«Роль русских ученых в развитии электротехники»

Вид материалаМетодическая разработка

Содержание


Материальное оснащение
Вопрос 2. Преподаватель
Уч-ся Анисимова
Василия Владимировича Петрова.
Борис Семенович Якоби
Уч-ся Дуракова
Александр Николаевич Лодыгин
НН. Бенардос
Н.Г Славяновым
Михаила Осиповича Доливо-Добровольского
Александр Григорьевич Столетов
Вопрос 3. Преподаватель: «
Подобный материал:
Министерство образования и науки РФ

Федеральное агентство по образованию

Курский профессиональный лицей № 1


Методическая разработка


внеклассного мероприятия по электротехнике

«Роль русских ученых в развитии электротехники»


Выполнил: Е.А. Глазкова.


Курск 2009.


Тема конференции: «Роль русских ученых в развитии электротехники».

Цель конференции:

а) учебная - изучить вклад русских ученных 18-20 веков в развитие электротехники;

б) развивающая - оценить значение электричества в народном хозяйстве;

в) воспитательная - воспитывать у современной молодежи чувство национальной гордости.

Материальное оснащение: Машина постоянного тока, А двигатель с короткозамкнутым ротором, трансформатор, лампа накаливания, фотоэлементы, плакаты.

ТСО: компьютер, проектор.

Ход конференции и последовательность ее проведения.


1.Вступительное слово преподавателя о целях и задаче конференции.

2. Информация преподавателя о научных открытиях того или иного ученого в электротехнике. Выступления учащихся с краткой биографией данного ученого.

3. Заключительное слово преподавателя.


Вопрос 1. Преподаватель. Электрическая энергия- самый распространенный вид энергии, которым пользуется человечество в наше время. Она широко используется в промышленности, быту, сельском хозяйстве, на транспорте. Без нее не было бы у нас кино и телевидения. Поэтому основная задача сегодняшней конференции – показать значимость электричества в жизни каждого человека и экономике страны в целом.

Успехи электротехники как науки, изучающей методы и средства применения электрических и магнитных явлений в технике, позволили использовать различные методы преобразования неэлектрических величин в электрические и создать приборы контроля и управления производством.

Благодаря исследованиям в области электротехники созданы и широко используются быстродействующие вычислительные машины, электроизмерительные приборы, компьютеры и интернет.

Развитие электроэнергетики в нашей стране было положено в далекие 20- е годы прошлого столетия. Дешевая в то время электроэнергия сделало возможным освоение огромных запасов руд Курской магнитной аномалии – жемчужины Курской области. В. В. Маяковский в свое время славным труженикам КМА посвятил следующие строки:

« Двери в славу, двери узки,

Но как бы не были они узки.

Навсегда войдете в них,

Кто в Курске добывал железные куски».

Исторически сложилось так, что именно в России были сделаны величайшие открытия и изобретения в электротехнике.

Русскими инженерами созданы электрическое освещение, электрометаллургия и электросварка, построены первые в мире электрические машины и разработана их теория, заложены основы радиолокации.

Имена таких ученых, как М.В. Ломоносов, В.В. Петров, Б.С. Якоби, Э. Х. Ленц, П.Н. Яблочков, АН. Лодыгин, М.О. Доливо-Добровольский, А.С. Попов и другие составляют славу и гордость русского народа.


Вопрос 2. Преподаватель: «Первый из ученых, кто обратил серьезное внимание на электрические явления и сумел дать им материалистическое объяснение, был великий русский ученый, академик Михаил Васильевич Ломоносов. (биография Ломоносова)

Уч-ся Анисимова Д.: «Ломоносов родился в деревне Мишанинской возле Холмогор Архангельской губернии в семье крестьянина-помора. Днем рождения его принято считать 8 ноября 1711 г ( в настоящее время некоторыми исследователями эта дата ставится под сомнение). Своеобразные черты развития русского Севера наложили отпечаток на интересы и стремления юного Ломоносова. Северный край не знал татарского ига и помещичьего землевладения. Это была область с высоким для своего времени уровнем культуры, родина смелых мореходов. Ломоносов ходил с отцом на судах за рыбой в Белое море и Северный Ледовитый океан. Участие в морских путешествиях, по определению Плеханова, сообщило ему «благородную упрямку».

