Электростанции

Определения и обозначения

Электростанция — предприятие, где получают электрическую энергию и передают её потребителям. Проще говоря, это место, где энергию топлива, воды или ядерного топлива превращают в удобное для приборов электричество. Такое определение помогает понять назначение станции и отличить её от обычного электрического прибора.

Тепловая электростанция — электростанция, где для получения электричества используют тепло, выделяемое при сжигании топлива. Топливом могут служить, например, уголь, газ или мазут. Определение показывает, что сначала на станции получают тепло, а уже затем превращают его в электрическую энергию.

Гидроэлектростанция — электростанция, где для получения электричества используют энергию движущейся воды. Вода течёт по реке или падает с высоты и вращает специальные колёса — турбины. Это название помогает сразу связать станцию с водой и её движением.

Атомная электростанция — электростанция, где тепло для получения электричества выделяется при делении атомных ядер. Полученное тепло нагревает воду, а дальше используется паровая турбина. Такое определение объясняет, чем атомная станция отличается от тепловой: тепло получают не при горении, а в результате ядерного процесса.

Как это устроено

Электрическую энергию получают, преобразуя другие виды энергии, потому что генератору нужно движение. Источником этого движения может быть горящее топливо, текущая вода или энергия ядерного топлива. Сначала энергия источника приводит в движение механизм, а затем генератор преобразует движение в электричество.

На тепловой электростанции топливо сжигают, чтобы получить большое количество тепла. Это тепло нагревает воду, вода превращается в пар и расширяется, поэтому с силой движется по трубам. Пар давит на лопасти турбины и вращает её, а турбина приводит в действие генератор.

На гидроэлектростанции используют поток или падение воды, потому что движущаяся вода обладает энергией. Вода направляется на лопасти турбины и заставляет их вращаться. Вращение передаётся генератору, поэтому энергия воды превращается сначала в механическое движение, а затем в электрическую энергию.

На атомной электростанции тепло возникает при делении атомных ядер специального топлива. Оно нагревает воду, и образовавшийся пар вращает турбину. Так как турбина соединена с генератором, тепло ядерного топлива в итоге превращается в электричество.

Полученную электроэнергию нельзя оставить только на территории станции, потому что потребители находятся далеко от неё. Поэтому электрический ток направляют по линиям электропередачи к домам, школам и предприятиям. Там энергия поступает в осветительные приборы, компьютеры, станки и другие устройства.

Сравнение электростанций

Сначала в таблице полезно сравнить источник энергии: именно он показывает, откуда станция получает возможность работать. Затем посмотрите, что вращает турбину, и найдите особенность каждого вида. Так можно быстро увидеть сходство тепловой и атомной станций и отличие гидроэлектростанции.

Разбор задач

Задача 1

Условие: У реки построили станцию, где поток воды вращает турбину. Назови вид электростанции.

1. Определим источник энергии: им является движущаяся вода.
2. Сравним этот признак с определениями: станция, использующая энергию воды, называется гидроэлектростанцией.
3. Проверим цепочку работы: вода вращает турбину, турбина приводит в действие генератор. Значит, условие подходит именно этому виду станции.

Ответ: это гидроэлектростанция.

Задача 2

Условие: Расположи по порядку превращения энергии на тепловой электростанции: электрическая энергия, тепло от топлива, вращение турбины.

1. Начинаем с тепла от топлива, потому что топливо сначала сгорает и выделяет энергию.
2. Тепло нагревает воду, образовавшийся пар вращает турбину. Поэтому следующим этапом будет вращение турбины.
3. Вращающаяся турбина приводит в действие генератор. Результатом работы генератора становится электрическая энергия.

Ответ: тепло от топлива → вращение турбины → электрическая энергия.

Задача 3

Условие: Сравни тепловую и гидроэлектростанцию: укажи, откуда каждая получает энергию и что приводит в движение турбину.

1. Для тепловой электростанции источник энергии — тепло, полученное при сжигании топлива. Турбину там вращает водяной пар.
2. Для гидроэлектростанции источник энергии — движущаяся вода. Турбину вращает поток воды или вода, падающая с высоты.
3. В обоих случаях турбина соединена с генератором, но энергия поступает к ней разными способами. Это и есть главное различие станций.

Ответ: тепловая станция использует топливо и пар, а гидроэлектростанция — движущуюся воду.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что электростанция создаёт энергию из ничего. Так думают, потому что на выходе станции появляется электричество, но на самом деле оно получается из энергии другого вида. Проверьте себя: всегда называйте исходный источник энергии — топливо, воду или ядерное топливо.

Ошибка: путать источник тепла и устройство, вырабатывающее электричество. Топливо, вода или ядерное топливо дают энергию, турбина передаёт движение, а генератор превращает вращение в электричество. Для проверки восстановите цепочку: источник энергии — турбина — генератор.

Ошибка: думать, что гидроэлектростанция получает электричество непосредственно из воды. Вода только вращает турбину, а электрическую энергию вырабатывает соединённый с ней генератор. Если в объяснении нет генератора, цепочка неполная.

Ошибка: считать тепловую и атомную электростанции совершенно одинаковыми. На обеих может работать паровая турбина, но тепловая станция получает тепло при горении топлива, а атомная — при делении атомных ядер. Сравните именно источник тепла, а не только наличие пара.

Связь с другими темами

• Электрические приборы работают благодаря электрической энергии. Поэтому знание о приборах помогает понять, зачем нужны электростанции и линии электропередачи.
• Понятия движения и вращения объясняют работу турбины. Вода или пар передают турбине энергию, а её вращение запускает генератор.
• Тема связана с источниками энергии, электрическим током и охраной окружающей среды. Сравнивая станции, можно узнать, какие ресурсы они используют и как их работа влияет на природу.

Что запомнить

• Электростанция преобразует другие виды энергии в электрическую.
• Генератор вырабатывает электрическую энергию при вращении.
• На тепловой электростанции тепло получают при сжигании топлива.
• На гидроэлектростанции турбину вращает движущаяся вода.
• На атомной электростанции тепло выделяется при делении атомных ядер.
• Электроэнергию от электростанций передают потребителям по линиям электропередачи.