Технология. 7 класс. Авторский коллектив: Е. С. Глозман, Е. Н. Кулакова, Ю. Л. Хотунцев, О. А. Кожина, И. В. Воронин, В. В. Воронина, А. Е. Глозман
Глава 9. Энергетические технологии. Основы электротехники и робототехники
§ 59. Бытовые электрические приборы и правила их эксплуатации
В этой главе вы продолжите знакомиться с основами электротехники и робототехники. Вы узнаете о бытовых электроприборах и правилах их эксплуатации, об электрических датчиках и приборах, содержащих элементы автоматики, об использовании датчиков в роботах. Вы поймёте, как работают датчики света и темноты, и сможете собрать их собственными руками.
Очень широко при использовании электрической энергии применяются устройства, основанные на свойствах магнитного поля, возникающего вокруг провода, через который протекает ток. Если такой провод намотать на катушку, получится электромагнит. Если ввести в катушку сердечник из сплавов железа с другими материалами, магнитное поле при протекании постоянного тока резко увеличивается, и к таким электромагнитам притягиваются стальные изделия весом даже несколько тонн. Это используется на практике для перемещения грузов.
Перечислите бытовые электроприборы, которые вы обычно используете. Подумайте, какие опасности могут подстерегать человека при неаккуратном или неправильном их применении.
Бытовые электроприборы — это электрические или электромеханические устройства, которые обеспечивают человеку возможность проживания в доме или квартире, делают это проживание комфортным, помогают в домашнем хозяйстве. В настоящее время существует огромное количество разнообразных бытовых электроприборов.
Важное место среди них занимают электроосветительные приборы. Преобразование электрической энергии в световую основано на двух факторах — температурном и люминесцентном (способности некоторых тел к свечению). На основе температурного фактора работают тепловые источники света — лампы накаливания (рис. 9.1, а) и дуговые лампы (рис. 9.1, б). На основе способности некоторых тел к свечению работают люминесцентные лампы (рис. 9.1, в).
а — лампа накаливания; б — дуговая ртутная лампа; в — энергосберегающие люминесцентные лампы
В создании лампы накаливания приняло участие большое количество учёных и инженеров. Нельзя назвать имя одного учёного — создателя такой лампы, но, без сомненья, велики заслуги русского инженера Л. Н. Лодыгина.
Именно он предложил использовать в качестве материала для нити накала вольфрам и предпринял первые попытки откачивать из ламп воздух для увеличения срока её службы.
В зависимости от области применения различают лампы накаливания общего назначения (рис. 9.2), лампы для фар автомобиля, для холодильников, индикаторные лампы и др.
а — стеклянная колба; б — нить накала; в — штабик; г — электроды; д — цоколь; е — изолятор; ж — центральный контакт
Размеры колб ламп накаливания могут быть самыми разными. Осветительные лампы накаливания, которые мы применяем дома, получают энергию из квартирной электросети, поэтому они рассчитаны на напряжение 220 В. На колбе и цоколе электрической лампы есть надписи, информирующие о величине её рабочего напряжения и мощности. Например, рабочее напряжение лампочки карманного фонарика — 3,5 В, мотоцикла — 6 В, автомобильной фары — 12 В, бытовой сети — 230 и 240 В.
Срок службы лампы накаливания составляет в среднем 1000 часов непрерывной работы. Большая часть электрической энергии (до 95%) в лампе накаливания превращается в невидимое инфракрасное излучение, т. е. в тепло. В ряде случаев это позволяет использовать лампу накаливания в качестве источника тепла.
В дуговых лампах (см. рис. 9.1, б) свет излучает электрическая дуга, возникающая между двумя электродами. Дуговые лампы применяют в качестве мощных источников света в прожекторах. Изобретателем дуговой лампы был русский учёный П. Н. Яблочков. Созданная им в 1886 г. дуговая лампа получила название «свеча Яблочкова».
Лампы накаливания используют в бытовых осветительных приборах. Однако сейчас их начинают вытеснять энергосберегающие люминесцентные лампы. Это объясняется тем, что люминесцентные лампы создают большой световой поток при относительно малом потреблении электрической энергии.
