МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КАМБРОДСКАЯ ОСНОВНАЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА

БУИНСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО РАЙОНА РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН»

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ РАБОТА

«Измерение мощности электрических бытовых приборов»

Работу выполнил ученик

9 класса

Фаткуллин И.Ф.

Руководитель; Фаткуллин Ф.Ф.

учитель физики

2016

Содержание

I.Введение

3-4

1. Проблемное обоснование выбора исследовательской работы.

2. Актуальность выбранной темы.

3. Гипотеза.

4. Цель, задачи исследования.

5. Объект, предмет исследования.

6. Методы исследования.

7. Практическая направленность работы.

8. Этапы работы.

9. Сроки работы.

II.Основная часть

5-7

1. Как экономить электричество (теория)

5-9

1.1 Энергосберегающая бытовая техника

5

1.2 Энергосберегающие лампочки

6

1.3 Индикаторы

7

1.4 Обычная

8

2. Практическая часть

8-11

2.1 Выбор устройства

8-9

2.2 Результаты измерений

10-11

2.3 Расчеты затрат на водоснабжение дома

11

III. Выводы по работе

12

1. Выводы

12

IV.Приложение

13-15

V.Литература

16

I. Введение

1.Проблемное обоснование выбора исследовательской работы: Можно ли и нужно ли экономить электричество в доме? При постоянно растущих ценах на электричество проблема энергосбережения носит актуальный характер для каждой семьи.

2.Актуальность:исследование по данной теме связана с отсутствием у людей четких знаний какой прибор сколько потребляет реально при разных режимах работы электроприборов и сколько все это им будет стоить. Мы платим за коммунальные услуги и не задумываемся о том, как нужно эксплуатировать бытовые электрические приборы чтобы уменьшить эту плату. С другой стороны мы получаем экономическую выгоду применяя электрические бытовые приборы, заменяя ими ручной труд.

3. Гипотеза: Эксплуатация бытовой электротехники всегда ли бывает экономически выгодно для потребителя.

4. Цель исследования:

• Проанализировать способы экономии электроэнергии.

• На основе измерения реальной мощности бытовых электроприборов на разных режимах работы выяснить: на каких режимах можно более экономно пользоваться электроприборами. Нужно ли в целях экономии отказываться от бытовых приборов.

5. Задачи:

1.Изучить литературу по данной теме.

2.Сравнить мощности приборов при разных режимах работы.

3.Провести расчеты затрат.

4.Сформулировать основные принципы экономии электроэнергии.

6. Объект, предмет исследования: энергорасчеты для телевизора, компьютера, принтера, ноутбука, стиральной машины, микроволновки, насосной станции.

7.Методы исследования:

1.Аналитический;

2.Лабораторные измерения;

3.Анализ и диагностика полученных результатов;

4. Энергетические расчеты.

8. Практическая направленность работы: рассчитать мощности электроприборов энергетические затраты , выявить энергетически выгодные режимы работы бытовых электроприборов. Рассчитать затраты насосной станции и КПД.

9.Этапы работы.

1 этап – сбор информации по выбранной теме;

2 этап – проведение измерений;

3 этап – обработка данных;

4 этап – расчет энергетических затрат по полученным данным;

5 этап – анализ полученных результатов;

6 этап – практическое применения исследования.

II.Основная часть

1.1 Как экономить электричество.

Можно ли экономить электричество в доме? Цены на электричество поднимаются . Холодильник работает 24 часа в сутки, лампы освещения в среднем 5 часов, телевизор примерно 6 часов, компьютер 2 часа, насосная станция 1час, стиральная машина 1 час, микроволновка 5-20мин.
Средний расход энергии

 ТВ/Аудио - 6%

 Стирка и сушка - 8%

 Освещение - 10%

 Приготовление пищи - 10%

 Холодильник - 33%

 Остальное - 33%

1) Начинаем экономить при покупке электроприборов.

