Профессиональный конкурс работников образования ВСЕРОССИЙСКИЙ ИНТЕРНЕТ-КОНКУРС 2013/2014 учебный год Электрические аппараты низкого напряжения Номинация: Педагогические идеи и технологии: профессиональное образование Автор: Фролов Николай Николаевич Место выполнения работы: ГБОУ СПО «Перемышльский техникум эксплуатации транспорта» 2013 г. План-конспект урока на тему «Электрические аппараты низкого напряжения» Предмет: Основы электротехники Раздел: «Электрические аппараты» Тема: «Электрические аппараты низкого напряжения» Цели: Ознакомить обучающихся с назначением, классификацией, видами электрических аппаратов и их применением; Объяснить обучающимся прицепы работы электрических аппаратов и экономическую эффективность их применения. Формировать у обучающихся рациональные приемы и способы мышления, развитие познавательной активности, внимания, памяти, речи, стремления к повышению культуры труда; Воспитывать у обучающихся уважения к труду, высокие нравственные качества. Тип урока: формирование новых знаний Методы: беседа, индивидуальная работа обучающихся, тестирование, демонстрация макетов и показ электрических аппаратов.. Оборудование и материалы: презентация, раздаточный материал (электрические аппараты ), бланки для тестирования, макеты электрических аппаратов, плакаты. Межпредметные связи: Физика – тема «Электрические цепи.» Материаловедение – тема «Цветные металлы и сплавы» Литература: Бондарь И.М. Электротехника и электроника: Учебное пособие. Москва: ИКЦ «МарТ»; 2005.-336 с.(Серия «Среднее профессиональное образование».) Морозова, Н.Ю., Электротехника и электроника: учебник для студ. сред. проф. Образования / Н.Ю. Морозова – М. : Издательский центр «Академия», 2007. – 256 с. Структура урока: 1. Организационный момент – 2 мин. 2. Сообщение темы, целей и плана урока – 4 мин. 3. Формирование новых знаний – 21 мин. 4. Закрепление пройденного материала – 12 мин. 5. Заключительная часть – 4 мин. 6. Домашнее задание – 2 мин.
План урока
1. Организационный момент. Проверка отсутствующих, готовности к уроку, психологический настрой.
2. Сообщение темы, целей и плана урока Занимательное начало урока: Необходимо предложить рациональную и безопасную электрическую схему автомойки. 1. Назначение электрических аппаратов. 2. Классификация аппаратов по назначению. 3. Устройство аппаратов , их применение и требования предъявляемые к ним.
Формирование новых знаний. Электрические аппараты (ЭА) — это электротехнические устройства, применяемые при использовании электрической энергии, начиная от ее производства, передачи, распределения и кончая потреблением. Разнообразие видов ЭА и различие традиций мировых электротехнических школ затрудняют их классификацию. В настоящее время под ЭА понимают электротехнические устройства управления потоком энергии и информации. При этом речь может идти о потоках энергии различного вида: электрической, механической, тепловой и др. Например, потоком механической энергии от двигателя к технологической машине может управлять электромагнитная муфта. Потоками тепловой энергии можно управлять при помощи электромагнитных клапанов и заслонок. Таких примеров использования ЭА можно привести большое количество. Примером использования ЭА для управления информацией является применение реле в телефонии. Например, при создании телеграфного аппарата П.Л. Шиллинг в 1820г. применил впервые электромагнитное реле. Простейшая формально-логическая обработка дискретной информации также была реализована на реле. Однако наибольшее распространение получили ЭА для управления потоками электрической энергии для изменения режимов работы, регулирования параметров, контроля и защиты электротехнических систем и их составных частей. Как правило, функции таких ЭА осуществляются посредством коммутации (включения и отключения) электрических цепей с различной частотой, начиная от относительно редких, нерегулярных значений до периодических высокочастотных, например, в импульсных регуляторах напряжения. Одним из основных признаков классификации ЭА является напряжение. Различают аппараты низкого напряжения (АНН) — до 1000 В и аппараты высокого напряжения (АВН) — свыше 1000 В. Большинство аппаратов низкого напряжения условно можно разделить на следующие основные виды: аппараты управления и защиты — автоматические выключатели, контакторы, реле, пускатели электродвигателей, переключатели, рубильники, предохранители, кнопки управления и другие аппараты, управляющие режимом работы оборудования и его защитой; аппараты автоматического регулирования — стабилизаторы и регуляторы напряжения, тока, мощности и других параметров электрической энергии; аппараты автоматики — реле, датчики, усилители, преобразователи и другие аппараты, осуществляющие функции контроля, усиления и преобразования электрических сигналов. Следует отметить, что АНН иногда классифицируют по величине коммутируемого тока: слаботочные (слаботоковые) — до 10 А и сильноточные (сильнотоковые) — свыше 10 А. При этом нижние пределы надёжно коммутируемых современными электрическими аппаратами токов достигают 10-9 А, а напряжений — 10-5 В. Аппараты высокого напряжения работают в сетях с напряжением до 1150 кВ переменного тока и 750 кВ постоянного тока и также существенно различаются по своим функциям. В настоящем учебном пособии аппараты высоко напряжения не рассматриваются. Электрические аппараты как низкого, так и высокого напряжения обычно являются конструктивно законченными техническими устройствами, реализующими определенные функции и рассчитанными на разные условия эксплуатации. В основе большинства электромеханических ЭА лежит контактная система с различными типами приводов — ручным, электромагнитным, механическим и др. Процессы, протекающие в ЭА, определяются различными и многообразными физическими явлениями, которые изучаются в электродинамике, механике, термодинамике и других фундаментальных науках. Одной их наиболее сложных задач, решаемых при разработке электромеханического электронного аппарата, является обеспечение работоспособности электрических контактов, в том числе и при гашении электрической дуги, возникающей при выключении ЭА. По принципу работы электрические аппараты подразделяются на контактные и бесконтактные. Первые имеют подвижные контактные части, и воздействие на управляемую цепь осуществляется путем замыкания или размыкания этих контактов. Бесконтактные аппараты не имеют коммутирующих контактов. Эти аппараты осуществляют управление путем изменения своих электрических параметров (индуктивности, ёмкости, сопротивления и т.