффективность метода в том, что он достаточно легко может быть соединён с другими методами обучения.

3. Способствует развитию умений: анализировать ситуации; оценивать альтернативы; выбирать оптимальный вариант решений; составлять план осуществления решений.

Результаты, возможные при использовании метода кейс-метода:

• учебные: усвоение новой информации; своение метода сбора данных; освоение метода анализа; умение работать с текстом; соотнесение теоретических и практических знаний;

• образовательные: создание авторского продукта; образование и достижение личных целей; повышение уровня коммуникативных навыков; появление опыта принятия решений, действий в новой ситуации, решения проблем.

Работа ученика с кейсом

1 этап − знакомство с ситуацией, её особенностями;

2 этап − выделение основной проблемы (проблем),

4 этап − анализ последствий принятия того или иного решения;

5 этап − решение кейса − предложение одного или нескольких вариантов последовательности действий.

Действия учителя в кейс-технологии : создание кейса или использование уже имеющегося; распределение учеников по малым группам (4−6 человек); знакомство учащихся с ситуацией, системой оценивания решений проблемы, сроками выполнения заданий организация работы учащихся в малых группах, определение докладчиков; организация презентации решений в малых группах; организация общей дискуссии; обобщающее выступление учителя, его анализ ситуации; оценивание учащихся учителем.

Использование кейс-технологии даёт: учителю : доступ к базе современных учебно-методических материалов; организацию гибкого учебного процесса; сокращение затрат времени на подготовку к урокам; возможность реализации некоторых элементов учебного процесса во внеурочное время; ученику: работу с дополнительными материалами; постоянный доступ к базе консультаций; возможность самому готовиться к аттестации; общение с другими учащимися в группе; освоение современных информационных технологий.

§ 4. Технология полного усвоения

Теоретическая идея: американские психологи Б. Блум и Дж. Кэррол (1960-е годы) исходили из того, что разброс успеваемости объясняется существующим разбросом способностей к обучению в условиях, единых для всех учащихся, методов обучения и единого жёсткого темпа прохождения материала. Если для ученика создать оптимальные условия и темп усвоения, то каждый способен усвоить учебный материал, заданный целями образования. Они предложили «фиксировать не методы и сроки обучения, а учебные результаты на достаточно высоком уровне, достижение которых обязательно для всех учеников: все усвоили всё.

Система и последовательность действий педагога и учащихся

1. Учащимся предъявляется рабочая цель и эталон, на основе которого будут оцениваться их результаты, и ориентированный контрольный тест за весь курс. Объявляется срок проведения итогового контроля.

2. Изложение и проработка блока материала – по усмотрению учителя с обязательными атрибутами: ознакомление учащихся с учебными рабочими целями раздела; ознакомление класса с общим планом обучения по данному разделу; изложение материала по усмотрению учителя.

Достигшие полного усвоения могут изучать дополнительный материал по данной или другой учебной дисциплине; помогать тем, кто не достиг эталона; быть свободным до изучения следующей единицы учебного материала.

С не достигшими полного усвоения проводится коррекционная работа: повторно изучается блок материала по заданной технологии (алгоритмической); организуется работа в малых группах и индивидуальная работа с учителем.

5. После того, как все учащиеся полностью усвоили материал блока, класс переходит к изучению следующей учебной единицы.

Таким образом, в условиях современной школы необходимо создавать систему обучения, которая, использует лучшие традиции мировой педагогической теории и практики; учитывает индивидуальные особенности обучающихся и обеспечивает организацию учебной деятельности с четко заданной целью и гарантируемым результатом.

Правильный выбор современных образовательных технологий с учетом предъявляемых к ним требований и внедрению их в практику школы позволит успешно решать сегодня основную дидактическую задачу школы в условиях введения ФГОС нового поколения - учить всех обучающихся, добиваясь планируемых результатов обучения, обеспечивать формирование личности школьника.

Список литературы

1. Громова О.К. Критическое мышление − как это по-русски? Технология творчества. // БШ № 12. 2001.

3. Манвелов С.Г. Конструирование современного урока. М.: Просвещение, 2002.