Часто при покупке любого бытового прибора, от фена до стиральной машины, обращается внимание на любые технические параметры и внешний вид, только не на то, сколько электричества потребляет данный прибор. Это повелось опять же с советских времен, когда цена электричества была копеечной. А ведь именно на это необходимо обратить внимание. В Европе для удобства покупателей производители обязаны показывать в специальной таблице уровень потребления электроэнергии от латинской A до G (со стрелами от темно зеленой на А, до темного коричневой на G). Естественно А – это самый экономный вариант по электричеству, а G – самый «прожорливый по электричеству.
[pic] Эта табличка часто прикрепляется сбоку или сзади крупной бытовой техники. Она же должна быть в паспорте на бытовую технику. Поэтому, перед покупкой попросите у продавца паспорт и обратите внимание на эту таблицу, можете записать для себя потребление электричества той или иной модели при разных режимах работы. Например, в энергосберегающих моделях стиральных машин автоматически определяется вес загруженной одежды и в соответствии с этим регулируется поступление воды. Благодаря этому воды расходуется меньше и соответственно на нагрев экономия электроэнергии составляет до 40%. При полной загрузке такая машина экономит 0,4 кВт в час. В зависимости от объемов стирки можно сберечь от 500 до 750 рублей в год. При загрузке бака стиральной машины лишь наполовину 50% ее мощности расходуется вхолостую. Чрезмерное использование режима сушки также может стать фактором неэффективного использования электроэнергии. И кстати, стирка при температуре 30°С вместо привычных 40°С позволяет сэкономить 40% энергии. При этом качество стирки остается таким же, поскольку современные стиральные порошки рассчитаны на то, чтобы эффективнее стирать одежду при низких температурах. Некоторые электроприборы позволят вам экономить до 60-80% электроэнергии. Например люминесцентные лампочки.

1.2Энергосберегающие лампочки

Все вы наверное знаете, что такое люминесцентные лампы или (как их еще называют), лампы дневного света. Они потребляют значительно меньше электроэнергии, чем традиционные лампы накаливания. Они появились еще в годы СССР, \в начале 80-х годов. Этакие длинные стеклянные матовые трубки по 50-80 см длиной. Однако при своих плюсах, такие лампы имели и недостатки. Они были довольно громоздки и требовали специальных панелей для крепления. Качество советских ламп тоже оставляло желать лучшего и постоянно мигающие лампы, наверное, действовали на нервы не одному поколению советских школьников и учителей. Кроме того, белый свет таких ламп некоторым не нравился и раздражал.

Но вот, буквально пару лет назад на рынке появились люминесцентные лампы, которые можно ввинчивать в обычный плафон. Вы их легко узнаете по спираливидной или вилочной форма (смотри фотографии). Они имеют различные оттенки света, от холодного до теплого. Теплый, как мне кажется, ничем не отличается от света обычной лампочки накаливания. Ресурс работы таких ламп – от 6000 до 16000 часов. Такие лампочки потребляют в среднем в 3-4 РАЗА меньше энергии, чем обычные лампочки накаливания, но отдают столько же света. Т.е., к примеру, лампа на 27 Ватт отдает света примерно столько же, сколько обычная лампочка на 100 Ватт. Экономия – 73 Ватт. Но это не все. Срок работы обычной лампочки – 1000 часов. Люминесцентная лампочка может работать до 16 000 часов. Обычная лампочка стоит около 10-15 рублей, а люминесцентная – около 60-120 рублей. Уже только по сроку службы вы сэкономите около 100-120 рублей. Но если посчитать еще сэкономленную электроэнергию за год, к примеру 5 часов в день, 365 дней в году, при стоимости электроэнергии 2,24 за кВт – это составит 3595 рублей около в год. Мелочи? Наверное. Но 5 лампочек – это уже 15000 рублей в год. А если заменить лампочки во всех российских квартирах и домах (я не считаю пока освещение в школах, офисах, на заводах), в среднем 5 лампочек на семью из трех человек, экономия в год может составить около 30 млрд руб(600 млн долларов) ! Намного лучше, чтобы эти деньги были бы потрачены на детей, на оздоровление, хорошее питание. И все очень просто!