д.). Контактные аппараты могут быть автоматическими и неавтоматическими. Автоматические — это аппараты, приходящие в действие от заданного режима работы цепи или машины. Неавтоматические — это аппараты, действие которых зависит только от оператора. Они могут управляться дистанционно или непосредственно. Требования, предъявляемые к электрическим аппаратам, чрезвычайно разнообразны и зависят от назначения, условий применения и эксплуатации аппарата. Кроме специфических требований, относящихся к данному аппарату, все электрические аппараты должны удовлетворять некоторым общим требованиям: 1. Каждый электрический аппарат при работе обтекается рабочим током, при этом в токоведущих частях выделяется определенное количество теплоты и аппарат нагревается. Температура не должна превосходить некоторого определенного значения, устанавливаемого для данного аппарата и его деталей. 2. В каждой электрической цепи может быть ненормальный (перегрузка) или аварийный (короткое замыкание) режим работы. Ток, протекающий по аппарату в этих режимах, существенно (в 50 и более раз) превышает номинальный, или рабочий, ток. Аппарат подвергается в течение определенного времени чрезмерно большим термическим и электродинамическим воздействиям тока, однако он должен выдерживать эти воздействия без каких-либо деформаций, препятствующих дальнейшей его работе. 3. Каждый электрический аппарат работает в цепи с определенным напряжением, где возможны также и перенапряжения. Однако электрическая изоляция аппарата должна обеспечивать надежную работу аппарата при заданных значениях перенапряжений. 4. Контакты аппаратов должны быть способны включать и отключать все токи рабочих режимов, а многие аппараты — также и токи аварийных режимов, которые могут возникнуть в управляемых и защищаемых цепях. 5. К каждому электрическому аппарату предъявляются требования по надежности и точности работы, а также по быстродействию. 6. Любой электрический аппарат должен, по возможности, иметь наименьшие габариты, массу и стоимость, быть простым по устройству, удобным в обслуживании и технологичным в производстве. Электрические аппараты являются сложными электротехническими устройствами, содержащими много элементов, одни из которых являются проводниками электрических токов, другие — проводниками магнитных потоков, а третьи служат для электрической изоляции. Часть элементов может перемещаться в пространстве, передавая усилия другим узлам и блокам. Работа большой части аппаратов связана с преобразованием одних видов энергии в другие. При этом, как известно, неизбежны потери энергии и превращение ее в тепло. Тепловая энергия частично расходуется на повышение температуры аппарата и частично отдается в окружающую среду. При увеличении температуры происходит ускоренное старение изоляции проводников и уменьшение их механической прочности. Так, например, при возрастании длительной температуры всего лишь на 8 °С сверх допустимой для данного класса изоляции, срок службы последней сокращается в 2 раза. При увеличении температуры меди со 100 до 250 °С механическая прочность снижается на 40 %. Следует иметь в виду, что при коротком замыкании, когда температура может достигать предельных значений (200-300 °С), токоведущие части подвержены воздействию больших электродинамических сил. Работа контактных соединений также сильно зависит от температуры. Нагрев токоведущих частей и изоляции аппарата в значительной степени определяет его надежность. Поэтому, во всех возможных режимах работы температура частей аппарата не должна превосходить таких значений, при которых не обеспечивается его длительная работа. Термическая стойкость электрических аппаратов Термической стойкостью электрических аппаратов называется способность их выдерживать без повреждений, препятствующих дальнейшей работе, термическое воздействие протекающих по токоведущим частям токов заданной длительности. Количественной характеристикой термической стойкости является ток термической стойкости, протекающий в течение определённого промежутка времени. Наиболее напряжённым является режим короткого замыкания, в процессе которого токи по сравнению с номинальными могут возрастать в десятки раз, а мощности источников теплоты — в сотни раз. Обобщение пройденного материала в ходе фронтальной беседы.
Закрепление пройденного материала.
Для закрепления материала используется индивидуальное тестирование на бланках. Предлагается 5 вопросов по пройденной теме с 3 вариантами ответов, из которых нужно выбрать 1 правильный. Критерии оценок следующие 5- правильных ответов — отлично, 4 — хорошо, 3- удовлетворительно. Бланк теста К какому классу электрических аппаратов относится автоматический выключатель? Б). Аппараты автоматического регулирования. В). Аппараты автоматики. Б) Аппарат защиты от обрыва одной фазы. В) Любой из перечисленных аппаратов или оба вместе. Б) Стабилизатор напряжения. В) Реле. Б) Аппараты автоматического регулирования. В) Аппараты автоматики. Б) Реле. В) автоматический выключатель.
5. Заключительная часть. Подведение итогов урока, выставление оценок за тест. 6. Домашнее задание. Самостоятельно изучить принцип действия магнитного пускателя при работе с трехфазным электродвигателем используя интернет- ресурсы и учебник Н.Ю. Морозова – Электротехника и электроника. |
Электротехника — TryEngineering.org Работает на IEEE
КАРЬЕРНЫЕ ПУТИ СТАЖИРОВКИ
Электротехника
Инженеры-электрики и электронщики проводят исследования, проектируют, разрабатывают, тестируют и контролируют разработку электронных систем и производство электрического и электронного оборудования и устройств. От глобальной системы позиционирования, которая может постоянно определять местоположение транспортного средства, до гигантских генераторов электроэнергии, инженеры-электрики и электронщики отвечают за широкий спектр технологий.