Патриотизм, горячая любовь к своему народу, постоянное стремление всячески содействовать экономическому и культурному прогрессу России были основной побудительной причиной разносторонней деятельности Ломоносова».


Преподаватель: «Высказывания Ломоносова о природе электричества. намного опередило свою эпоху. Его современник Франклин, даже не попытался поставить ту задачу, которую смело ставил Ломоносов: «Сыскать подлинную силы электричества причину».

Ломоносов и его друг академик Рихман построили первые в мире электроскоп для изучения электризации тел, а также создали громоотвод для исследования разрядов атмосферного электричества.«Электричество есть действие, возбуждаемое трением в доступных чувству телах ,- писал Ломоносов. -Оно состоит в силах притяжения и отталкивания»

Нужен был гений Ломоносова, чтобы уже тогда, в 18 веке, связать представление об электричестве с развитой им атомистической теорией строения вещества.».


Преподаватель: « Родоначальником мировой электротехники следует считать русского ученого Василия Владимировича Петрова. (биография Петрова).

Уч-ся Вялых Д.: «Выдающийся русский физик и электротехник В.В. Петров родился в г. Обояни Курской губернии в семье приходского священника. В 1758 г. окончил Харьковский коллегиум и поступил в учительскую гимназию в Петербурге. В 1788 г., не окончив гимназию, Петров уехал на Алтай и начал службу в Колывано-Воскресенском горном училище в Барнауле в качестве учителя математики, физики, русского и латинского языков. Возвратившись в Петербург, преподавал в Измайловском кадетском училище».


Преподаватель: «В.В. Петров, исследуя в 1802 году гальванические элементы при подключении к зажимам батареи углей, обнаружил в воздушном промежутке между ними яркое пламя белого света. Концы углей нагревались настолько, что начинали плавиться.

Таким образом, было открыто явление «вольтовой дуги» -преобразование электрического тока в тепловую и световую энергию.

Петров первым среди других физиков понял преимущества источника тока высокого напряжения, построив гальваническую батарею, состоящую из 2100 медно-цинковых элементов, эдс, которых была равна 1700 вольт. Он убедительно показал, что ее действие основано на химических процессах, происходящих между металлами (медь- цинк) и электролитом. В качестве электролита служил раствор нашатыря, которым пропитывались бумажные листки, проложенные между медными и цинковыми кружками.

Своими опытами Петров показал возможность применения электрической дуги для целей освещения и плавления металлов.

Предсказанная Петровым возможность применения электрической дуги для сварки металлов была осуществлена выдающимися русскими инженерами НН. Бенардосом и НГ. Славяновым. Бенардосом была предложена сварка угольными электродами и доведена им до совершенства.

Славяновым был основан способ сварки металлическими электродами.

Петров также установил важнейшую закономерность в электрической цепи – зависимость тока от площади поперечного сечения проводника. Он четко указал на то, что при увеличении сечения проводника сила тока в нем возрастает. Поэтому он должен считаться одним из ранних предшественников немецкого ученого Г.Ома, сформулировавшего лишь четверть века спустя ( 1827 г.) свой знаменитый закон Ома.

Дело Петрова живет и наши дни. В прошлом году на базе нашего лицея проводилась Всероссийская Олимпиада профессионального мастерства среди учащихся НПО по профессии «Электросварщик ручной сварки».

В этой олимпиаде победил учащийся нашего лицея Романов Виталий.


Преподаватель: «Продолжателями дела М.В. Ломоносова и Петрова были многие русские изобретатели и ученые, которые в своих работах шли собственным путем, совершенно независимо от зарубежных исследователей.

В 1833 г. русский академик Э.Х.Ленц установил закон обратимости электрических и магнитных явлений и дал формулировку закона сохранения энергии в применении к электротехнике.

Связь между механической работой и работой электрического тока Э.Х. Ленц определил так: «Приближая проводник с током к другому замкнутому проводнику, мы возбуждаем в последнем ток. Работа перемещения первого проводника превращается в электрическую энергию во втором». Именно на этом принципе электромагнитной индукции были построены первые в мире электрические генераторы и двигатели.

В дальнейшем Ленц опубликовал еще несколько ценных работ в области электротехники и в частности открыл закон теплового действия электрического тока, носящего ныне его имя - закон Джоуля- Ленца». (биография Ленца)

Уч-ся Семенов А. «Эмилий Христианович Ленц родился 12 февраля в городе Дерптене, умер 10 Февраля 1865г. в Риме. В истории физики научным трудам Ленца всегда будет отводится почетное место. Многие его работы относятся к физической географии ( о температуре и солености моря, об изменчивости уровня каспийского моря, об измерении наклонения и напряженности земного магнетизма и др.). Но главным образом он работал в области электромагнетизма».


Преподаватель: «Идею Ленца о взаимосвязи между электричеством и магнетизмом успешно использовал русский академик Борис Семенович Якоби, который в 1834 г. создал первый в мире электродвигатель постоянного тока. Им были предвидены преимущества электродвигателя перед паровой машиной. Описывая свой двигатель Якоби указывал: «Машина дает непрерывное, постоянное круговое движение, которое гораздо проще преобразовать в другие виды движения, чем возвратно-поступательное.

Двигатель Якоби более чем на три десятка лет опередил э\двигатель Грамма из Франции» (биография Якоби).

Уч-ся Петрухин М: «Борис Семенович (Мориц Герман) родился 9 сентября 1801 г. в г. Потсдаме. Отец Якоби был личным банкиром короля Фридриха Вильтгельма.

Образование Якоби получил в Геттингенском унивеситете, согласно желанию родителей Якоби стал профессором гражданской архитектуры в Дерпском унивеситете.

У Б. Якоби была еще одна страсть- проводить опыты с электричеством. В мае 1834 г. он построил первую действующую модель электродвигателя, «магнитного аппарата», как называл но свой двигатель.

Но более известно имя Якоби в связи с практическим применением электролиза, законы которого были установлены великим английским ученым Фарадеем, с которым Якоби состоял в дружеской переписке.

При прохождении тока через растворы кислот или солей составные части этих химически сложных веществ выделяются на электродах-проводниках. Это открытие легло в основу гальванопластики.

Уроженец Германии, Борис Семенович Якоби в полной мере смог реализовать свои таланты в России, куда он переехал в 1835 г.»

Преподаватель: «Б. С. Якоби принадлежит и ряд других видных изобретений. Им была открыта гальванопластика, которую он применил для создания разного рода копий и отпечатков в типографском деле» (биография Яблочкова).

Преподаватель: «Электрическая дуга, открытая Петровым, положила начало применению электричества для освещения. Однако практическое осуществление этого способа осве-щения блестяще разрешил выдающийся русский ученый Павел Николаевич Яблочков, который является не только создателем электродугового освещения, но и пионером применения переменного тока» (биография Яблочкова).


Уч-ся Дуракова Т.: «Яблочков П. Н. русский электротехник обучался в Саратовской гимназии, а затем в Николаевском инженерном училище. По окончании последнего Я. поступил подпоручиком в Киевскую саперную бригаду, но вскоре оставил военную службу и принял место начальника телеграфа на Московско-Курской железной дороге. В это время Яблочков заинтересовался электротехникой, завязал отношения с обществом любителей естествознания в Москве. В. 1874 г. он взялся освещать электрическим светом путь Императорскому поезду и на деле ознакомился с неудобствами существовавших в то время регуляторов для вольтовой дуги. В 1875 г. Яблочков уехал в Париж, где были проведены его главные работы».