4. Никишина И.В. Инновационные педагогические технологии и организация учебно-воспитательного и методического процессов в школе: использование интерактивных форм и методов в процессе обучения учащихся и педагогов. Волгоград: Учитель, 2007.

5. Петрусинский В.В., Игры-обучения, тренинг, досуг. Новая школа, 1994.

6. Селевко Г.К. Современные образовательные технологии. М.: Народное образование, 1998.

7. Третьяков Р.И., Сенновский И.Б. Технология модульного обучения в школе: Практико-ориентированная монография. – М.: Новая школа, 1997.

Получение многих металлов: алюминия, меди, магния, хрома, титана электролитическим путём в промышленности. Плазменные методы оксидирования. Электрохимическая полировка поверхностей в электролитических растворах. Процесс анодирования на алюминии.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	11.05.2017
Размер файла	360,2 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Муниципальное казённое общеобразовательное учреждение

Яковлева Вера Егоровна

Электролитическим путём в промышленности получают многие металлы: алюминий, медь, магний, хром, титан и др. Например, для получения чистого алюминия в специальную металлическую ванну вливают расплавленную при 900 °С руду, содержащую алюминий в химически связанном виде (обычно в виде оксидов). В ванну опускают угольные стержни, которые служат анодами, а сама ванна - катодом. При прохождении тока через расплав на дне ванны выделяется жидкий алюминий, который сливают через отверстие внизу ванны.

Рафинирование (очистка) металлов

Аналогичным способом получают и другие чистые металлы - никель, свинец, золото Второе место после меди в электротехнике занимает алюминий. Сырьем для получения алюминия служат бокситы, состоящие из окиси алюминия (до 70%), окиси кремния и окиси железа. В результате обработки бокситов щелочью получается продукт, называемый глиноземом (Аl2O3).Глинозем с некоторыми добавлениями (для снижения температуры плавления) загружается в огнеупорную печь, стенки и дно которой выложены угольными пластинами, соединенными с отрицательным полюсом источника напряжения. Через крышку печи проходит угольный стержень, который служит анодом. Сначала опускают угольный анод, в результате чего возникает электрическая дуга, которая расплавляет глинозем. В дальнейшем происходит электролиз расплавленной массы. Чистый алюминий скапливается на дне сосуда, откуда его выливают в формы. Процентное содержание алюминия в металле достигает 99,5%. Для получения алюминия требуется большое количество электроэнергии. Поэтому алюминиевые заводы строятся около больших гидроэлектростанций с дешевой электроэнергией. Алюминий в электротехнике употребляется для изготовления проводов, кабелей, получения некоторых сплавов.

Медь, применяемая в электро- и радиотехнике для изготовления проводников, должна быть чистой, поскольку примеси уменьшают электропроводность. Для очистки меди от примесей в электролитическую ванну заливают раствор сульфата меди II (устаревшее название - медный купорос) и опускают две пластины: анод - толстую пластину из неочищенной меди и катод - тонкий лист из чистой меди. При пропускании электрического тока анод постепенно растворяется, примеси выпадают в осадок, а на катоде оседает чистая медь. Аналогичным способом получают и другие чистые металлы - никель, свинец, золото.

Для придания изделиям красивого внешнего вида, прочности или для

предохранения от коррозии, их покрывают тонким слоем какого-либо металла: никеля, хрома и др. Для этого изделие тщательно очищают, обезжиривают и помещают как катод в электролитическую ванну, содержащую соль того металла, которым желают покрыть. Для более равномерного покрытия полезно применять две пластины в качестве анода, помещая изделие между ними.

Это электролитическое осаждение металла на поверхности какого-либо предмета для воспроизведения его формы. Для этого с предмета сначала снимают слепок (из воска или гипса) и покрывают его токопроводящим слоем, например, слоем графита. Подготовленный таким способом предмет помещают в качестве катода в ванну с раствором соли соответствующего металла. При включении тока металл из электролита оседает на поверхности предмета. Гальванопластику используют для изготовления неограниченного числа точных копий того изделия, с которого был снят слепок.

изменяя силу тока.