Некоторое из этого оборудования включает электродвигатели; органы управления механизмами, освещение и электропроводка в зданиях; радиолокационные и навигационные системы; системы связи; и устройства для выработки, управления и передачи электроэнергии, используемые электроэнергетическими предприятиями. Инженеры-электрики также проектируют электрические системы автомобилей и самолетов.
Что делает его уникальным?
Инженеры-электрики задействованы в большинстве отраслей и являются неотъемлемой частью разработки большинства продуктов и систем, влияющих на нашу жизнь.
Степени связи
Ниже приведены примеры некоторых аккредитованных степеней, ведущих к карьере в области электротехники:
- Электротехника
- Электротехнические технологии
- Электронная инженерия
- Электроника Технология машиностроения
- Электромеханическое машиностроение
- Фотоника
- Компьютерная инженерия
Выполните поиск в нашей глобальной базе данных аккредитованные инженерные программы.
Хотите узнать больше?
Нажмите на синие вкладки, чтобы изучить поле более подробно и узнать о подготовке и трудоустройстве, на зеленые вкладки, чтобы вдохновить людей, работающих в области электротехники, и на то, как они влияют на мир, и оранжевые вкладки для идей о том, как узнать больше и Вы можете участвовать в мероприятиях, лагерях и соревнованиях!
Технологии
День из жизни
Многие инженеры по электротехнике и электронике специализируются в определенной отрасли, например, в системах управления, и в прикладной области, например в медицине, компьютерах или распределении электроэнергии.
Скорее всего, они будут работать совместно с другими инженерами, решая проблемы или разрабатывая новые продукты или процессы. Поскольку для разработки большинства новых или модернизированных продуктов требуется электротехника, они часто будут рассматривать эффективные конструкции для следующего телефона, нового спутника, приборной панели автомобиля, удлинителя или даже улучшенной лампочки!
Инженеры-электрики:
- проектировать, разрабатывать, тестировать и контролировать производство электрооборудования и электрических систем для автомобилей и самолетов, включая:
- электродвигатели;
- управление механизмами,
- освещение и электропроводка в зданиях;
- радиолокационные и навигационные системы;
- системы связи; а также
- устройства генерации, управления и передачи электроэнергии, используемые электроэнергетическими предприятиями.
- сосредоточиться на производстве и поставке энергии
- специализироваться в таких областях, как
- проектирование энергетических систем или
- производство электрооборудования
Исторический снимок
Лампочка
Томас Эдисон, пожалуй, самый известный из всех инженеров-электриков, хотя в то время инженерное дело не имело официального обозначения «электротехника». Его вклад в современную жизнь обширен, и все его изобретения основаны на принципах электротехники.
В то время как другие заложили основу для создания искусственного света и работали над этой идеей в течение многих лет, он нашел правильную комбинацию конструкции углеродной нити накала и стал первым, кто решил практические и коммерческие проблемы разработки лампочек … Мир. В видео справа исследует интересную историю электрического освещения и то, как она изменилась с годами.
Теперь светодиоды захватили рынок освещения, и это энергоэффективное технологическое изменение стало результатом тяжелой работы инженеров-электриков и других специалистов.
Узнайте больше:
- Льюис Х. Латимер, пионер и изобретатель электротехники, единственный афроамериканец «Эдисон Пионер»
- Эдисон, «Волшебник из Менло-Парка», электрический свет
- Светодиод: светоизлучающий диод
Отрасли и занятость
Инженеры-электрики работают по всему миру и работают практически во всех отраслях! В качестве примеров ассортимента Технические сообщества IEEE охватывают широкий спектр интересов: от облачных вычислений до кибербезопасности, цифровой реальности, умных городов и электрификации транспорта. Технические интересы столь же широки, как и Общества IEEE, с примерами, включая робототехнику, автоматизацию, энергетику, ультразвук, кибернетику, радиовещание, аэрокосмическую промышленность и электромагнетизм! Большинство инженеров-электриков определяют область интересов, которая указывает на их карьеру в той или иной отрасли.
Почти в каждой компании работают инженеры-электрики, но, помимо наиболее очевидных работодателей, инженеры-электрики нанимают для консультирования по юридическим вопросам, участия в образовательной системе, консультирования консультантов по инвестициям и, конечно же, поддержки государственных инициатив.
Ниже приведены лишь несколько примеров некоторых отраслей, чтобы вы могли изучить типы проектов, над которыми вы работали в глобальном масштабе:
- Аэрокосмическая индустрия
- Производство бытовой техники
- Автомобильная
- Потребительские товары
- Финансовые институты
- Правительство
- Производство
- Медицинское оборудование
- Производство датчиков
- Телекоммуникации
- Транспорт
Подготовка и степени
Для большинства инженерных профессий:
- требуется степень бакалавра
- степень магистра может быть рекомендована для тех, кто специализируется или интересуется менеджментом
- студенты также могут начать со связанной степени младшего специалиста, а затем перейти к бакалавриату, когда они выберут курс для получения степени.
- многие студенты должны участвовать в совместной программе во время учебы в университете, чтобы получить реальный мировой опыт в выбранной ими области.
- образование на самом деле не прекращается… инженерам необходимо оставаться в курсе, поскольку технологии меняются, а материалы и процессы со временем улучшаются.
- многие профессиональные общества предлагают сертификаты и курсовую работу для поддержки непрерывного образования своих членов.
Важно выбрать диплом инженера, который был аккредитован в соответствии с основными стандартами. Узнайте больше и просмотрите глобальную базу данных TryEngineering о аккредитованные инженерные и вычислительные программы.
Студенты-электротехники пройдут ряд курсов по таким темам, как схемы, электроника, цифровой дизайн и микропроцессоры. Лабораторные курсы играют важную роль в закреплении концепций, изученных на курсах лекций. Основная учебная программа строится на основе базовых курсов по математике, физике, химии и гуманитарным наукам. Концентрационные курсы различаются в зависимости от инженерной школы, но, как правило, предлагают обучение по таким темам, как системы связи, энергосистемы, а также управление и контрольно-измерительные приборы, все с соответствующими лабораторными работами.
Будьте в восторге
Замечательные инженеры!
Один из лучших способов изучить, на что может быть похоже работа в области электротехники, — это узнать о людях, внесших большой вклад в электротехнику, а также о тех, кто в настоящее время работает в этой области.
- IEEE предоставляет интервью со многими инженерами-электриками через их Встретить инженера программа… узнайте о карьерном росте многих ИП!
- Исторически сложилось так, что одним из самых известных инженеров-электриков является Никола Тесла был сербским американским изобретателем, инженером-электриком, инженером-механиком, физиком и футуристом, наиболее известным своим вкладом в разработку современной системы электроснабжения переменного тока.
- Берта Ламме была сотрудницей Westinghouse и первой женщиной, получившей степень инженера-электрика.
- Гульельмо Маркони был итальянским изобретателем и инженером-электриком, известным своими новаторскими работами в области радиопередачи на большие расстояния и разработкой закона Маркони.
Глобальное влияние: фотоника
Фотоника действительно началась с изобретения лазера в 1960 году (подумайте о том, как работают CD- и DVD-плееры и как лазеры используются в производстве), но последовали другие изобретения, включая лазерный диод в 1970-х, оптические волокна для передачи информации и эрбиевый усилители из легированного волокна. Эти взносы помогли запустить телекоммуникационную отрасль и способствовали созданию необходимой инфраструктуры для Интернета. Влияние Интернета в глобальном масштабе сложно измерить! Без Интернета доступ к образовательным и медицинским ресурсам был бы менее доступен в относительно изолированных регионах мира.
В то время как электроника включает в себя управление электронами, фотоника занимается управлением фотонами с точки зрения генерации и использования света и других форм лучистой энергии. Фотоника влияет на производство и обнаружение энергии, связь, обработку информации и другие приложения и является растущей областью электротехники.
Узнайте больше:
- IEEE Общество Лазеров и Электрооптики
- История фотоники
- Национальная инициатива в области фотоники
- Как работают проигрыватели компакт-дисков и DVD?
Присоединяйтесь
Продолжай учиться
Изучите интересующие вас темы, связанные с электротехникой!
Исследовать:
- Летний институт TryEngineering: что такое электротехника?
- Блог о новостях TryEngineering
Часы:
- Columbia Engineering: что такое электротехника?
- Университетский колледж Лондона: что такое электротехника?
Попробуйте:
- Поиграйте в игры, связанные с электротехникой! (заполнитель)
- Попробуйте один из уроков TryEngineering, посвященных биоинженерии:
- Электрические выключатели
- Трансформаторы
- Светодиоды и резисторы
- AC Motors
- DC Motors
Соревнования и события
Клубы, соревнования и лагеря — одни из лучших способов изучить карьерный путь и проверить свои навыки в дружественной конкурентной среде.
Клубы:
- В некоторых доуниверситетских школах есть клубы или программы по электронике, которые помогают студентам освоить основы электротехники до получения степени. Посмотрите, что предлагает ваша местная школа!
- На университетском уровне в профессиональных организациях часто есть студенческие отделения, где проводятся мероприятия и конкурсы. Примером является Студенты IEEE.
Соревнования:
- Соревнования по автономным снегоочистителям ставит перед студентами университетов задачу спроектировать, построить и использовать полностью автономный снегоочиститель для уборки снега с обозначенной дорожки.
- Конкурс студенческого дизайна IEEE Circuits and Systems Society это всемирный конкурс, на котором студенты предлагают и реализуют проекты в области электротехники и смежных областях.
лагеря:
- TryEngineering Летний институт: Посетите Летний институт IEEE TryEngineering, чтобы улучшить свои основные инженерные навыки.
- Женская технологическая программа (WTP) это четырехнедельный летний академический и жилой опыт, в котором 60 учениц старших классов изучают электротехнику и информатику (EECS).
Многие университеты предлагают летний инженерный опыт. Обратитесь в технический отдел вашего местного университета, чтобы узнать, что они предлагают.
Местные подключения
bigstock.com/ КамрадЗнаете ли вы, что в вашем районе можно изучать электротехнику? У вас есть местное радио или телевидение? Рассмотрим передачу радиосигналов от этой станции:
- Как работает радио?
- Какую роль в передаче радио- или телесигналов играют вещательные башни в вашем районе?
- В чем разница между AM и FM радио с точки зрения передачи?
- Как работает спутниковое радио?
- Как вы думаете, какое социальное влияние оказало это радио, когда оно было впервые представлено?
Узнайте больше:
- Радиовещательная
- Спутниковое радио
- Радиопередача (PBS)
Группы и ассоциации
Обязательно обратитесь к профессиональным сообществам, занимающимся разработкой, там, где вы живете. Не все будут предлагать членство доуниверситетским студентам, но большинство предлагают группы для студентов университетов и, конечно же, предлагают онлайн-ресурсы, которые помогут вам изучить эту область. Некоторые примеры групп, специализирующихся на электротехнике:
- IEEE (Институт инженеров по электротехнике и электронике)
- IET (Институт инженерии и технологий)
- Китайское общество электротехники
- Южноафриканский институт инженеров-электриков
- (SPIE) Международное общество оптики и фотоники
Некоторые ресурсы на этой странице предоставлены или адаптированы из Бюро статистики труда США и Центр карьеры Cornerstone.
Поделиться:
Easy Engineering Планы уроков и занятия для детей в возрасте от 4 до 18 лет
ПЛАНЫ УРОКОВ
Вовлеките учащихся в инженерное дело с помощью простых в использовании планов уроков
Изучите базу данных планов уроков IEEE Try Engineering, чтобы обучать инженерным концепциям своих учеников в возрасте от 4 до 18 лет. , Исследуйте такие области, как лазеры, светодиодные фонари, полеты, умные здания и многое другое в рамках нашей деятельности. Все планы уроков предоставляются такими же учителями, как и вы, и проходят экспертную оценку. Просмотрите наш полный список планов уроков TryEngineering.
Наши планы уроков просты в использовании и включают в себя раздаточные материалы для учащихся и рабочие листы для распечатки. Выберите категорию или возрастной диапазон ниже, чтобы найти уроки, подходящие для ваших учеников. Если вы использовали какой-либо из наших уроков, мы хотим получить ваше мнение, поэтому, пожалуйста, заполните опрос ниже.
Примите нашу обследование плана урока
5-78-1011-1314-18AlgebrabiologyChemistryCommunity и HealthData обработка и анализ системных систем/магнитизм. Оценка Статистических исследований (статистика) Погодные и климатические инженерные инженерные/пищевые инженерно -инженерно -инженерные инженерные инженерные инженерные инженерные инженерии. Энергетика/ядерная инженерияРобототехникаПрограммное обеспечение/МультимедиаСтруктурная инженерияСистемотехникаТелекоммуникацииТранспортная инженерия
3D-печать вручную
3D-печать вручную На этом уроке учащиеся узнают, как работают 3D-принтеры. Затем, работая в парах, они будут использовать те же методы, что и 3D-принтеры…
Век пластмасс
Урок посвящен тому, как пластмассы всех видов были разработаны для повседневных товаров за последнее столетие, с акцентом на выбор материалов и проектирование.
Вопрос о балансе
Вопрос о балансе Этот урок посвящен использованию весов и измерений инженерами-технологами. Перед командами учащихся стоит задача…
Двигатели переменного тока
Фокус урока Урок начинается с описания работы некоторых первых экспериментаторов и последовательности действий, которая в конечном итоге привела к реализации…
Дизайн адаптивных устройств
вспомогательные устройства, такие как протезы, инвалидные коляски, очки, поручни, слуховые аппараты, подъемники или скобы.
Взгляд на оптику
Взгляд на оптику Цель этого урока — предоставить учащимся неограниченную возможность исследовать материалы и работать с ними, создавать и делиться…
IEEE REACH предлагает универсальный магазин ресурсов, которые оживляют историю технологий и техники в классе. Ресурсы включают в себя: блоки запросов, первичные и вторичные источники, практические занятия и мультимедийные источники (видео и аудио). Единицы имеют 9 тем: сельское хозяйство, производство, материалы и конструкции, энергетика, связь, транспорт, обработка информации, медицина и здравоохранение и военное дело.
IEEE REACH: история технологических ресурсов
Зарядись! Введение в электрическую энергию — урок
(1 оценка)Нажмите здесь, чтобы оценить
Quick Look
Уровень: 4 (3-5)
Необходимое время: 15 минут
Зависимость от урока: Нет
предметных областей: Физические науки, наука и технологии
Ожидаемые характеристики NGSS:
4-PS3-2 |
Доля:
TE Информационный бюллетень
Резюме
Учащиеся знакомятся с понятием электрической энергии. Они узнают о взаимосвязях между зарядом, напряжением, током и сопротивлением. Они обнаруживают, что электрическая энергия — это форма энергии, которая питает большинство их бытовых приборов и игрушек. В связанных мероприятиях учащиеся узнают, как работает электрическая цепь, и тестируют материалы, чтобы увидеть, проводят ли они электричество. Опираясь на общее понимание электрической энергии, они разработали собственный эксперимент по питанию картофеля. В ходе двух мероприятий по обучению грамоте учащиеся узнают об электросетях и отключениях электроэнергии.Эта учебная программа по инженерному делу соответствует научным стандартам следующего поколения (NGSS).
Инженерное подключение
Инженеры постоянно изобретают новые способы хранения, транспортировки и производства электроэнергии. Они разрабатывают новые типы батарей, более безопасные линии электропередачи и электростанции. Примеры включают солнечную энергию, небольшие компактные батареи и линии электропередач с резиновой изоляцией. Инженеры-электрики и компьютерщики проектируют системы, которые производят электричество и передают его в ваш дом. Инженеры-электрики работают с электричеством во всех его формах, от крошечных электронов до крупномасштабных магнитных полей и бытовых приборов. Команды инженеров разрабатывают сложные устройства, такие как лазеры, используемые в медицине, или роботы, выполняющие сложные операции в космосе.
Цели обучения
После этого урока учащиеся должны уметь:
- Объясните, откуда берется электричество и как мы его используем.
- Дайте определение электрической энергии с точки зрения заряда, напряжения, тока и сопротивления.
- Определите типы инженерных профессий, которые в основном связаны с электроэнергетикой.
Образовательные стандарты
Каждый урок или занятие TeachEngineering соотносится с одной или несколькими науками K-12, технологические, инженерные или математические (STEM) образовательные стандарты.
Все более 100 000 стандартов K-12 STEM, включенных в TeachEngineering , собираются, поддерживаются и упаковываются сетью стандартов достижений (ASN) , проект D2L (www.achievementstandards.org).
В ASN стандарты структурированы иерархически: сначала по источнику; напр. по штатам; внутри источника по типу; напр. , естественные науки или математика; внутри типа по подтипу, затем по классам, и т.д. .
NGSS: научные стандарты следующего поколения — наука
Ожидаемая производительность NGSS | ||
---|---|---|
4-ПС3-2. Проведите наблюдения, чтобы доказать, что энергия может передаваться с места на место с помощью звука, света, тепла и электрического тока. (4 класс) Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв! | ||
Нажмите, чтобы просмотреть другую учебную программу, соответствующую этому ожидаемому результату | ||
Этот урок посвящен следующим аспектам трехмерного обучения NGSS: | ||
Научная и инженерная практика | Ключевые дисциплинарные идеи | Концепции поперечной резки |
Используйте доказательства (например, измерения, наблюдения, закономерности) для построения объяснения. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! | Энергия может перемещаться с места на место посредством перемещения объектов или звука, света или электрического тока. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! Энергия также может передаваться с места на место с помощью электрических токов, которые затем можно локально использовать для создания движения, звука, тепла или света. Токи могли быть созданы для начала путем преобразования энергии движения в электрическую энергию.Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! | Энергия может передаваться различными способами и между объектами. Соглашение о согласовании: Спасибо за ваш отзыв! |
Международная ассоциация преподавателей технологий и инженерии — Технология
- Энергия приходит в разных формах. (Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
- Объясните, как могут существовать различные отношения между технологией и инженерией и другими областями контента.
(Оценки
3 —
5) Подробнее
Посмотреть согласованную учебную программу
Согласны ли вы с таким раскладом? Спасибо за ваш отзыв!
ГОСТ
Предложите выравнивание, не указанное вышеКакое альтернативное выравнивание вы предлагаете для этого контента?
Подписывайся
Подпишитесь на нашу рассылку новостей, чтобы получать внутреннюю информацию обо всем, что связано с TeachEngineering, например, о новых функциях сайта, обновлениях учебных программ, выпусках видео и многом другом!
PS: Мы никому не передаем личную информацию и электронные письма.
Больше учебных программ, подобных этому
Высший элементарный урок
Электроны в движении
Учащиеся узнают о текущем электричестве и необходимых условиях для существования электрического тока. Учащиеся строят простую электрическую цепь и гальванический элемент, чтобы понять, что такое напряжение, сила тока и сопротивление.
Электроны в движении
Урок средней школы
Вне сети
Студенты изучают и обсуждают преимущества и недостатки возобновляемых и невозобновляемых источников энергии. Они также узнают об электросетях нашей страны и о том, что означает для жилого дома быть «отключенным от сети».
Вне сетки
Урок средней школы
Цепи
Студенты знакомятся с несколькими ключевыми понятиями электронных схем. Они узнают о некоторых физических принципах схем, ключевых компонентах схем и их распространенности в наших домах и повседневной жизни.
Схемы
Высший элементарный урок
Энергия США
На этом уроке учащиеся знакомятся с электроэнергетической отраслью США. Студенты также узнают о воздействии на окружающую среду, связанном с различными источниками энергии.
Питание США
Введение/Мотивация
Сегодня мы поговорим об электрической энергии, или электричестве. Кто может описать мне электричество? Каковы некоторые примеры электрической энергии в нашем мире? Можем ли мы чувствовать электрическую энергию? (Ответ: Да, например, статические разряды, удары от розеток и молнии.)
Что такое электрическая энергия ? Что ж, электричество — это невидимая форма энергии , основанная на крошечных заряженных частицах внутри атомов. Атомы — это то, из чего состоит все вокруг нас. В центре атома или ядре находятся крошечные частицы. Некоторые из этих частиц, называемые протонами, имеют положительный заряд. Вокруг ядра атома вращаются другие крошечные частицы, называемые 9.0092 электронов . Электроны имеют отрицательный заряд. Если атом не имеет одинакового количества положительных и отрицательных зарядов (не сбалансированы), возникает электрическая сила. Эта электрическая сила может оставаться в одном месте, как статическое электричество, или перемещаться с места на место, как электрический ток.
Электрическая энергия — это всего около заряда . Три словарных слова важны для понимания электрической энергии. Ток — это поток заряда или то, как заряд перемещается с места на место. Потенциал протекания тока называется напряжение и когда мы предотвращаем поток заряда, это называется сопротивлением . Давайте попробуем пример. Подумайте о шланге с водой из резервуара для воды. Напряжение — это количество воды внутри бака, которое можно использовать со шлангом, или давление, выталкивающее воду из бака. Когда мы включаем шланг и выливаем воду на землю, поток воды становится течением. Если мы наденем распылитель на шланг, распылитель может уменьшить ток до тонкой струйки и создать сопротивление. Это похоже на то, как работает электрическая энергия (или электричество).
Процесс преобразования энергии ископаемого топлива в электричество. Из Всемирного альманаха для детей 2001 г.
Copyright
Copyright © 2001 World Almanac Education Group. Все права защищены.
Итак, как энергия достигает наших домов? В большинстве случаев ископаемое топливо (например, уголь и нефть; в США в первую очередь уголь) доставляется на электростанцию, где сжигается в печи. Тепловая энергия (тепловая энергия, о которой мы поговорим в другой раз) от сжигания топлива нагревает воду, протекающую по трубе. Когда вода закипает, она превращается в пар, который направляется на турбину (колесо с лопастями). Пар давит на лопасти турбины и заставляет ее вращаться. Длинный круглый стержень (вал), прикрепленный к турбине, вращает генератор (вращающийся магнит), который уравновешивает заряды в близлежащих атомах и производит электрический ток в скрученных проводах поблизости. Электрический ток течет по другим проводам к домам, школам и предприятиям; там он протекает через различные резисторы (сопротивления) для освещения, обогрева, охлаждения и питания приборов.
Линии электропередач передают электроэнергию от электростанций к нашим домам и школам.
