Муниципальное автономное образовательное учреждение
«Гимназия № 1»
Мой альтернативный источник энергии
На VIII городской слет юных исследователей
выполнил: Шаларев Павел
ученик 3 «Г» класса
учитель-консультант:
г. Минусинск, 2016
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………..………3
Глава I Теоритическая часть
Энергия…..……………………………………………………………………………5 Источники энергии…………………………………………………………..……….51.3 Альтернативные источники энергии……………………………….…….…………7
Глава II Практическая часть …………………………………………….…………..12
2.1 Описание процесса создания ручного генератора…………………….…………..12
Заключение……………………………………………………………………………...14
Библиографический список……………………………………………………..…....15
Введение
С детства я увлекаюсь различными опытами, особенно мне нравятся опыты с электроникой. Первый электронный конструктор «Знаток» мне подарили родители в 7 лет. С помощью этого конструктора я узнал о электрических цепях, научился конструировать сигнализации, музыкальный звонок, автоматический осветитель и многие другие несложные механизмы.
В 8 лет родители мне подарили электронный конструктор «Знаток» «Альтернативные источники энергии». С помощью этого электронного конструктора, я наглядно научился лучше понимать нашу планету, природу электричества и различные физические явления. В наш век прогресса и высоких технологий одной из самых популярных областей науки стала забота об окружающей среде, а одной из главных задач современных ученых – разработка «зеленых» ресурсосберегающих технологий.
Я решил сделать ручной генератор, для подзарядки телефона. Сейчас телефоны многофункциональные, они оснащены: видео и фотокамерой, мп3 плеером, радио, фонариком даже появилась возможность просматривать телевизионные каналы на телефоне. Мы часто всей семьей ездим на природу, где нет возможности подзарядить телефон. А так бы хотелось сделать фото или очень важный звонок, но телефон разрядился. При помощи ручного генератора появилась возможность его зарядить.
Цель: изготовление альтернативного источника энергии.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
Изучить литературу по теме; Проанализировать преимущества и недостатки источников энергии; Провести практические опыты с альтернативными источниками энергии. Подобрать механизмы для изготовления альтернативного источника энергии.Использованы соответствующие методы исследования:
1. Подбор и анализ литературы.
2. Практические опыты.
Объект исследования: энергия.
Предмет исследования: преобразование механической энергии в электрическую.
Гипотеза: предположим, если создать свой альтернативный источник энергии, то можно его использовать в быту.
Глава I Теоритическая часть
ЭнергияЭнергия (др.-греч. энергия — действие, деятельность, сила, мощь) — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Энергия характеризует способность тела совершать работу.
Слово «энергия» введено Аристотелем в трактате «Физика», однако там оно обозначало деятельность человека.
Энергия – удивительное явление. Ею пропитан наш мир. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии.
Получить энергию можно с помощью потребления или преобразования земного ресурса.
Источники энергииВсе источники энергии можно разделить на два класса:
Возобновляемые источники энергии - это источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии. Типичный пример такого источника - солнечное излучение с характерным периодом повторения 24 ч. Возобновляемая энергия присутствует в окружающей среде в виде энергии, не являющейся следствием целенаправленной деятельности человека, и это является ее отличительным признаком.
В современной мировой практике к ВИЭ относят: гидро, солнечную, ветровую, геотермальную, гидравлическую энергии, энергию морских течений, волн, приливов, температурного градиента морской воды, разности температур между воздушной массой и океаном, тепла Земли, биомассу животного, растительного и бытового происхождения.
Невозобновляемые источники энергии - это природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. Примером могут служить уголь, нефть и газ. Эти виды топлива добываются из недр и сжигаются для получения электроэнергии. Однако использование ископаемых источников топлива создает серьезные проблемы. При современных темпах потребления известные запасы нефти и газа будут исчерпаны уже в ближайшие 50 лет. Запасов угля хватит лет на 250. При сжигании этих видов топлива образуются газы, под воздействием которых возникает парниковый эффект и выпадают кислотные дожди.
Таблица 1
Виды источников энергии | |
Возобновляемые источники | Невозобновляемые источники |
источники на основе постоянно существующих или периодически возникающих в окружающей среде потоков энергии | природные запасы веществ и материалов, которые могут быть использованы человеком для производства энергии. |
|
|
Альтернативные источники энергии
По мере роста численности населения людям требуется все больше энергии, и многие страны переходят к использованию возобновляемых источников энергии - солнца, ветра и воды. Идея их применения пользуется широкой популярностью, так как это — экологически чистые источники, использование которых не наносит вреда окружающей среде.
Энергия солнца.
Земля получает громадное количество солнечной энергии. Современная техника позволяет ученым разрабатывать новые методы использования солнечной энергии. Крупнейшая в мире солнечная электростанция построена в пустыне Калифорнии. Она полностью обеспечивает потребности 2000 домов в энергии. Зеркала отражают солнечные лучи, направляя их в центральный бойлер с водой.
Вода в нем кипит и превращается в пар, который вращает турбину, связанную с электрогенератором.
Преимущества | Недостатки |
Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии, не вызывает вредных отходов и является экологически чистой. | Для строительства солнечных электростанций требуются большие площади земли. Изменение потока энергии в течении суток, времени года, погоды. Высокая стоимость. Необходимость периодической отчистки отражающей поверхности от пыли. |
Энергия ветра.