Извлечение металлов первой и второй групп периодической системы осуществляется с помощью электролиза из расплавленных галогенидов этих металлов. Например, натрий получают электролизом расплавленного хлорида натрия в электролизере Даунса. Магний получают электролизом хлорида магния, который в свою очередь получают из доломита и морской воды.

Анодирование (анодное оксидирование)

электролиз оксидирование анодирование

Анодирование - способ получения оксидной пленки в жидких либо твердых электролитах.

При анодировании поверхность металла, которая окисляется, имеет положительный потенциал.

Анодирование применяется для получения защитных и декоративных слоев на поверхностях различных металлов и сплавов.

Анодное оксидирование наиболее часто применяется для получения покрытия на алюминии и его сплавах.

Слои, полученные на алюминии, обладают защитными, изоляционными, износостойкими, декоративными свойствами.

Плазменные методы оксидирования

Плазменное оксидирование проводят при низких температурах в плазме, содержащей кислород. Плазма образуется при помощи разрядов постоянного тока, СВЧ, ВЧ разрядов.Такое оксидирование применяется для получения оксидных слоев на поверхности кремния иполупроводниковых соединениях.

Также плазменным оксидированием повышают светочувствительность серебряно-цезиевых фотокатодов

Микродуговое оксидирование - метод получения многофункциональных оксидных слоев.

Данный способ позволяет наносить слои с высокими защитными, коррозийными, теплостойкими,изоляционными, декоративными свойствами. Внешний вид покрытия напоминает керамику.

Процесс микродугового оксидирования в большинстве случаев проводится в слабощелочных электролитах приподаче импульсного, либо переменного тока.

Оксидный слой приблизительно формируется на 70% вглубь основного металла.Толщина покрытия составляет около 200 - 250 мкм.Микродуговое оксидирование позволяет получать покрытия на деталях со сложным рельефом.Применяемые электролиты экологичны и не оказывают вредного влияния на окружающую среду.Применяется для формирования покрытий на магниевых и алюминиевых сплавах.

Полирование металлических изделий

Электрохимическая полировка поверхностей производится в электролитических растворах. Анодом в этом случае выступает изделие, которое погружается в ванну с электролитом. Под влиянием электрического тока происходит растворение металлов и образуется оксидная пленка небольшой толщины. Интенсивность процесса регулируется изменением плотности тока и напряжения.Состав электролита, его температура и режим полирования определяются в зависимости от металла, размеров и конфигурации изделия. Главное требование - устойчивость электролита и его способность сформировать защитную пленку с высоким сопротивлением электрическому напряжению.

Для изделий из черных металлов используются растворы с содержанием серной и фосфорной кислот, медные, латунные и стальные поверхности полируются в ортофосфорных электролитах, алюминий - в кислых и щелочных растворах, драгоценные металлы (серебро и золото) - в растворах с содержанием тиомочевины.

Электрохимическое окрашивание изделий из цветных металлов и их сплавов.?

Пассивируя металл, т. е. создавая оксидные или солевые пленки, можно проводить окраску или тонирование металлов. Толщина таких пленок соизмерима с длиной волны видимого света, поэтому цвет тонированной поверхности зависит от толщины покрытияи цвета металла. Для химического оксидирования с целью окраски широко используютперсульфатный раствор, а для электрохимического -- изделие делают анодом. В последнем случае говорят, что окрашивание проводят путем анодирования. Тонированию чаще всего подвергают изделия из меди и ее сплавов, а также из алюминия, олова, никеля.

Актуальность электролиза объясняется тем, что многие вещества получают именно этим способом Получение неорганических веществ(водорода, кислорода, хлора, щелочей и т.д.) Получение металлов(литий, натрий, калий, бериллий, магний, цинк, алюминий, медь и т.д.) Очистка металлов (медь, серебро,…) Получение металлических сплавов Получение гальванических покрытий Обработка поверхностей металлов (азотирование, борирование, электрополировка, очистка) Получение органических веществ ,электродиализ и обессоливание воды ,нанесение пленок при помощи электрофореза.