Уч-ся Грибчатова К.: «На Всемирной выставке в Париже в 1879г. «свеча Яблочкова» произвела настоящую сенсацию. Для ее промышленного производства во Франции была создана « Генеральная электрическая компания» с капиталом в 7 млн. франков. Компания получила все патенты Яблочкова и, таким образом, стала обладать монопольным правом распространять изобретение русского ученого по всему миру. Сам Яблочков стал в компании скромным руководителем технического отдела.

Казалось, что все складывается для изобретателя как нельзя лучше: производство удобных и дешевых электрических ламп приносило стабильный доход, Яблочков продолжал работать над усовершенствованием своего изобретения, но одна мысль не давала ему покоя - он хотел наладить производство «свечей Яблочкова» в России. В 1878 г Яблочков возвращается на Родину».

Преподаватель: «Свои работы Яблочков начал в период с 1870 по 1874 г., когда он работал начальником телеграфа на Московско-Курской железной дороге. До него было немало попыток создания дуговых электрических ламп, но все они были неуспешны из-за несовершенства регуляторов для сближения электродов дуги по мере их сгорания.


Выдающимся современником Яблочкова был изобретатель современной лампочки накаливания Александр Николаевич Лодыгин.


К мысли об использовании теплового действия тока для получения света Лодыгин пришел в 1872 году. В 1873г. он демонстрировал публично свою первую лампу с угольной нитью в 1877г. он убедился в том, что создание вакуума значительно удлиняет срок службы угольной нити. С этого года началось широкое производство в России ламп накаливания. В дальнейшем, работая над усовершенствованием своего изобретения, Лодыгин приходит к мысли использовать в лампах накаливания вольфрамовые и молибденовые нити (1894).

Но печальна была судьба русского изобретателя. Еще в 1877 г. один из друзей Лодыгина, лейтенант Хотинский, отвез по его просьбе несколько экземпляров таких ламп американскому изобретателю Томасу Эдисону. Лодыгин ожидал от Эдисона совета, но « совет» получился совершенно неожиданным. Эдисон попросту взял в 1879 г. на сое имя патент на лампу накаливания. В 1883 Эдисоном было основано « Эдисоновское общество электрического освещения» с капиталом в 300 000 тысяч долларов.

167 патентов взял Эдисон в разных странах мира на будто бы изобретенную им лампочку накаливания и только в России он не решился запатентовать свое «открытие»

Предсказанная В.В.Петровым возможность применения электрической дуги для сварки металлов была осуществлена выдающимися русскими инженерами Николаем Николаевичем Бенардосом и Николаем Гавриловичем Славяновым.

НН. Бенардос был не только создателем электрической дуговой сварки, но и весьма разносторонним изобретателем.

Сварка с помощью угольных электродов была предложена им в 1822 году. Уже в 90-х годах 19 века этот способ был доведен изобретателем до совершенства.

Способ сварки, предложенный Н.Г Славяновым, был основан на применении металлических электродов. Расплавляясь, материал электрода заполнял места соединения деталей. Славяновым были созданы методы полуавтоматической сварки. Славянов первый стал питать свою электрическую дугу не с помощью аккумуляторов, а от генератора, который был сконструирован им самим.


Преподаватель: «Целую эпоху в промышленном применении электричества составили работы Михаила Осиповича Доливо-Добровольского (биография).

Уч-ся Понарин С: «Доливо-Добровольский родился 3 января 1862 г. в семье чиновника. С 1872 г. учился в Одесском реальном училище, по окончании которого, в 1878 г. поступил в Рижский политехнический институт. За участие в политехнических выступлениях студенчества Д-Д был исключен из института. Еще в Рижском политехническом институте Д-Д. заинтересовался электротехникой, поэтому для продолжения образования поступил в Дармштатское училище на электротехническое отделение. В это время благодаря трудам Яблочкова, Чиколева, Лодыгина и др. русских и иностранных ученых электротехника уже выделилась как самостоятельная отрасль техники.

