Электрическая энергия – основа современного технического прогресса

Человек ещё с давних времён искал пути, как упростить свою жизнь и удовлетворить свои потребности.

А для этого ему нужно было научиться подчинять себе силы природы, или, другими словами, превращать её в энергию.

Первоначально человек освоил механическую и тепловую энергию. Но человеческое общество продолжало развиваться, и этих видов энергии стало не хватать.

Со временем человек смог овладеть различными видами энергии: химической, электрической, световой, звуковой, атомной и другими.

Но, пожалуй, самым главным достижением человечества стало освоение электрического тока, или электрической энергии.

Этот вид энергии имеет огромное значение, как в жизни каждого отдельно взятого человека, так и в развитии современного общества в целом.

На сегодняшний день сложно представить нашу жизнь без электрической энергии. Ведь именно она освещает наше жильё и улицы, приводит в движение трамваи, троллейбусы и поезда.

Да, и все бытовые приборы, которыми мы пользуемся дома, работают при помощи электрической энергии.

Электроэнергия поселилась во всех сферах деятельности человека. Без электричества не могут обойтись ни промышленность, ни сельское хозяйство, ни даже наука и космос.

Столь широкое распространение электрической энергии объяснимо, так как она имеет целый ряд преимуществ перед другими видами энергии.

Во-первых, электрическая энергия относительно просто добывается.

Во-вторых, её можно получить за счёт других видов энергии: например, воды, ветра, солнца.

В-третьих, электроэнергию можно легко преобразовать во все другие виды энергии: механическую, тепловую, химическую, световую, звуковую.

В-четвёртых, её можно передавать на значительно большие расстояния и с достаточно малыми потерями.

В-пятых, электрическую энергию можно легко дробить на части любой величины, распределять между отдельными потребителями (жилыми домами, заводами и учреждениями) и учитывать её расход с помощью счётчиков.

И, в-шестых, электроэнергия не создаёт загрязнений на местах её непосредственного использования.

Единственным недостатком электрической энергии является то, что нельзя сделать «склад её готовой продукции».

Человечество так ещё и не научилось запасать электроэнергию и сохранять эти запасы в течение длительного времени. Тех запасов электроэнергии, что сосредоточены в аккумуляторах, гальванических элементах и конденсаторах хватает лишь для работы сравнительно маломощных установок.

Причём сроки хранения этих запасов ограничены. Поэтому электрическую энергию производят только тогда и только в таком количестве, когда и в каком её требует потребитель.

Итак, электрическая энергия стала основой технического прогресса современного общества. С помощью электродвигателей её преобразуют в механическую энергию, которую затем используют для привода станков и вращающихся машин в различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве и быту. Кроме того, электрическую энергию широко используют в технологических установках для нагрева изделий, плавления металлов, сварки, для получения плазмы, новых материалов с помощью электрохимии, для очистки материалов и газов.

Работа современных средств связи, без которых мы не представляем свою жизнь — телефона, радио, телевидения, интернета — также основана на использовании электрической энергии.

Без неё невозможно было бы развитие кибернетики, вычислительной и космической техники. Электроэнергия сейчас является практически единственным видом энергии, которую применяют для искусственного освещения.

Давайте попробуем разобраться, каким же образом появляется электрическая энергия.

Чтобы любая энергия стала нужной и полезной человеку, он должен уметь с ней обращаться, это значит, уметь преобразовывать одни виды энергии в другие.

Преобразование любых энергий (тепловой, механической, молекулярной, ядерной) в электрическую энергию и обратно – называется энергетикой.

Преобразования энергии различных видов в электрическую энергию происходят на электростанциях. В зависимости от вида преобразуемой энергии электростанции делят на следующие типы: электростанции промышленной энергетики: это гидроэлектростанции, теплоэлектростанции, атомные электростанции. Указанные электростанции наиболее распространены. И электростанции альтернативной энергетики: это приливные электростанции, солнечные электростанции, ветряные электростанции, геотермальные электростанции.

А теперь давайте вкратце рассмотрим принципы преобразования энергии на перечисленных электростанциях.

Итак, гидроэлектростанция (или сокращённо ГЭС) основана на преобразовании энергии потока воды в электрическую энергию. Для её работы специально строят плотины. А принцип работы ГЭС заключается в том, что воду пускают по специальным трубопроводам либо по выполненным в теле плотины каналам. Причём вода перетекает с высшего уровня к низшему уровню, и, обретая большую скорость, начинает вращать турбину. При этом вал турбины соединён с валом электрического генератора, за счёт чего механическая энергия преобразуется в электрическую.

Следующий тип электростанций – это теплоэлектростанция (или ТЭС). Она преобразует тепловую энергию, выделяющуюся при сжигании органического топлива, в электрическую энергию. Основные виды топлива, которые используют в ТЭС – это природные ресурсы: газ, уголь, торф, горючие сланцы, мазут. В машинном зале ТЭС установлен специальный котёл с водой. За счёт тепла, которое образуется в результате сжигания топлива, вода в паровом котле нагревается, затем испаряется. При этом образуется насыщенный пар, который поступает по паропроводу в паровую турбину. Эта турбина превращает тепловую энергию пара в механическую энергию. И уже затем энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого соединён с валом турбины. После паровой турбины водяной пар поступает в конденсатор. Здесь пар с помощью охлаждающей воды превращается снова в воду, которая с помощью насоса опять подаётся в котёл. И цикл начинается заново.