А есть ли какие-то минусы у таких лампочек – спросите вы? Неужели все так безоблачно? Минус первый – в некоторые узкие люстры такую лампочку трудно вкрутить. Поэтому предварительно убедитесь, что такую лампочку можно будет вкрутить в ваш плафон. Минус второй – после долгого (час и более) бездействия такая лампочка начинает светить немного меньше ее реальной мощности и ей требуется в среднем 1-2 минуты, чтобы выйти на максимальную мощность.

Где устанавливать такие лампочки? Если подойти к этому вопросу разумно, то вовсе не так уже необходимо сразу же менять все лампочки в квартире, особенно если вы ограничены в средствах. Лучше всего заменить лампочки там, где они используются более всего. Кухня, жилые комнаты. В коридоре, ванне или туалете выгода в электроэнергии будет совсем незаметна.

1.3 Горящими индикаторами.

Большинство электроприборов работает в среднем 1-2 часа в сутки (кроме телевизоров и компьютеров). Тем не менее, они постоянно включены в сеть и потребляют некоторое, в принципе небольшое количество электроэнергии (так называемый режим stand-by, ожидание включения), для световой индикации и готовности прибора к работе. А так как она работает постоянно, то даже 23 часа ожидания в режиме stand-by при постоянно включенных в сеть 7-12 приборах дадут вам немаленькое потребление электроэнергии. Как с этим бороться? Можно конечно подключать все через тройник с кнопкой выключения и выключать его тогда, когда вы уходите на работу, вечером, когда ложитесь спать. Это правильно не только с точки зрения экономии электроэнергии, но с точки зрения защиты электроприборов от перепада напряжения, которое случается не так уж редко. Однако, скорее всего очень скоро вам надоест постоянно включать и выключать тройник. Есть другое решение. Специальный прибор, который можно настроить на включение и выключение дистанционным управлением. Т.е. к примеру, у Вас подключены телевизор, DVD-player, музыкальный центр. Каждый из них имеет пульт управления. Все они подключаются через прибор и не потребляют электроэнергию в режиме stand-by (ожидания включения).
Даже в режиме ожидания бытовые приборы поглощают энергию.

Часы на DVD-проигрывателе обойдутся в 96 рублей, а на музыкальном центре – в 204 рубля. Маленькая «безобидная» зарядка для сотового телефона, оставленная в розетке после того, как телефон зарядился, съедает 144 рубля в год. Прибавьте к этому компьютер и микроволновку – получится еще 720 рублей. Таким образом, жизнь ваших электроприборов в режиме stand by обойдется вам минимум в 1390 рублей в год.

Представим себе «среднестатистическую» квартиру, в которой три телевизора, два компьютера, 2 постоянно включенных в розетку зарядных устройства, один DVD-проигрыватель и микроволновка, и еще раз посчитаем. Получилось – лишних 2350 рублей в год.

1.4 Обычная экономия

Ничего сверхъестественного. Выключаем лампочки там, где они не нужны. Разумно потребляем электроэнергию.

Стиральная машина:

1) Старайтесь стирать с полной загрузкой. При частичной загрузке машина потребляет почти столько же электроэнергии, сколько и при полной.

2) Старайтесь стирать с меньшей температурой. При температуре стирки +90 С потребление электроэнергии на 30-40% выше, чем при температуре стирки +60 С. Иногда для стирки достаточно температуры +30/+40 С.

3) Используйте энергосберегающие программы. Если время стирки удлинить, то можно снизить температуру воды. А так как основное потребление электроэнергии идет на нагрев воды, но экономия электроэнергии достигнет 45%!

4) Отстирывая вручную особо грязные пятна и замачивая грязное белье, вы сможете избегать потребности в стирке при высокой температуре воды и больших потреблений электроэнергии.

СВХ-печь

1) Использовать СВЧ-печь выгодно при разогреве небольшого количества еды (250-500 грамм, не более). В других случаях дешевле разогреть еду на электроплитке или газовой конфорке.

Холодильник

Холодильник – один из главных потребителей электроэнергии в наших домах. Он «любит» прохладные помещения. Если хотите сэкономить на электроэнергии, не ставьте его возле батареи или плиты. Холодильник будет расходовать меньше энергии, если поставить его возле наружной стены, но не вплотную к ней. Чем больше воздушный зазор между задней стенкой холодильника и стеной – тем ниже температура теплообменника и эффективнее его работа.

1) Всегда проверяйте уплотнение холодильника. Небольшая разгерметизация приводит к повышенному потреблению электроэнергии холодильником.

2) Не обязательно опускать температуру в холодильнике до самой низкой отметки. Для хранения обычных продуктов достаточно + 7 С, для морозильной камеры достаточно -18 С.

3) По возможности, лучше всего устанавливать холодильник вдали от батарей отопления, можно даже в неотапливаемом помещении.

III. Практическая часть

Хочу рассказать вам о нашем маленьком опыте по реальному измерению мощности домашних электроприборов и своего компьютера.

Выбор устройства.

Амперметр Э86.

[pic]

Технические характеристики: - номинальная чистота 50 Гц; - потребляемая мощность, В А, не более: амперметра 6 вольтметра 10; - предел допускаемой основной приведенной погрешности (в дальнейшем – основная погрешность) изделий на оцифрованных отметках диапазона измерений шкалы не должен превышать + 4,0 % от конечного значения диапазона измерений. - конечные значения и диапазоны измерений шкалы соответствуют: амперметров: одна шкала с конечным значением – 1,2 А; диапазон измерений от 0,3 до 1 А; вторая шкала с конечным значением – 5 А; диапазон измерений от 1,5 до 5 А; вольтметров: одна шкала с конечным значением – 15 В; диапазон измерений от 0 до 15 В ; вторая шкала с конечным значением – 50 В; диапазон измерений от 1,5 до 50 В; - диапазон рабочих температур от плюс 10 до плюс 35 оС; - габаритные размеры не более 82х122х65 мм; - масса не более 0,4 .

Мультиметр DT 832

[pic]

1. Напряжение (постоянное): 200мВ, 2000мВ, 20В, 200В, 1000В.

2. Напряжение (переменное): 200В, 750В.

3. Постоянный ток: 2000мкА, 20мА, 200 мА.

4. Сопротивление: 200Ом, 2000Ом, 20кОм, 200кОм, 2000кОм.

5. Предусмотрен встроенный генератор: 50Гц.

Как видно на фотографии сетевое напряжение подается на удлинитель , где одну жилу подсоединен амперметр.Все подготовлено для измерения. Вставляем в любую из розеток вилку электроприбора, а в другую розетку, щупы мультиметра. Перед измерениями, необходимо переключатели прибора установить в соответствии с видом тока (переменный или постоянный) и на максимальный предел измерения.

Как рассчитать потребляемую мощность электроприбора по потребляемому току

Зная величину тока, можно определить потребляемую мощность любого потребителя электрической энергии. Достаточно воспользоваться простым законом физики, который установили одновременно два ученых физика, независимо друг от друга. В 1841 году Джеймс Джоуль, а в 1842 году Эмиль Ленц. Этот закон и назвали в их честь – Закон Джоуля – Ленца.

[pic]

P – мощность, измеряется в ваттах (Вт).
       U – напряжение, измеряется в вольтах (В).
       I – сила ток, измеряется в амперах (А).

Результаты измерений.
Лампа
Первое, что мы решили измерить — это насколько приборы реально показывают мощность электроприбора. Берем обычную лампу накаливания и проверяем

I 0.25 0.375

P 60.75 91.125

Показаниям приборов можно верить.

Ноутбук.

RAYbook. Модель Si142

Включаем комп и смотрим показания приборов.

Холодильник.

При выключенном компрессоре

При выключенном компрессоре

0,47

0,1 24,3

Стиальная машина BOSH

2.8

900

Установки для водоснабжения Джилекс 250

Микроволновка 850-1200

Расчеты затрат на водоснабжение.

10 литровое ведро с помощью насоса заполняем за 50 секунд. За час производительность насоса достигнет 3600:50*10=720л. Для этого будет израсходовано 250:1000=0,25Квт*час электроэнергии. Стоимость часа работы нашего насоса составит 0,25*2,24 руб =0,56 руб.

Наш насос находиться на глубине 8 метров от уровня крана. Полезная механическая работа подъема воды составит А=mgh=720 *10*8=57600Дж. КПД насоса составляет Аполезная:Аполная*100=57600:(250*3600)*100%=6,4%. Результаты заставляют задуматься. Почему такой низкий КПД у нашего насоса? Скорее всего сопротивление труб и кранов по которым проходит вода очень высокая.

Расчеты затрат на нагревание пищи в микроволновке.

Мы налили в стеклянную банку который имеет массу 550 г 1 литр воды при начальной температуре 25 С⁰. За время 55 сек вода нагрелась до 33 С⁰ . Для этого будет израсходовано A=P*t=850Вт*55с =46750Дж= 46750Вт*с:3600:1000=0,013Квт*час электроэнергии. Стоимость работы нашей микроволновки составит 0,013Квт*час *2,24 руб = 0,03 руб.

Количтво теплоты полученная банки с водой вычисляем по формуле Qc+Qв=сс*mс*(t2-t1)+ св*mв*(t2-t1)=703Дж/(кг*с⁰)*0.55кг*(33с⁰-25с⁰)+ 4200Дж/(кг*с⁰)*1кг*(33с⁰-25с⁰)=36693,2Дж.

Вычисляем КПД микроволновки Аполезная/Аполная*100=(36693,2Дж/46750Дж)*100%=79%

ВЫВОДЫ:

Результаты удивили. Все приборы, что мы замеряли, оказывается, имеют мощность меньше заявленной производителем примерно на 20%. Не смотря на то, что именно электроэнергия является более экономичным решением для их быта. Нам кажется, что данную информацию должен знать каждый уважающий себя человек. Переплачивать за электроэнергию в наше непростое время это нецелесообразно. Поэтому чтобы сберечь свои финансы необходимо:

- использовать в быту приборы экономичного класса.

- эксплуатировать приборы в режимах в которых они меньше потребляют.

-не использовать блок питания в разы превышающие необходимые мощности бытовых приборов.

озволяДавайте посмотрим, как можно снизить потребление энергии основных компонентов ноутбука.

Накопители

На таких компонентах, как жесткий диск, можно экономить, отключая их по прошествии определенного времени бездействия, пользуясь простейшим и самым надежным средством самой операционной системы (Windows XP) – настройками Power Options в контрольной панели. Некоторые ноутбуки позволяют делать то же самое с аудиосиcтемой через фирменные драйверы.

Дисплей

Единственный известный на сегодняшний день способ снижения энергопотребления дисплея – это уменьшение яркости подсветки.

Насосная станция

Применять трубы и краны большего сечения которые позволяют уменьшить сопротивление при наборе больших обьемов воды.(например полив сада).

Микроволновая печь

По моим расчетам КПД микроволновой печи получился самым высоким. Этот прибор самый экономичный в быту.

IV. Приложение

к исследовательской

работе

«Измерение мощности бытовых электрических приборов».

1. фотографии

[pic]

[pic]

[pic]

V.Литература

1. [link]

[pic]

17