Современную жизнь людей в настоящее время невозможно представить без использования электроэнергии. Электроэнергия нужна везде – в наших квартирах горит свет, работают электрические бытовые приборы, заводы и фабрики, только благодаря электричеству выпускают нужную человечеству продукцию. Пассажирский электротранспорт – это трамваи и троллейбусы каждый день перевозят тысячи людей. Благодаря электрическим медицинским аппаратам и приборам врачи выполняют операции и спасают жизнь людям.

В связи с развитием науки, технического прогресса в области робототехники и автоматизации производственных процессов у человечества на нашей земле появляется потребность в постоянном увеличении количества используемой электроэнергии. Получить дополнительную электроэнергию можно двумя способами: первый - строительство новых электростанций, второй способ – энергосбережение.

Первый способ требует огромных финансовых вложений, а также времени на строительство. К тому же электростанции (тепловые, атомные и гидроэлектростанции) наносят губительный вред нашей природе. Тепловые электростанции, работающие на угле, газе и нефти уничтожают запасы этих не возобновляемых природных ресурсов и выбрасывают в атмосферу ядовитые продукты своей работы. Гидроэлектростанции губят рыбу, установка плотины приводит к подтоплению прилегающих территорий, является источником больших вибраций и шума. Особо страшны последствия при авариях на атомных электростанциях. Выбросы радиации приводят к мутации и уничтожению всего живого на земле.

Развитие науки и современные технологии в настоящее время предлагают выбрать другой путь удовлетворить потребности человечества в использовании электроэнергии. В настоящее время основным примером энергосбережения является применение энергосберегающих светодиодных лампочек, которые экономят электроэнергию в десять раз по сравнению с лампочками накаливания. Кроме этого сэкономить электроэнергию можем, и мы сами, необходимо рационально тратить электроэнергию в бытовых нуждах. Уходя из помещения необходимо выключать свет и не нужные работающие бытовые приборы.

Сейчас рассматриваются и разрабатываются другие возможности повышения эффективности использования электроэнергии в быту и на производстве. Электродвигатели, электропечи, различные электрические агрегаты конструируют с учетом уменьшения габаритных размеров и потребления электроэнергии.

Одно из направлений получения дешевой и экологически чистой электроэнергии является развитие нетрадиционных электростанций, таких как солнечные и ветровые.

Электроэнергетика важная и еще не до конца изученная отрасль. Основным приоритетом ее развития остается новые энергосберегающие технологии. Берегите природу и экономьте электроэнергию!

Вариант 2

О том, где применяется электроэнергия, знает каждый школьник. Электричеством пользуются абсолютно все, как взрослые, так и дети. Невозможно представить, что в наше время, можно обойтись без электричества. В каждом доме, на каждой улице, во всех магазинах, школах и даже в космосе. Примеров множество, наибольшую часть электроэнергии потребляет, промышленность, городской автотранспорт. Электричество, считается главным условием комфортного существования человечества.

Настолько обширное использование электричества, объясняется её достоинствами пред иными типами энергии. В транспортной промышленности, электроэнергия играет очень важную роль, ведь электротранспорт не загрязняет атмосферу. Электроэнергия в бытовом обиходе, делает лучше, гигиеничные условия жизни и упрощает осуществление домашних хлопот. Сохранение в чистоте кухонь, обслуживаемых электричеством, стоит существенно дешевле — отсутствие копоти, золы, фрагментов не сгоревшего горючего, исключена вероятность попадания на кухню, вредоносных продуктов сгорания и светильного газа.

На предприятиях применяется трёхфазная электропередача, согласно тому фактору, что большая часть нагрузок, это асинхронные трёхфазные моторы. Непосредственно для них используется значительная доля электричества. Наравне с трёхфазным питанием в отдельных областях индустрии используют непрерывный ток, который производится путём выпрямления переменного. Употребление непрерывного электротока, преобладает на фирмах с применением электролиза (разноцветная гидрометаллургия и химическая индустрия).

Электроэнергия - весьма комфортная и регулируемая форма энергии. Её свободно можно транспортировать на немалые дистанции, что дает вероятность непосредственно обеспечивать энергией здания и фабрики с целью многочисленного практического использования. Оно дает тепло, освещение и механическую энергию - необходимо лишь клацнуть выключателем. Кроме того, возможно просто и четко определить употребление электроэнергии, что может помочь реализовывать контроль и взыскивать оплату за её употребление.

