Загальна інформація
Застосування
Проточна вода приводить у рух генератор
Визначення потужності за допомогою турбіни Пелтона
Турбіни Пелтона (їх називають також турбінами з вільним струменем) застосовують там, де наявна відносно невелика кількість води з великою кінетичною енергією (наприклад, за великого перепаду висот).
Так буває, наприклад, на гідроакумулювальних електростанціях у горах: там турбіни Пелтона застосовують і з великою потужністю.
У цьому досліді за допомогою турбіни Пелтона спостерігають за лампою розжарювання за різних швидкостей течії.
Інша інформація (1/2)
Попередні знання
Основи вчення про електрику, зокрема вимірювання напруги й сили струму, а також визначення потужності та роботи за цими величинами, мають бути відомі.
Через натяг приводного ремня осі турбіни й генератора зазнають навантаження. Це може змінити тертя і вплинути на потужність лампи розжарювання.
Принцип
За допомогою турбіни Пелтона приводять у рух генератор, до якого приєднано маленьку лампу розжарювання. Якщо швидкість течії води, яка потрапляє на лопаті турбіни, більшає, то турбіна обертається швидше, а разом із нею і генератор.
Інша інформація (2/2)
Навчальна мета
Учні розуміють, що кінетичною енергією води й енергією обертання турбіни виробляють електричну енергію.
Вказівка
За надто великої кінетичної енергії води, звісно, треба стежити, щоб не пошкодити лопаті.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Щодо H- і P-формулювань звертайся до паспорта безпеки відповідної хімічної речовини.
Теорія
- Турбіну Пелтона розробив 1879 року Лестер Пелтон.
- Струмінь води розділяється посередині лопаті, далі відхиляється в обидві половини лопаті й знову вибризкується назад.
- Завдяки відхиленню майже на 180° більшу частину кінетичної енергії струменя води використовують, щоб надати турбіні Пелтона обертання.
- Завдяки конструкції струмінь завжди влучає в ту лопать, яка утворює з ним якнайближчий до прямого кут.
Лопаті турбіни Пелтона
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість | 1 | Магнітна демонстраційна дошка PHYWE зі штативом, демо з фізики | 02150-00 | 1 | 2 | Демонстраційний універсальний вимірювальний прилад, ADM3 | 13840-00 | 2 | 3 | З'єднувальний, кутовий, модуль DB | 09401-02 | 4 | 4 | З'єднувальний, розімкнутий, модуль DB | 09401-04 | 1 | 5 | З'єднувальний, з роз'ємом, модуль DB | 09401-10 | 2 | 6 | Патрон для лампи розжарювання E10, модуль DB | 09404-00 | 1 | 7 | Тримач для приладів із магнітними кріпленнями | 45525-00 | 1 | 8 | Двигун 12 В, модуль DB | 09475-01 | 1 | 9 | Турбіна Пелтона (водяна турбіна) | 02521-00 | 1 | 10 | Приводний ремінь | 03981-00 | 1 | 11 | Шланг ПВХ, внутрішній d = 19 мм, погонний метр | 39293-00 | 1 | 12 | Затискач для шланга, d = 8-12 мм | 41000-00 | 1 | 13 | Лампи розжарювання 4 В/ 0,04 A, E10, 10 шт. | 06154-03 | 1 | 14 | З'єднувальний провідник, 250 мм, червоний | 07360-01 | 1 | 15 | З'єднувальний провідник, 250 мм, синій | 07360-04 | 2 | 16 | З'єднувальний провідник, 250 мм, жовтий | 07360-02 | 1 | 17 | Гнучкий притискний замок, самоклейний, 100 см | 12680-01 | 1 | 18 | Гумовий шланг, внутрішній d = 8 мм, пог. м | 39283-00 | 1 |
|---|
Складання та виконання
Складання (1/2)
- Закріпити турбіну Пелтона стрічкою-липучкою на тримачі для приладів у нижньому правому куті магнітної дошки за рисунком.
- Стежити, щоб відстань до магнітної дошки була якомога меншою.
- Гумовий шланг для подавання води до турбіни Пелтона закріпити затискачем для шланга і під'єднати до водопровідного крана.
Складання (2/2)
- Покласти товстий зливний шланг із невеликим нахилом у раковину.
- Скласти електричне коло за рисунком.
- З'єднати генератор приводним ременем із турбіною Пелтона, розмістивши при цьому коло на дошці так, щоб приводний ремінь був злегка натягнутий.
Виконання
Схема досліду
- Повільно відкрутити воду, спостерігати за турбіною і лампою розжарювання.
- Спершу довести турбіну до малої швидкості, щоб лампа розжарювання ледь світилася. Залишити її на цій швидкості на кілька секунд.
- Потім збільшити швидкість і спостерігати за результатами вимірювань.
- Закрутити воду.
Опрацювання результатів
Спостереження
Лише за великої витрати води колесо турбіни Пелтона починає обертатися.
Що швидше обертається колесо, то яскравіше світиться лампа розжарювання.
Перетягни слова у правильні поля! Що більша ____ води, а отже й ____ турбіни, то більше ____ може виробити приєднаний через приводний ремінь генератор. Збільшуючи витрату води, можна домогтися, щоб лампа розжарювання світилася яскраво.