Следующий тип электростанций – атомная электростанция (или сокращённо АТС). Она преобразует атомную (ядерную) энергию в электрическую. Атомные электростанции действуют по такому же принципу, что и тепловые электростанции, но используют для парообразования энергию, которую получают при делении тяжёлых атомных ядер (урана, плутония). В активной зоне реактора протекают ядерные реакции, которые сопровождаются выделением огромной энергии. Вода, соприкасаясь в активной зоне реактора с тепловыделяющими элементами, забирает у них тепло и передаёт это тепло в теплообменнике также воде, но уже не представляющей опасности радиоактивного излучения. Поскольку вода в теплообменнике превращается в пар, его называют парогенератором. Горячий пар поступает в турбину, которая преобразует тепловую энергию пара в механическую энергию. И уже затем энергия движения паровой турбины преобразуется в электрическую энергию генератором, вал которого соединён с валом турбины.

И ещё нам нужно рассмотреть принципы преобразования энергии на электростанциях альтернативной энергетики.

Итак, приливные электростанции (или коротко ПЭС). Для устройства простейшей приливной электростанции нужен бассейн. Это может быть устье реки или перекрытый плотиной залив. В плотине делают водопропускные отверстия и устанавливают гидротурбины, которые вращают генератор. Принцип работы приливной электростанции заключается на движении воды, которая поступает из моря в бассейн и обратно.

Ветряные электростанции (или ВЭС). Принцип действия ветряных электростанций достаточно прост: ветер крутит лопасти установки и тем самым приводит в движение вал электрогенератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, и, таким образом, энергия ветра превращается в электрический ток.

Геотермальные электростанции (или Гео ТЭС). Вообще, геотермальная энергия – это энергия внутренних областей Земли. Геотермальные тепловые электростанции преобразуют внутреннее тепло Земли (энергию горячих пароводяных источников) в электрическую энергию. Источниками геотермальной энергии могут быть подземные бассейны естественных теплоносителей – горячей воды или пара, например, вулканы.

И последние электростанции, которые мы рассмотрим – солнечные (или СЭС). Такие электростанции преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую энергию.

Всё электрооборудование и электрические устройства всегда должны быть в исправном состоянии. А значит, за ними должен кто-то смотреть. Этим занимаются электромонтёры.

Они обеспечивают необходимый контроль, обслуживание, ремонт и монтаж электрооборудования.

Электромонтёры отвечают за работу электрических устройств и поддерживают в исправном состоянии огромное количество электрических машин – от мелких приборов до электрооборудования предприятий и гигантских систем электроснабжения.

Эта профессия относится к категории особо опасных.

Так как деятельность электромонтёров связана с постоянным риском, требует внимательности и знания способов защиты от поражения электрическим током, а также способов оказания первой помощи пострадавшим от поражения электрическим током.

В наше время электромонтёры стали самыми востребованными специалистами. И это не просто так. Ведь от электромонтёров во многом зависит наш комфорт и даже безопасность нашей жизни.

Представьте только, что произойдёт, если электрооборудование выйдет из строя, например, в больнице, в момент проведения сложной операции? Или отключится от подачи электроэнергии весь город?

Из-за перебоев предприятия и государства несут огромные убытки, так как в случае отключения от подачи электроэнергии практически все виды промышленности, железнодорожный транспорт и многие другие сферы хозяйства будут почти или полностью парализованы и остановлены.

Существует специальная наука, которая изучает всё о получении, передаче и применении электрической энергии в практических целях. Называется эта наука электротехникой.

В школе вы изучаете лишь основы электротехники. Тем не менее, эти знания помогут вам не только в дальнейшем освоении электротехнических профессий, но и в повседневной жизни. Так, например, знания электротехники помогут вам грамотно эксплуатировать электросеть, правильно выбрать новое электрооборудование для своей квартиры или офиса, выполнить мелкий ремонт проводки, бытовых приборов.

При этом важно твёрдо знать правила электробезопасности, чтобы своими действиями не насести вреда себе и окружающим.

Электроэнергия занимает существенное место в статье расходов каждой семьи.

Поэтому, нужно научиться грамотно ей пользоваться. А для этого запомните три основных правила энергосбережения: не забывайте выключать свет; используйте энергосберегающие лампочки и бытовую технику класса А; хорошо утепляйте окна и двери.

Итоги урока

На этом уроке мы говорили об электрической энергии. Обсудили её преимущества перед другими видами энергии. Рассмотрели принципы преобразования энергии на электростанциях. А также узнали, как называют специалистов, которые обслуживают электрооборудование и науку, которая изучает всё о получении, передаче и применении электрической энергии в практических целях.