С ростом численности населения, необходимость в электричестве регулярно возрастает Электрическую энергию, возможно, получить за счет иных различных типов энергии (воды, ветра, солнца), свободно преобразовывать в прочие разновидности энергии.

Темы исследований

Оформление работы

Наш баннер

Сайт Обучонок содержит исследовательские работы и проекты учащихся, темы творческих проектов по предметам и правила их оформления, обучающие программы для детей.

Код баннера:

Исследовательские работы и проекты

Применение магнитного поля в науке, технике и медицине

В исследовательском проекте по физике на тему "Применение магнитного поля в науке, технике и медицине" учащийся дает определение понятия "магнитное поле", изучает способы его образования и узнает о практическом применении магнитного поля в науке. В работе рассматривается понятие "Сила Ампера" и роль магнитного поля в создании техники.

Подробнее о работе:

В данной исследовательской работе по физике на тему "Применение магнитного поля в науке, технике и медицине" ученик 11 класса рассматривает теоретическую базу о магнитном поле, рассказывает историю его открытия и изучения, выясняет, какие силы действуют в магнитном поле. В своем проекте учащийся систематизировал материал о применении магнитного поля в практической жизни и науке, полученный из различных источников.

Автор в своем индивидуальном исследовательском проекте по физике о возможностях магнитного поля привел основные сведения, связанные с открытием данного явления и его использованием. Школьник рассказала о таких методах использования магнитного поля в медицине, как постоянная магнитотерапия, импульсная магнитотерапия, низкочастотная магнитотерапия и магнитно-резонансная томография.

Введение
1. Историческая справка.
2. Понятие о магнитном поле.
3. Применение магнитного поля.
4. Сила Ампера.
4.1. Амперметр.
4.2. Электродвигатель.
4.3. Электромагнит.
4.4. Маглев.
4.5. Телеграф.
4.6. Пушка Гаусса.
4.7. Динамик.
4.8. Сила Лоренца.
4.9. Кинескоп
4.10. Масс-спектограф.
4.11. Циклотрон.
4.12. Синхрофазотрон.
4.13. Магнетрон.
4.14. Магнитное поле в медицине.
4.15. Постоянная магнитотерапия.
4.16. Импульсная магнитотерапия.
4.17. Низкочастотная магнитотерапия.
4.18. Магнитно-резонансная томография.
Заключение
Источники информации.

Введение

Открытие магнитного поля – одно из самых важных научных открытий в истории человечества. Без него было бы трудно представить нашу современную жизнь: не было бы изобретено множество приборов, не были бы получены важнейшие технологии.

Данная исследовательская работа (проект) посвящается изучению применения магнитного поля в различных сферах деятельности человека.

Цель: узнать о практическом применении магнитного поля в науке, технике, медицине.

Провести анализ литературы по данной теме;
Изучить возникновение и действие магнитного поля;
Выяснить, какие силы действуют в магнитном поле;
Систематизировать материал, полученный из различных источников о применении магнитного поля в практической жизни.

Историческая справка

История магнетизма уходит корнями в глубокую древность, к античным цивилизациям Малой Азии. Именно на территории Малой Азии, в Магнезии, находили горную породу, образцы которой притягивались друг к другу. По названию местности такие образцы и стали называть "магнетиками".

И ещё 2600 лет до н.э. китайский император Хванг Ти вёл своё войско в густом тумане с помощью магнитной фигурки, что, поворачиваясь вокруг своей оси, всегда смотрела на юг. Это, как можно догадаться, и был своего рода прототип первого компаса. Уже со второго века н.э. в Китае изготавливались постоянные магниты, надолго сохраняющие магнитные свойства. А в 13 веке о магнитах и компасе узнали в Европе.

Однако только в XIX веке была обнаружена связь между электричеством и магнетизмом, и возникло представление о магнитном поле.

В 1820 г. датский физик Ханс Кристиан Эрстед (1777-1851) обнаружил, что магнитная стрелка, расположенная рядом с электрическим проводником, отклоняется, когда по проводнику течет ток, т. е. вокруг проводника с током создается магнитное поле.