Copyright
Copyright © 2004, Nixdorf, Wikimedia Commons https://commons. wikimedia.org/wiki/File:Electric_transmission_lines.jpg
Хотя большинство типов инженеров используют электрическую энергию в своей работе, именно инженеры-электрики и компьютерщики проектируют системы, которые производят электрический ток и передают его в ваш дом. Инженеры-электрики работают с электрической энергией во всех ее формах, от крошечных зарядов до крупномасштабных магнитных полей и приборов, которые вы используете каждый день. Они применяют свои научные знания об электричестве, магнетизме и свете для решения реальных проблем, связанных с мобильными телефонами, компьютерным программным обеспечением, электронной музыкой, радио- и телевещанием, энергосистемой, воздушными и космическими путешествиями, а также широким спектром других задач. области. Инженеры-механики и другие инженеры работают в командах с инженерами-электриками и компьютерщиками для разработки таких устройств, как лазеры, используемые в медицине, или роботов, выполняющих операции в космосе. Другие инженеры работают над тем, чтобы использовать преимущества возобновляемых источников энергии источников. Многие технологические прорывы последних лет произошли благодаря работе инженеров-электриков и компьютерщиков . Электротехника и вычислительная техника помогают нам узнать больше о крутых способах заставить электрическую энергию работать на нас.
Предыстория урока и концепции для учителей
В чем разница между электричеством постоянного и переменного тока?
В постоянном токе , или постоянном токе, все электроны движутся в одном направлении, пока течет электричество. Этот тип тока вырабатывается аккумуляторами в фонариках, автомобилях и подобных устройствах. В переменном токе , или AC, направление движения электрона меняется много раз каждую секунду. Электроны движутся в одну сторону, затем в другую и так далее. Обратитесь к заданиям: «Путь электронов» и «Сила картофеля» для практического ознакомления с тем, как работают простые схемы. Учащиеся могут расширить эти основные концепции, изучая проводимость с помощью упражнения «Проводимость».
Схема движения и использования электроэнергии в электрической цепи.
Copyright
Copyright © (клипарт) 2004 Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA 98052-6399 USA. Все права защищены.
Экономия энергии на завтра: хватит ли нам энергии?
США производят около 10% мировой энергии, больше, чем любая другая страна, но потребляют 25% мировой энергии. В 1998 году большая часть энергии, используемой в США, поступала из ископаемого топлива (уголь, нефть и природный газ). Остальное приходилось в основном на гидроэнергетику (гидроэнергетика, например плотины) и ядерную энергию. Ископаемое топливо невозобновляемый , что означает, что количество, доступное для использования, ограничено и когда-нибудь будет израсходовано.
Гидроэнергетика — это возобновляемая форма производства электроэнергии.
Авторские права
Авторские права © Агентство по охране окружающей среды США http://www. epa.gov/
Мы можем помочь переработкой, так как это уменьшает количество новых продуктов, для производства которых требуется энергия; езда на автобусах и велосипедах для сокращения использования ископаемого топлива; использование меньшего количества тепла, горячей воды и кондиционеров. Обратитесь к связанным действиям: Blackout! и The Grid: техническое письмо через Целевую группу по исследованиям и отчетности для студентов, чтобы расширить свое понимание на реальных примерах.
Связанные виды деятельности
- Путь электронов — учащиеся узнают, как работает схема, на примере ролевой игры.
Посмотреть это занятие на YouTube
- Potato Power. Учащиеся используют картофель для питания светодиодных часов, изучая, как работает батарея в простой цепи и как химическая энергия превращается в электрическую.
Посмотреть это занятие на YouTube
- Электропроводность. Студенты делают простой тестер электропроводности, используя батарею и лампочку, и проверяют различные материалы на их способность проводить электричество.
Посмотреть это занятие на YouTube
- Затемнение! — В этом упражнении по обучению грамоте для учащихся старших классов (5-8 классы) учащиеся проводят исследование, чтобы узнать, каково это оказаться в условиях отключения электроэнергии в большом городе. Они создают пьесу, в которой показано, каким было отключение электроэнергии в 2003 году для людей, переживших его.
- The Grid: техническое письмо с помощью целевой группы по исследованиям и отчетности. В этом упражнении по повышению грамотности для учащихся старших классов (5-8 классы) класс формирует президентскую целевую группу на неделю, чтобы найти ответы и дать рекомендации относительно будущего национальной электроэнергетики. сетка. Члены целевой группы проводят ежедневные обсуждения со своей исследовательской группой и готовят отчет и презентацию своих выводов.
Закрытие урока
Сегодня мы узнали, что электрическая энергия состоит из ________. Какая? Правильно, зарядить! Кто может дать определение трем нашим самым важным словарным словам? Что такое напряжение? (Ответ: Количество заряда или электрической энергии, которое может протекать.) Что такое ток? (Ответ: поток заряда или электрической энергии.) Что такое сопротивление? (Ответ: Что-то, что препятствует протеканию заряда или электрической энергии.) Инженеры какого типа в основном работают с электрической энергией? (Ответ: Компьютерщики и инженеры-электрики. ) Когда вы пойдете домой сегодня вечером, обратите внимание на то, что все вещи в вашем доме питаются от электричества. Есть ли что-то, что вы можете сделать, чтобы помочь сохранить часть этой энергии?
Словарь/Определения
переменный ток: Электрический ток, при котором направление движения электронов меняется много раз каждую секунду. Электроны движутся в одну сторону, затем в другую и так далее. Сокращенно АС.
проводник: объект, который позволяет передавать электроны.
ток: Движение электронов.
постоянный ток: ток, при котором все электроны движутся в одном направлении, пока течет электричество. Используется в аккумуляторах и автомобилях. Сокращенно ДК.