Внимание!
C люминесцентной лампой следует обращаться с большой осторожностью, так как капелька ртути, находящаяся в трубке лампы, является опасным для жизни человека веществом. Категорически запрещается разбивать трубку лампы. Вышедшие из строя лампы следует сдавать на специальные пункты утилизации.
Электрическая цепь, содержащая выключатель и одну лампу накаливания, используется в одноламповых светильниках: настольных лампах или настенных светильниках, бра (рис. 9.3).
Модель такого осветителя вы собирали на уроках технологии в 5 классе. Две-три лампы часто используют в светильниках, которые стоят на полу (торшерах) (рис. 9.4) и в люстрах.
Помимо осветительных, в быту используется множество электронагревательных приборов (рис. 9.5) с разнообразными функциями. Это приборы для приготовления пищи, дополнительного отопления, нагрева воды, глажения и личной гигиены, бытовые нагревательные электроинструменты и другие.
а — электропечь; б — электрокалорифер; в — ёмкость для нагрева воды; г — электрический утюг; д — электрический паяльник
Действие электронагревательных приборов основано на том, что при прохождении электрического тока по проводнику этот проводник нагревается. Нагревательные элементы могут быть открытыми (рис. 9.6), когда нагревающаяся спираль ничем нс защищена, и закрытыми (рис. 9.7), когда спираль находится под герметизированной оболочкой из изоляционного материала.
К бытовым электроприборам также относятся культурно-бытовые приборы (телевизоры, кинопроекторы, музыкальные центры), хозяйственные приборы (стиральные, посудомоечные, швейные машины, пылесосы), приборы для обработки и хранения продуктов (холодильники, морозильники, кофеварки, миксеры) и бытовые электроинструменты (бытовые дрели, шуруповёрты).
Эксплуатация бытовых электротехнических приборов. Электрический ток при неправильном использовании бытовых электроприборов может представлять серьёзную опасность. Это связано с тем, что тело человека является хорошим проводником электрического тока. В результате его воздействия на организм человека может наступить паралич дыхания и остановка сердца. Сила воздействия тока зависит от напряжения и состояния кожных покровов человека. Даже напряжение 42 В в определённых условиях может представлять опасность для человека.
Наиболее распространённым напряжением в наших домах является напряжение 220 В. Такое напряжение опасно, поэтому необходимо строго соблюдать правила пользования электроприборами. В процессе эксплуатации бытовых электроприборов следует постоянно следить за исправностью сетевых шнуров, розеток и вилок. Если в розетке при включении электроприбора наблюдается искрение, запах дыма или заметный нагрев, то пользоваться такой розеткой нельзя. Это может привести к пожару. При повышенной влажности опасность поражения электрическим током повышается.
Существуют строгие правила работы с электроприборами, соблюдение которых позволит избежать травм.
Правила безопасной работы с электрооборудованием
1. Нельзя перегружать сеть включением слишком большого количества потребителей электроэнергии.
2. Нельзя надолго оставлять без присмотра включённые нагревательные приборы или пользоваться самодельными нагревателями.
3. Необходимо, чтобы при эксплуатации электроприборов рабочее напряжение прибора соответствовало номинальному напряжению сети.
4. При пользовании утюгом следует следить за тем, чтобы подошва утюга не касалась сетевого шнура, так как это может повредить изоляцию.
5. При замене ламп в осветительных приборах сначала необходимо отключить питание электрической сети, а затем производить замену лампы.
6. Запрещается использовать электроприборы при снятом кожухе или открытом корпусе.
7. Монтажные и ремонтные работы следует выполнять только при обесточенной цепи и в присутствии взрослых.
8. Запрещается менять предохранители, лампы накаливания в приборах, включённых в сеть.
9. Запрещается включать в сеть электроприборы с повреждённой изоляцией питающего провода и неисправной вилкой.
10. Нельзя допускать попадания влаги внутрь электроприборов.