Энергия ветра используется человеком уже не первое тысячелетие. Ветер надувал паруса и вращал мельницы. Для использования энергии ветра создавались самые разнообразные устройства, предназначенные для выработки электроэнергии и для других целей. Ветер вращает лопасти ветряка, приводящие в действие вал турбины, связанной с электрогенератором.
Преимущества | Недостатки |
-Экологически чистый вид энергии. | - Не гарантируемое получения нужного количества электроэнергии. На неких участках суши силы ветра может оказаться недостаточно для выработки нужного количества электроэнергии. - Высокая стоимость - Они мешают полётам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. |
Энергия воды.
Гидроэлектростанции
Энергию воды используют на протяжении многих веков. Вода вращала водяные колеса, использовавшиеся для разных целей. В наши дни построены огромные плотины и водохранилища, и вода применяется для выработки электроэнергии. Течение реки вращает колеса турбин, превращая энергию воды в электроэнергию. Турбина связана с генератором, который вырабатывает электроэнергию.
Преимущества | Недостатки |
Использование возобновляемой энергии, очень дешевая электроэнергия. Работа не сопровождается вредными выбросами в атмосферу. | Затопление пахотных земель. Сокращенные и нерегулируемые попуски воды из водохранилищ приводят к загрязнению рек, снижение численности рыб. |
Энергия приливов и отливов
В течение многих веков люди размышляли над природой океанских приливов и отливов. Сегодня хорошо известно, что этому грандиозному явлению природы, а именно, ритмичному движению морских вод, способствуют силы гравитации Солнца и Луны. Дважды в сутки Солнце и Луна силой тяготения заставляют морскую воду то наступать на берег, то отходить назад. Это явление известно людям с давних времен, однако использовать его с целью получения энергии человечество научилось лишь недавно.
Преимущества | Недостатки |
- Экологичность и низкая себестоимость производства энергии. | - высокая стоимость строительства и изменяющаяся в течение суток мощность. |
Энергия волн
Энергия волн океана – энергия, переносимая волнами на поверхности океана. Может использоваться для совершения полезной работы – генерации электроэнергии, опреснения воды и перекачки воды в резервуары. Чаще используют волновые электростанции для получения электричества из кинетической энергии волн.
Преимущества | Недостатки |
выполнять роль волногасителей, защищая порты, гавани и берега от разрушения | волновая энергетика может привести к вытеснению рыбаков из продуктивных рыбопромышленных районов и может представлять опасность для безопасного плавания. |
Глава II
2.1 Описание процесса создания ручного генератора
Последовательность сборки ручного генератора.
Мне понадобилось:
1 Текстолитовая пластина для крепления всех деталей
2 Асинхронных двигателя (Они преобразуют механическую энергию в электрическую энергию)
3 Шестерёнки и 3 пассика, которые создают мультипликатор и тем самым увеличивают обороты роторов двигателей.
Ручка для вращения
Гнездо USB (для соединения с телефоном)
Мыльница (для корпуса)
Все детали я взял из неработающих радио - компьютерных приборов.
Этапы работы
Для начала я собрал нужные мне детали и расположил их нужном порядке для того чтобы собрать схему и отметить места для будущих креплений.
Затем я сделал отверстия на пластине для крепления двигателей, пассика и шестеренок.
Прикрутил двигателя и шестеренки к каркасу.
Прикрутил ручку
Соединил последовательно провода двигателей с USB выходом.
Проверил работает ли схема.
Закрепил USB выход к каркасу для прочности.
Сделал корпус
Для нормализации напряжения на выходе мы взяли стабилизатор с выходным напряжением 5 V.
Поместив его в схему, состоящую дополнительно из конденсаторов на входе и на выходе.
А для постоянного поступления тока на вход стабилизатора, при вращении по и против часовой стрелки применили диодный мост.
Заключение
Энергия – удивительное явление. Ею пропитан наш мир. Энергия может находиться в людях и животных, в камнях и растениях, в ископаемом топливе, деревьях и воздухе, в реках и озерах. Энергия поднимает в космос ракеты, движет автомобилями, кораблями и самолетами, зажигает миллионы огней больших городов. Энергия дает нам свет, тепло, связь. И чем дальше в своем развитии продвигается человечество, тем больше ему нужно энергии.
В ходе исследования и написания нашей работы мы убедились в том, что созданный мой альтернативный источник можно использовать в быту. Телефоны многофункциональные, они оснащены: видео и фотокамерой, мп3 плеером, радио, фонариком даже появилась возможность просматривать телевизионные каналы на телефоне. В тот момент, когда заряд аккумулятора на исходе при помощи ручного генератора появилась возможность его зарядить.
Данная гипотеза подтвердилась.
Библиографический список
Арустамов основы природопользования. М. Изд. «Дашков и К». 2002. . Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия. Общее землеведение Лаврус энергии К: НиТ, 1997 Солнечная энергетика и солнечные батареи (http://solar-battery. narod. ru) Ю. Тёльдеши, Ю. Лесны. Мир ищет энергию. – М.: Мир, 1981. Шефтер энергии ветра. Альтернативная энергетика http://ru. wikipedia. org Альтернативные источники энергии современности http://www. bioges. ru/index. php? option=com_content&view=article&id=89&lang=ru Преимущества и недостатки солнечной энергетики http://alternativenergy. ru/solnechnaya-energetika/85-preimuschestva-solnechnoy-energetiki. html Биоэнергия http://energy-source. ru/istochniki/bio. html Геотермальная энергия http://alternativenergy. ru/energiya/320-geotermalnaya-energiya. htm