Его опыт имел большое значения для развития учения об электромагнитных явлениях.

А узнав о работе Эрстеда, французский физик Андре Мари Ампер исследовал взаимодействие параллельных проводников с током. Он установил, что при наличии в проводниках разнонаправленных токов – проводники отталкиваются друг от друга. А если токи имеют одинаковое направление, то проводники будут притягиваться.

Это были два самых известных опыта в истории изучения магнитного поля, которые подтолкнули других учёных делать всё новые и новые исследования в этой области.

Понятие о магнитном поле

Магнитное поле - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами.

Источниками магнитного поля являются постоянные магниты, проводники с током. Обнаружить магнитное поле можно по действию на магнитную стрелку, проводник с током и движущиеся заряженные частицы.

Свойства магнитного поля:

магнитное поле создается движущимися заряженными частицами и телами, проводниками с током, постоянными магнитами;
магнитное поле действует на движущиеся заряженные частицы и тела, на проводники с током, на постоянные магниты, на рамку с током;
магнитное поле является вихревым, т.е. его силовые линии (линии магнитной индукции) замкнутые.

Теперь скажу о двух силах, действующих в магнитном поле:

1. Сила Ампера

Силой Ампера называется сила, которая действует на проводник с током, находящийся в магнитном поле.

Существует и специальный закон об этой силе, называемый законом Ампера: на проводник c током силой I и длиной l, помещенный в магнитное поле с индукцией B⃗ , действует сила, модуль которой равен (произведению силы тока на вектор магнитной индукции и на синус альфа):

где α – угол между проводником с током и вектором магнитной индукции B⃗ .

Направление силы Ампера определяют по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции B⊥ входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление тока в проводнике, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Ампера.

2. Сила Лоренца

Сила Лоренца – сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Формула для нахождения силы Лоренца:

F = q* B * V * siin a,

где q – заряд частицы, v – скорость частицы, B – модуль вектора магнитной индукции, α – угол между вектором скорости частицы и вектором магнитной индукции.

Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки: если ладонь левой руки расположить так, чтобы перпендикулярная к проводнику составляющая вектора магнитной индукции B⊥ входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца указывали направление скорости положительно заряженной частицы, то отогнутый на 90° большой палец покажет направление силы Лоренца.

Силы Ампера и Лоренца широко применяются в науке и технике. Сейчас мы это рассмотрим.

Применение магнитного поля. Сила Ампера

Амперметр

Еще одно открытие Ампера – это закон действия магнитного поля на проводник с током. Он выражается прежде всего в действии магнитного поля на виток или рамку с током. Так, на виток с током в магнитном поле действует момент силы, которая стремится развернуть этот виток таким образом, чтобы его плоскость стала перпендикулярна линиям магнитного поля.

Угол поворота витка прямо пропорционален величине тока в витке. Если внешнее магнитное поле в витке постоянно, то значение модуля магнитной индукции также величина постоянная. Площадь витка при не очень больших токах также можно считать постоянной, следовательно, справедливо то, что сила тока равна произведению момента сил, разворачивающих виток с током, на некоторую постоянную при неизменных условиях величину.

M – момент сил, разворачивающих виток с током.

Следовательно, появляется возможность измерять силу тока по величине угла поворота рамки, которая реализована в измерительном приборе – амперметре.

Электродвигатель

После открытия действия магнитного поля на проводник с током Ампер понял, что это открытие можно использовать для того, чтобы заставить проводник двигаться в магнитном поле. Так, магнетизм можно превратить в механическое движение – создать двигатель. Одним из первых, работающих на постоянном токе, был электродвигатель (рис. 3), созданный в 1834 г. русским электротехником Б.С. Якоби.

Рассмотрим упрощенную модель двигателя, которая состоит из неподвижной части с закрепленными на ней магнитами – статора. Внутри статора может свободно вращаться рамка из проводящего материала, которая называется ротором. Для того чтобы по рамке мог протекать электрический ток, она соединена с клеммами при помощи скользящих контактов (рис. 4). Если подключить двигатель к источнику постоянного тока, то при замыкании цепи рамка с током начнет вращение.

Читайте также: