Меню

Урок 3
Бытовые электроосветительные и электронагревательные приборы

Технологии в энергетике
§3. Бытовые электроосветительные и электронагревательные приборы

Электрическая энергия широко применяется для освещения в вечернее и ночное время автомобильных трасс, дорог, улиц, зданий различного назначения и находящихся в них помещений. Для освещения помещений используют следующие типы электрических ламп: лампы накаливания, галогенные, люминесцентные и светодиодные. Они отличаются технологией изготовления, внешним видом, характеристиками излучаемого света, потреблением энергии, долговечностью, физическими явлениями, па которых основано их свечение.

Лампы накаливания (рис. 10, а) дают тёплый желтоватый свет. Источником света в них является раскалённая спираль (нить накала) из металла вольфрама, которую разогревает проходящий по пей ток. Чтобы вольфрамовая спираль не перегорала, из стеклянной колбы лампы выкачан воздух. Эти лампы потребляют много электроэнергии и имеют небольшой срок службы.

Галогенная лампа (рис. 10, б) в своей колбе содержит пары галогенов — брома или йода, что позволяет повысить яркость свечения спирали вольфрама и увеличить долговечность лампы в пять раз (химические элементы бром и йод вы будете изучать на уроках химии). Колбу лампы изготавливают из жаропрочного кварцевого стекла. Однако галогенные лампы чувствительны к скачкам напряжения в сети, что приводит к их быстрому выходу из строя.

Рис. 10. Лампы:
а — накаливания; б — галогенная; в — люминесцентная; г — светодиодная;
1 — контакт; 2 — цоколь; 3 — колба; 4 — нить накала; 5 — плавкий предохранитель; 6 — светодиоды

Люминесцентные лампы (рис. 10, в) могут иметь колбы разных конструкций. Но все колбы изнутри покрыты специальным веществом люминофором, которое светится под действием ультрафиолетового излучения, возникающего внутри колбы в результате электрических разрядов. Излучаемый лампами свет может иметь различные оттенки: для освещения жилых помещений — белый, холодный голубоватый, тёплый розовый и др., а для декоративной подсветки зданий, вывесок, витрин — синий, красный, зелёный, жёлтый и др.

Эти лампы называют энергосберегающими за то, что они потребляют электроэнергии приблизительно в пять раз меньше, чем лампы накаливания, и служат в десять раз дольше их. Но такая долговечность обеспечивается только в случае, если лампу включают и выключают не более пяти раз в день, поскольку большое количество включений снижает срок службы лампы. Перегоревшую лампу нельзя выбрасывать в обычный контейнер для мусора, так как в ней содержится опасное для жизни человека вещество ртуть, а следует сдавать в специальный пункт приёма отработанных люминесцентных ламп.

Светодиодные лампы (рис. 10, г) всё большее распространение получают для освещения помещений, в медицинских осветительных приборах, автомобильной светотехнике, в рекламных конструкциях, фонарях и др. Основой этих ламп являются светодиоды — специальные низковольтные электрические приборы небольшого размера. Светодиодная лампа является одним из самых экологически чистых источников света (не содержит ртути и других опасных для человека веществ). Эти лампы долговечные и пожаробезопасные. Энергопотребление светодиодных ламп в десять раз меньше, чем у ламп накаливания.

Лампы устанавливают в светильники разнообразных видов. C конструкциями светильников вы ознакомились в 6 классе при изучении темы «Технологии в сфере быта».

В быту применяется большое количество приборов, преобразующих электрическую энергию в тепловую. Это приборы для приготовления пищи: электрические плиты, чайники, тостеры, кофеварки и др.; приборы для отопления помещений: электрические радиаторы, камины, тепловентиляторы, кондиционеры и др.; приборы для личной гигиены, для кухни, уборки помещений и других целей: электрические утюги, фены, электрогрелки, стиральные и посудомоечные машины, нагреватели воды и др.

Во многих электронагревательных приборах применяют трубчатые нагревательные элементы (ТЭНы) (рис. 11). ТЭН представляет собой латунную или стальную трубку, внутри которой находится металлическая нагревательная спираль, изолированная от стенок трубки.

Рис. 11. Трубчатые нагревательные элементы: а — для стиральной машины; б — духового шкафа; в — настольная электроплита

Микроволновая печь, применяемая в быту для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи, имеет другой принцип нагрева. Специальный электронный прибор магнетрон, имеющийся в печи, создаёт электромагнитное излучение сверхвысокой частоты (СВЧ), вызывающее движение молекул пищи, в результате чего температура приготовляемой пищи повышается. Находящийся внутри печи вентилятор охлаждает магнетрон и проветривает её камеру. Для приготовления в печи запрещается использовать металлическую посуду.

Практическая работа № 4

Обсуждение результатов образовательного путешествия

1. Обсудите результаты экскурсии на предприятие, где применяются технологии производства, преобразования, распределения или передачи энергии.

2. Сделайте выводы по результатам исследований работы предприятия: каков вид производственного помещения, какое энергетическое оборудование используется, какие технологии применяются, работники каких профессий обслуживают энергетическое оборудование, какие специалисты востребованы на данном предприятии и др.

Практическая работа № 5

Сборка электрической цепи с обратной связью

1. C помощью учебного электротехнического конструктора соберите электрическую цепь с обратной связью, управляемой фоторезистором (рис. 12).

Рис. 12. Схемы электрических цепей (для практической работы № 5): а — принципиальная; б — монтажная

Примечание: фоторезистор проводит электрический ток, если на него направить свет карманного фонарика.

2. Замкните выключатель — лампа загорится, а вентилятор начнёт вращаться. Направьте на фоторезистор свет фонарика — лампа погаснет. (Примерно по этому же принципу работает автоматическое выключение уличного освещения: при попадании дневного света на фотоэлемент лампы гаснут, при наступлении сумерек свет на фотоэлемент не поступает и лампы загораются.)

Самостоятельная работа

Исследование электрического освещения в здании школы

1. Исследуйте одно из помещений школы. Выясните у учителя или завхоза школы суммарную мощность имеющихся в нём электрических ламп накаливания.

2. Оцените, насколько меньше будет потребление электричества в этом помещении в случае применения энергосберегающих ламп.

3. Подсчитайте, насколько меньше будет потребление электроэнергии в этом помещении в случае использования светодиодных ламп.

4. Подготовьте небольшое сообщение по результатам исследований.

Проверяем свои знания

1. Почему колба лампы накаливания во время работы нагревается до очень высокой температуры?

2. Что является источником света в люминесцентных лампах?

3. Что такое ТЭН и какова его конструкция?