Экономия электроэнергии. В настоящее время в каждом доме имеется большое количество бытовых электроприборов, которые помогают людям сделать жизнь комфортной и интересной. Использование этих приборов связано с потреблением большого количества электроэнергии. При правильном использовании электроприборов можно достичь экономии электроэнергии в размере 20—25%.
В современной городской квартире больше всего потребляет электроэнергии электрическая плита. Соблюдение следующих несложных правил и приёмов позволит сэкономить большее количество электроэнергии.
При варке в кастрюле супа или картошки нужно включать конфорку на полную мощность только до закипания воды. Как только вода начинает закипать, переключайте нагрев конфорки на первое или второе положение регулятора мощности. Кастрюля обязательно должна быть плотно закрыта крышкой, так как при варке в открытой посуде расход электроэнергии увеличивается в 2,5 раза.
Донышки у кастрюль и сковородок должны быть чистые и ровные, чтобы обеспечить плотное прилегание к конфоркам. Посуда с искривлённым дном или с нагаром требует электроэнергии до 60% больше. При покупке посуды отдавайте предпочтение сковородкам и кастрюлям со стеклянной крышкой и с толстым массивным дном. Такая посуда быстрее прогревается и долго держит температуру. При использовании посуды, которая не соответствует размерам конфорки, теряется 5—10% электроэнергии.
Плита должна быть исправна. Полопавшиеся, со сколами и вздутиями, грязные нагревательные элементы тратят на 60% больше электроэнергии. Кроме того, для приготовления пищи необязательно всякий раз пользоваться электроплитой. Можно использовать специальные приборы для приготовления пищи — электрочайник, электрокастрюлю, элсктросковороду, кофеварку, тостер, электрогриль. Чайник экономит электроэнергию, автоматически выключаясь при закипании в нём воды, а если кипятить воды ровно столько, сколько требуется сейчас, без запаса, чайник будет являться самым бережливым электроприбором в вашем доме.
После электроплиты самый необходимый на кухне электроприбор — это холодильник. Холодильник включён в сеть всегда, он потребляет электроэнергии лишь в 2 раза меньше, чем электроплита. Приведённые ниже правила позволят экономить электроэнергию, потребляемую холодильником.
Устанавливать холодильник следует у самой холодной стены, лучше всего у наружной. Ни в косм случае нельзя ставить холодильник у батарей отопления или рядом с плитой. Чтобы влага из продуктов не намерзала на испарителях в морозилке, следует хранить продукты в закрытых коробках, банках, завёрнутыми в фольгу или в полиэтиленовую плёнку.
Холодильник лучше постоянно держать наполненным продуктами. Высокая теплоёмкость хранящихся продуктов будет поддерживать в нём ровную температуру, и намного реже будет включаться компрессор. При отключении электроэнергии это может сберечь продукты от оттаивания. Ставить в холодильник неостывшие кастрюльки с едой недопустимо.
Резиновое уплотнение на дверце должно быть герметичным. При пользовании холодильником старайтесь нс оставлять дверцу надолго открытой. Самым главным мероприятием по уходу за холодильником, способствующим экономному потреблению электроэнергии, является регулярное оттаивание снежной «шубы» и просушка холодильника.
Очень экономно потребляют электроэнергию автоматические стиральные машины, которые работают по заданной программе. При выборе неправильной программы стирки перерасход электроэнергии может достигать 30%.
При использовании пылесоса на треть заполненный мешок для сбора пыли ухудшает всасывание воздуха на 40%. Соответственно на эту же величину возрастает расход потребления электроэнергии, поэтому чаще опорожняйте пылесборник вашего пылесоса.
Настройте свой домашний компьютер на экономичный режим работы (отключение монитора, переход в спящий режим, отключение жёстких дисков и т. д.). Это также позволит вам сэкономить заметное количество электроэнергии.
Не оставляйте надолго оборудование в режиме ожидания — выключайте его из розетки. Телевизор с экраном среднего размера потребляет за месяц в режиме ожидания почти 9 кВт • ч энергии, музыкальный центр — 8 кВт • ч, видеомагнитофон — 4 кВт • ч. Зарядное устройство для мобильного телефона, оставленное включённым в розетку, нагревается, даже если там нет телефона. Это происходит потому, что устройство всё равно потребляет электричество, поэтому, когда зарядное устройство подключено к розетке постоянно, 95% энергии расходуется впустую. Выключение неиспользуемых приборов из сети позволит снизить потребление электроэнергии в среднем до 300 кВт • ч в год.
Сегодня при выборе ламп для освещения дома люди всё чаще останавливают свой выбор на энергосберегающих лампах. Широкий ассортимент этих лампочек позволяет использовать их практически для всех типов светильников. Лампы отличаются друг от друга мощностью, габаритными размерами, формой исполнения, используемыми цоколями, характеристиками излучаемого света. Обилие моделей позволит вам заменить все обычные лампы накаливания в вашем доме на энергосберегающие.
Замена ламп накаливания компактными люминесцентными лампами обеспечит по крайней мере четырёхкратную экономию электроэнергии. Современная энергосберегающая лампа служит 10 тыс. ч, в то время как лампа накаливания — в среднем 1,5 тыс. ч, т. е. в 6—7 раз меньше. Стоимость люминесцентной лампы примерно вдвое больше. Однако компактная люминесцентная лампа мощностью 11 Вт заменяет лампу накаливания мощностью 60 Вт. Таким образом, затраты окупаются менее чем за год, а служит она 3—4 года.
И, наконец, самое простое правило: не забывайте, выходя из дома, выключать свет и электроприборы.
Практическая работа № 40
«Разборка и сборка бытовых электронагревательных приборов (утюга, электрической плитки, электрического паяльника)»
Цель: освоить приёмы разборки и сборки бытовых электронагревательных приборов, нахождения неисправностей и их устранения.
Оборудование и материалы: электронагревательные приборы, подготовленные учителем, электромонтажные инструменты, изоляционные материалы, подкладная доска.
Порядок выполнения работы
1. Спланировать работу. Подготовить рабочее место, оборудование, монтажные инструменты.
2. Ознакомиться с техническим паспортом электронагревательного прибора.
3. Выполнить разборку электронагревательного прибора, подготовленного учителем.
4. Определить возможные неисправности электронагревательного прибора и способы их устранения.
5. Устранить неисправности. Выполнить сборку. C помощью учителя проверить работоспособность электронагревательного прибора.
6. Убрать рабочее место, инструменты и оборудование. Вымыть руки с мылом.
Полезная информация
Для создания и использования электротехнических устройств необходимы высококвалифицированные специалисты — рабочие, техники и инженеры, которые получают соответствующие знания и навыки в начальных профессиональных училищах, средних специальных (колледжах) и высших учебных заведениях. Среди таких специалистов электромонтажники, электромонтёры, электромеханики.
Основные понятия и термины:
электроосветительные и электронагревательные приборы, источники света, лампы накаливания, люминесцентные лампы, светильники, экономия электроэнергии, электромонтажники, электромонтёры, электромеханики.
Вопросы и задания:
1. Какие виды бытовых электроприборов вы знаете? Какие электронагревательные приборы имеются у вас дома?
2. Почему в быту предпочтительно использовать энергосберегающие источники света?
3. Перечислите основные правила безопасной работы с электрооборудованием.
4. Рабочий какой профессии обслуживает электрооборудование и электроустановки в домах, школах, детских садах?
Задание 1
Используя дополнительную информацию, найденную в Интернете, подготовьте сообщения об электробытовых приборах, позволяющих осуществлять энергосбережение.
Задание 2
Найдите в Интернете информацию о способах охраны окружающей среды путём утилизации элементов бытовой техники, содержащих тяжёлые металлы, кислоты и щёлочи. Подготовьте презентацию на эту тему.
Задание 3
Найдите в Интернете информацию о предприятиях вашего региона, занимающихся выпуском бытовых электроприборов. Систематизируйте эту информацию и сохраните в виде составленной вами таблицы.
Задание 4
Используя информацию из дополнительных источников, подготовьте доклад с презентацией на тему «История создания электрической лампочки».