инженер-электрик и компьютерщик: инженер, специализирующийся на технологии электричества, особенно на разработке и применении схем и оборудования для производства и распределения электроэнергии, управления машинами и связи.
электрическая энергия: Энергия, производимая за счет движения электронов (напряжение X ток).
электрон: очень маленькая отрицательно заряженная частица.
Энергия: способность выполнять работу.
изолятор: Объект, препятствующий передаче электронов.
невозобновляемая энергия: Энергия из источников, которые используются быстрее, чем они могут быть созданы. Источники включают нефть [нефть], природный газ, уголь и уран [ядерный].
возобновляемая энергия: Энергия, полученная из источников, которые можно регенерировать. Источники включают солнечную энергию, ветер, геотермальную энергию, биомассу, океан и воду.
сопротивление: Объекты или вещества, препятствующие прохождению постоянного электрического тока.
напряжение: количество произведенной энергии.
Оценка
Оценка перед уроком
Мозговой штурм: Всем классом предложите учащимся участвовать в открытом обсуждении. Напомните им, что в мозговом штурме никакая идея или предложение не является «глупой». Все идеи должны быть выслушаны с уважением. Займите некритическую позицию, поощряйте дикие идеи и препятствуйте критике идей. Пусть учащиеся поднимут руки, чтобы ответить. Запишите их идеи на доске. Спросите у студентов:
- Каковы примеры электрической энергии в нашем мире?
- Как мы чувствуем электрическую энергию? (Например, статические разряды, настенные розетки, молния.)
Знаю/Хочу знать/Узнаю (KWL) Таблица: Перед уроком попросите учащихся написать в верхнем левом углу листа бумаги (или группой на доске) под заголовком Знать , все, что они знают об электричестве и электрической энергии. Далее в правом верхнем углу под заголовком Хотите знать , попросите учащихся записать все, что они хотят знать об электричестве и электрической энергии. После урока попросите учащихся перечислить в нижней половине страницы под заголовком Изучено все, что они узнали об электричестве и электрической энергии.
Оценка после внедрения
Определения класса: Напишите словарные слова об электрической энергии из раздела «Введение/Мотивация» на классной доске: электрическая энергия, заряд, напряжение, ток, сопротивление. Всем классом разработайте одно предложение для каждого термина, используя собственные слова учащихся. Это помогает закрепить значение слов.
Оценка итогов урока
Концептуальное жонглирование: Учащиеся встают в круг и бросают друг другу мяч. Каждый раз, когда они бросают мяч, пусть они назовут что-то, что использует электрическую энергию. Один раунд может быть «назови устройство», следующий раунд может быть «назови игрушку» и так далее.
Таблица KWL (заключение): После урока попросите учащихся перечислить в нижней половине страницы под заголовком Выученные (или на доске) все, что они узнали об электричестве и электротехнике. энергия.
Круглый стол: Разделите класс на команды по 3–5 человек в каждой. Задайте командам вопрос с несколькими вариантами ответов. Пусть учащиеся каждой команды составят список ответов, по очереди записывая идеи на листе бумаги. Учащиеся передают список по группе, пока все идеи не будут исчерпаны. Пусть команды зачитают вслух свои ответы и запишут их на доске. Спросите у студентов:
- Как инженеры используют электроэнергию? (Несколько из множества возможных ответов: лампочки и освещение, бытовая техника [холодильники, стиральные машины, тостеры и т. д.], компьютеры, радиоприемники, телевизоры, радио- и телевещание, телефоны, медицинское оборудование, роботы и роботизированное оборудование, игры, автомобили и другой транспорт и др.)
Friction Boggle!: Повторите оценочное задание за круглым столом, как описано выше, за исключением случаев, когда команды зачитывают вслух свои ответы и записывают их на доске. Спросите, пришли ли другие команды к такой же идее. Если у какой-либо другой команды на листе есть такой же ответ, они должны вычеркнуть этот ответ в своем списке. Побеждает та команда, у которой окажется больше всего «уникальных» идей!
Расширение урока
Электростанции обеспечивают наши ежедневные потребности в электроэнергии.
Copyright
Copyright © 2009 Heinz-Josef Lücking, Wikimedia Commons https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nuclear_Power_Plant_-_Grohnde_-_Germany_-_1-2.JPG
Для обсуждения на следующий день попросите учащихся выяснить, где в их домах может чрезмерно использоваться электричество.
Предложите учащимся подсчитать, сколько энергии (кВтч) ежедневно потребляется в их домах (сравните со счетами за коммунальные услуги).
Студенты могут узнать больше об электричестве с помощью электрических блох. См.: Электрические блохи, начните свой собственный цирк электрических блох! Закуски, Эксплораториум, Сан-Франциско, Калифорния.
использованная литература
Знакомство с проектированием через проектирование : учебная программа по проектированию и исследованиям ставит учащихся в роли инженеров (в возрасте 11–14 лет). Intel.com/education, Инновации Intel в образовании, Корпорация Intel. По состоянию на 18 сентября 2006 г. http://www.intel.com/education/projects/news/vol_03/article1.htm
Насколько хорошо вы разбираетесь в электричестве, батареях и проводниках? Обновлено 12 августа 2005 г. Инициатива по науке и математике для улучшения обучения (SMILE), Департамент биологических, химических и физических наук ИИТ, Чикаго, Иллинойс. По состоянию на 28 сентября 2005 г. http://mypages.iit.edu/~smile/ph9306.html
Израиль, Элейн (ред.). Альманах мира для детей . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WRC Media Company, 2001, стр. 62-66.
Добро пожаловать в IEEE. Изменено 1 июля 2004 г. Институт инженеров по электротехнике и электронике (IEEE). По состоянию на 28 сентября 2005 г. http://www.ieee.org