Тема__Сколько стоит электричество?_

Предметы, по которым устанавливаются метапредметные связи

_Математика, Физика, Технолгия______________

Проблемный вопрос для учащихся.

Предложите информационный материал по данной проблеме (не более 1 страницы формат А-4; шрифт 12, Times New Roman)

Для расчёта сечения провода используют разные способы. В ход идут и таблицы, и формулы, и дедовские рецепты бывалых электриков. Как найти простой, быстрый, но эффективный метод расчёта сечения провода, который легко запомнить для воспроизведения и моделирования любой ситуации? Самый научный метод – расчёт сечения провода по току, а именно, через плотность тока. Суть метода в том, что мы рассчитываем диаметр нашего кабеля так, чтобы электронам не было тесно в проводнике, от «толкучки» они не разогревали провод, так как слишком горячий он расплавит изоляцию и появится опасность возникновения пожара. Вот и будем учитывать при проектировании эту самую тесноту или, по-научному, плотность тока. Чем больше нужно подать воды, тем большего диаметра нужна труба, так и для тока. Чем больше потребляемая величина тока электроприборами, тем больше должно быть сечение жил проводов в кабеле.

Что же такое сечение жил провода и как его вычислить?

Если вы перекусите провод и посмотрите на него с торца, то увидите жилу провода, вот площадь торца этой жилы, то есть площадь круга, и есть сечение провода. Чем диаметр круга больше, тем больше сечение провода и, следовательно, провод способен, разогреваясь до допустимой температуры, передать больший ток.

Итак, в нашем методе расчёта сечения провода надо знать плотность тока в проводнике. Чтобы не запутаться, мы должны запомнить только одну цифру: плотность тока в медном проводнике – 6-10 ампер на квадратный миллиметр. Кстати сказать, для алюминия плотность тока составляет 4-6 ампер на квадратный миллиметр.

От 6 до 10 А на квадратный миллиметр. Откуда это взялось? В основном из практики. Также мы знаем из курса физики: каждый проводник имеет свои величины сопротивлений электрическому току и прочие свойства. Кроме того, существуют знаменитые правила устройства электроустановок – ПУЭ, где также используется методика расчёта сечения проводов с учётом плотности тока, времени и температуры эксплуатации. ПУЭ предусматривают поправочные коэффициенты, при изменении температуры, которые как раз колеблются до 40%. Имеющуюся «вилку» от 6 до 10 А стоит понимать следующим образом. Длительная эксплуатация при токе 6 А на квадратный миллиметр – это нормально и с значительным запасом, а 10 А – максимально допустимый ток, что годится только для кратковременной эксплуатации.

Согласно требований ПУЭ сечение жилы для квартирной электропроводки должно быть не менее 2,5 мм², что соответствует диаметру проводника 1,8 мм.

Расчёт сечения провода

• выбора сечения жил провода кабеля нужно проанализировать парк имеющихся электробытовых приборов с точки зрения одновременного их использования. В таблице представлен перечень популярных бытовых электроприборов с указанием потребляемого тока в зависимости от мощности. Вы можете узнать потребляемую мощность своих моделей самостоятельно из этикеток на самих изделиях или по паспортам, часто параметры указывают на упаковке.

• потребляют ещё холодильник, осветительные приборы, радиотелефон, зарядные устройства, телевизор в дежурном и рабочем состоянии. Но это не много и при расчётах можно не учитывать. Если Вы включите все перечисленные электроприборы одновременно, то необходимо будет выбрать сечение провода, способное пропустить ток 160 А. Провод понадобится толщиной в палец! Но такой случай маловероятен. Трудно представить, что кто-то способен одновременно молоть мясо, гладить утюгом, пылесосить и сушить волосы. Хотя когда семья большая, такое возможно.
• расчёта. Вы встали утром, включили электрочайник, микроволновую печь, тостер и кофеварку. Потребляемый ток соответственно составит 7 А + 8 А + 3 А + 4 А = 22 А. С учётом включённого освещения, холодильника и в дополнение, например, телевизора, потребляемый ток может достигнуть 25 А
• того, чтобы определить суммарный потребляемый ток всеми электроприборами, нужно составить перечень планируемых для подключения электроприборов, узнать, какую мощность потребляет каждый из них по отдельности, по таблице зависимости величины потребляемого тока от мощности определить ток потребления каждого прибора. Сложить все величины потребляемых токов вместе, в результате получится суммарный потребляемый ток. По таблице для выбора сечения провода электропроводки определить, какое должно быть сечение провода.
• можете самостоятельно определить потребляемый ток любого электроприбора по простой формуле. Нужно разделить мощность, потребляемую электроприбором, на напряжение в сети (220 В). Например, мощность стиральной машины по паспорту составляет 2000 ватт. Делите 2000 на 220 и определяете, что максимальный ток, который будет потреблять стиральная машина во время работы, равен 9,09 А.
• P = U*I, I = P/U
• заветную плотность тока, мы легко сможем вычислить, выдержит ли наш провод ту или иную нагрузку. Провод сечением 1 кв. мм выдержит ток в 10 А, значит провод сечением в 2 кв. мм – уже 20 А. Для ориентировочного расчёта можно воспользоваться всем известным законом Ома для участка электрической цепи, где мощность равна произведению тока и напряжения. Если наша сеть работает под напряжением 220 В, то ток в 20 А обеспечит нормальное электроснабжение для потребителя в 4,5 кВт.
• при такой нагрузке провод вообще не должен нагреваться. Это его нормальный режим с запасом безаварийной работы, равной скорости старения диэлектрика – как говорится, на наш век хватит.
• квартирная электропроводка рассчитывается на максимальный ток потребления при длительной нагрузке 25 ампер (на такой ток устанавливается и автоматический выключатель на вводе проводов в квартиру) выполняется медным проводом сечением 5 мм², что соответствует диаметру провода 2,5 мм (с запасом).

Приёмы деятельности, формируемые у учащихся при работе над данной темой:

Вопросы, на которые в процессе изучения метапредметной темы учащиеся смогут ответить.