С начала первой мировой войны Д-Д. обогатил электротехнику рядом выдающихся открытий и изобретений, выполнив работы по трехфазному току, произведшие переворот в технике использования и передачи электрической энергии и принесшие ему мировую известность».

Преподаватель: «Его деятельности человечество обязано созданием техники трехфазного тока и постройкой первых асинхронных двигателей 3\х фазного тока с к\з ротором, являющихся в наши дни основным средством электрификации промышленности и сельского хозяйства.

Работы Доливо-Добровольского по 3-х фазному току явились также основой дальних передач. Первая такая электропередача переменного тока была блестяще осуществлена Доливо-Добровольским на всемирной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 году. Применив генератор с вращающимися электромагнитами и разделив обмотку, в которой индуцируется ЭДС на три группы, или иначе на три фазы Михаил Осипович создал первый в мире генератор 3-х фазного тока.

Доливо-Добровольский создал не только двигатель и генератор 3-х фазного тока, но и трансформатор к ним и впервые это продемонстрировал в Германии, передав ток на расстояние 175 км».


Преподаватель: «Производство электрических двигателей и генераторов потребовало изучение свойств различных проводников и свойств железа и стали, употребляемых для создания сердечников электромагнитов.

Пионером в деле изучения магнитных свойств железа был русский физик Александр Григорьевич Столетов. Им была исследована магнитная проницаемость железа и стали (биография Столетова).

Уч-ся Стадник М: «Ученый с невозможным характером» – так называли Столетова его современники…

Выдающийся русский физик Александр Григорьевич Столетов родился летом 1839 г. в небогатой купеческой семье. Его отец - Григорий Михайлович был владельцем бакалейной лавки и мастером по выделке кож в городе Владимире. Его мать - Александра Васильевна - была образованной по тому времени женщиной и сама обучала своих детей, до их поступления в гимназию, русскому языку и арифметике.

Уже в 4 года маленький Саша научился читать. Он был болезненным мальчиком, и чтение было его любимым занятием. Книги он брал из довольно неплохой домашней библиотеки, в которой хранились произведения многих русских поэтов и прозаиков.

В 1849 г. Столетов поступил во Владимирскую гимназию и закончил ее в 1856 г. Осенью того же года Столетова зачисляют на физико-математический факультет Московского университета.

Преподаватель: «Столетов прославил русскую науку не только работами по магнетизму. Им изучались вопросы о скорости распространения электромагнитных колебаний в различных средах. Изучая действие света на электрические явления, Столетов открыл основные законы фотоэффекта. Эти работы завершились созданием первого в мире фотоэлемента.

Работы Столетова и Лебедева положили начало изучению электромагнитных колебаний.

Преподаватель: «Знаменитый русский электротехник – Александр Степанович Попов (1859-1906) дал электромагнитным колебаниям новое практическое применение, создав и открыв принцип радиолокации» (биография Попова).

Уч-ся Ермакова И.: «Попов родился на Урале в поселке Турьинские Рудники. В семье его отца, местного священника, кроме Александра было еще шестеро детей. Сашу отдали учиться сначала в начальное духовное училище, а затем в духовную семинарию. Учился Саша очень хорошо и отличался любознательностью. Он любил мастерить различные игрушки и простые технические устройства. Эти навыки моделирования ему пригодились, когда пришлось самому изготавливать физические приборы для своих исследований.

Успешно окончив университет, Попов поступил преподавателем в минный офицерский класс в Кронштадте. 25мая 1895 г. он сделал доклад на заседании Русского физико-химического общества в Петербурге и продемонстрировал в действии свои приборы связи. Это был день рождения радио.

Зимой 1899-1900 г. приборы радиосвязи Попова выдержали серьезный экзамен, они были успешно применены при спасении броненосца «Генерал Апраксин», потерпевшего, аварию у острова Гогланд. В 1901 г. Попов стал профессором Петербургского электротехнического института. Ему пришлось бороться с царскими чиновниками за демократические права студентов. Это подорвало силы ученого, и он скоропостижно скончался 13 января 1906 г.»

Преподаватель: «А. С. Попов был глубоко образованным электротехником. Совместно с Яблочковым и Лодыгиным он принимал горячее участие в организации уличного электрического освещения в Петербурге.

Для посылки сигналов Попов применил вибратор- прибор для возбуждения в пространстве электромагнитных колебаний с помощью электрических разрядов высокой частоты. Для улавливания радиоволн он использовал свойство металлических порошков намагничиваться и слипаться под действием электромагнитных колебаний. В результате изменения сопротивления в электрической цепи, ток, проходящий по этой цепи также изменяется. Если же трубку с порошком встряхнуть, то порошок рассыпается и цепь размыкается. На этом принципе и был основан первый в мире радиоприемник, сконструированный Поповым.

Первую демонстрацию приемника Попов осуществил 7 мая 1895 г. на заседании Русского физико-химического общества. Этот день теперь отмечается как день рождения радио.

Работая на Кронштадском рейде и, обеспечивая связь между кораблем и берегом Попов замечает, что если между ними проходит какое-то судно, то связь нарушается. Этот принцип был положен в основу радиосвязи».

Преподаватель: «Огромный вклад в развитие энергетики внес русский ученый 20 века Игорь Васильевич Курчатов (биография И. В. Курчатова)».

Уч-ся Морозов А.: «И.Г. Курчатов родился 30 декабря 1902 г. в городе Сим на Южном Урале в семье землемера. В 1912г. окончил Симферопольскую гимназию, а в 1920 г. поступил на физико-математический факультет Таврического университета.
ИГ. Курчатов - выдающийся физик, первый и многолетний руководитель советской ядерной программы. А.Ф.Иоффе рекомендовал советскому руководству назначить руководителем атомной программы именно И.Г.Курчатова».


Преподаватель: «Но не только созданием ядерного оружия занимался И. В. Курчатов. В 1954 году под его руководством была построена и пущена в эксплуатацию первая промышленная атомная электростанция в Обнинске, а в последующие годы - целый ряд крупнейших атомных электростанций. В них применяется управляемая цепная реакция деления радиоактивных материалов.

Такая электростанция построена и в 40 км от Курска. Решение о строительстве было принято в середине 60-х годов. Началось строительство в 1971 году. Необходимость была вызвана быстро развивающимся промышленно-экономическим комплексом Курской Магнитной Аномалии.

Курская АЭС насчитывает 5 энергоблоков, установленная мощность каждого из которых 1000 МВт. Для производства электроэнергии используется уран-графитовый реактор типа РБМК с кипящей водой . Замедлитель нейтронов -графит, топливо –уран, теплоноситель – вода.

Курская АЭС является важным узлом Единой энергетической системы России.


Вопрос 3. Преподаватель: «В 1920 году Всероссийский съезд Советов утвердил Государственный план электрификации России (ГОЭЛРО), который предусматривал в течение 10-15 лет строительство тридцати (20 тепловых и 10 гидростанций) новых электростанций с объемом производства электроэнергии до 8.8млрд. кВт*ч в год.

В период рыночных реформ в России электроэнергетика, как и прежде, является важнейшей жизнеобеспечивающей отраслью страны. В ее составе свыше 700 электростанций, общей мощностью 215,6 млн. кВт.

Производство электрической энергии в России составило 826 млрд. кВт*час.

В том числе: ТЭС-564, ГЭС-158,5 , АЭС-103, 5.

В апрельском выступлении В. В. Путина ( 15.04. 2009) прозвучало, что к 2030 году доля атомной электроэнергии должна составить в общем объеме энергетики 25-30 %. В настоящее время она составляет всего 16%. . Для реализации намеченных планов необходимо построить 26 энергоблоков.


Список использованной литературы.


1. Н.М.Белоусова. Преподавание электротехники.


2. В. Конрад. Электротехника кратко и наглядно.


3. Ю. М. Покровский. В помощь лектору.

4. Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий.