Исследовательская работа по физике "Энергосберегающие лампы"
творческая работа учащихся по физике (8 класс) на тему

1. Титульный лист

• Название образовательного учреждения: МКОУ «Камышенская СОШ Завьяловского района» Алтайского края,
• Тема работы «Энергосберегающие лампы»
• Фамилия, имя, отчество автора: Беспалов Виктор Владимирович
• Возраст (класс): 15 лет, 8 класс
• Фамилия, имя, отчество руководителя работы: Кривошеева Наталья Юрьевна, учитель физики
• Год выполнения работы: 2015

2. ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Титульный лист……………………………………………………………………………  1
2. Оглавление …………………………………………………………………………………  2
3. Введение ……………………………………………………………………………………. 3
4. Основная часть работы ……………………………………………………………………. 6

4.1. Теоретическая часть …………………………………………………………………….. ..6

4.1.1. Из истории электричества.……………………………………………………………… 6

4.1.2. Из истории люминесцентной лампы …………………………………………………..  7

4.1.3. Устройство и принцип действия лампы накаливания.………………………………... 8

4.1.4. Преимущества и недостатки ламп накаливания………………………………………. 8

4.1.5. Устройство и принцип действия энергосберегающих ламп………………………….10

4.1.6.  Плюсы и минусы энергосберегающих ламп, их преимущества ..…………………..10

4.1.7.  Влияние на здоровье. …………………………………………………………………..13

4.2  Практическая часть ………………………………………………………………………..14

4.2.1 Анкетирование ……………………………………………………………..…………….14

4.2.2 Определение световой отдачи энергосберегающих ламп и ламп накаливания ……..16

4. 2.3 Экономический расчет электроэнергии на освещение квартиры и классных комнат  за 2014 год ……………………………………………………………………………………16

5. Заключение ………………………………………………………………………………...20
6. Использованная литература……………………………………………………………….21
7. Приложения………………………………………………………………………………...22

3. Введение

В наше время невозможно представить нашу жизнь без электроэнергии. Окружающие нас бытовые приборы: телевизор, холодильник, микроволновка, водонагреватель, пылесос, стиральная машина и другие домашние устройства потребляют электроэнергию. Человечество  не мыслит своей жизни без мобильного телефона и Интернета, а компьютер и телефон не могут работать без электроэнергии. Огромное  количество электроэнергии расходуется на освещение жилых и производственных помещений.

Ресурсы электроэнергии когда-то закончатся.  Электроэнергия поступает в наши дома с электростанций различного типа, и для ее производства сжигаются разные виды топлива: уголь, нефть, газ. Экономное использование электроэнергии позволит сократить объемы использования этих энергетических ресурсов, а, значит, и снизить выбросы вредных веществ в атмосферу, сохранить чистоту водоемов. Кроме того, увеличение эффективности использования электроэнергии - это и реальный способ снизить затраты на оплату счетов за электричество. Ведь стоимость электроэнергии напрямую связана со стоимостью топлива, запасы которого ограничены и цены, на которое постоянно растут. [11]

• обоснование актуальности темы: 23 ноября 2009 года Д. А. Медведев подписал принятый ранее Госдумой закон «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации». Согласно документу, с 1 января 2011 года не допускается продажа электрических ламп накаливания мощностью 100 Вт и более. Проблема энергосбережения стала решаться на государственном уровне.[8]

Самый привычный для нас способ освещения своих домов - это использование ламп накаливания. Они широко распространены, дешевы. Но у них есть недостаток: часто перегорают, особенно при скачках напряжения в сети. На смену ламп накаливания пришли люминесцентные лампы. Эти лампы часто используют для освещения учреждений: школ, институтов, офисов. Но для освещения жилых помещений эти лампы использовать не очень удобно, нужны специальные светильники.  Поэтому для освещения квартир выпускаются компактные люминесцентные лампы (энергосберегающие лампы), потребляющие гораздо меньше электроэнергии. На первый взгляд, их цена (110-200 рублей за лампу) шокирует, но даже при такой большой стоимости они быстро окупаются за счет низкого энергопотребления и долгого срока службы.

Но ведь плата за электроэнергию составляет значительную часть расходов любой семьи на оплату жилищно-коммунальных услуг. Производители энергосберегающих ламп в один голос утверждают, что самый  простой способ сэкономить деньги — заменить традиционные лампы энергосберегающими или светодиодными лампами, но ведь они очень дорогие, не проще ли пользоваться традиционными лампами накаливания или обычными люминесцентными лампами?

• постановка проблемы: Все вышесказанное, определяет проблему нашего исследования: выяснить насколько оправдано и выгодно использование в быту энергосберегающих ламп.

• объект исследования: электрические лампочки накаливания и энергосберегающие лампы.
• предмет исследования: энергопотребление, срок службы, цена, характер освещения, форма и размер лампочки. 
• цель исследования: обеспечение рационального использования электроэнергии за счет замены ламп накаливания на энергосберегающие лампы.

• гипотеза: при прочих равных условиях использование в быту энергосберегающих люминесцентных ламп значительно выгодней, чем применение ламп накаливания и обычных люминесцентных ламп.
• задачи исследования:

1. Провести анкетирование среди школьников  и определить, насколько популярны в использовании  энергосберегающие лампы.

2. Изучить строение ламп накаливания и энергосберегающих ламп, показать энергетическую и экономическую выгоду ламп, их практическую значимость.

3. Оценить экологическую безопасность исследуемых ламп.

4. Изучить воздействие исследуемых ламп на здоровье человека.

5. Разработать  рекомендации по энергосбережению и использованию энергосберегающих ламп.

•  методологические основы исследования: 

1. Анкетирование.
2. Эксперимент. Расчет энергетической и экономической выгоды ламп накаливания и энергосберегающих ламп.
3. Сравнительный анализ характеристик исследуемых ламп.

• новизна: Впервые  проведена оценка мнения учащихся с. Камышенки о ликвидации ламп накаливания, замене их энергосберегающими лампами и необходимости информации об энергосберегающих лампах.
•        теоретическая значимость работы: На основе расчетов показана энергетическая и экономическая выгода при использовании энергосберегающих ламп.
• практическая значимость работы: Изучены характеристики двух видов ламп. Получены доказательства, подтверждающие возможность нанесения вреда здоровью человека в результате применения энергосберегающих ламп в жилом помещении.

4. Основная часть работы

4.1. Теоретическая часть

Ученые выяснили, что 40% потребляемой в России энергии можно "получить" за счет простой экономии! То есть у нас ежегодно расходуется впустую почти половина всей производимой энергии! Наша страна - одна из самых энергорасточительных в мире.

Во многих домах у нас ежедневно забывают или не желают гасить множество осветительных приборов. А за день набегают уже не килограммы, а десятки тонн выброшенного топлива. Мало кто задумывается, что сто 75-ваттных лампочек, работающих вхолостую, за час "съедают" несколько килограммов угля или нефти, попутно загрязняя природную среду вредными веществами. Между тем, простая замена привычных источников света на энергосберегающие лампы сократит расходы энергоресурсов в 4-5 раз!

По данным статистики, средняя российская семья тратит на оплату жилищно-коммунальных услуг около 8-10 % своих доходов. Основную долю этих затрат составляет оплата за электроэнергию. А за счет увеличения количества используемых нами бытовых приборов, изрядное количество электроэнергии расходуется на освещение.

Таким образом, изучив характеристики и строение энергосберегающих ламп, я планирую выяснить, возможно ли снизить затраты на электроэнергию при замене ламп накаливания на энергосберегающие лампы и сформулировать рекомендации при покупке энергосберегающих ламп и их эксплуатации в быту.  

1. Из истории электричества.

Открытие электрических явлений легенда приписывает мудрецу Фалесу, жившему более двух тысячелетий назад в Греции. В те времена в окрестностях древнегреческого города Магнезия люди находили   на берегу моря камешки, которые притягивали железные предметы. По имени этого города их назвали магнитами. Фалес же находил на берегу моря и другие, не менее таинственные камешки, к тому же красивые и легкие.  Они не притягивали, как магниты, железных предметов. Но если их натирали кусочком шерстяной ткани, к ним прилипали пушинки, кусочки дерева и травы. Такие камешки называли янтарем. Древние греки янтарь называли электроном. Отсюда и возникло всем известное слово «электричество».

Первый источник электрического тока изобрел итальянский физик Алессандро Вольта в конце XVII века. Между небольшими дисками из меди и цинка он помещал суконку, смоченную раствором кислоты. Между дисками и раствором происходит химическая реакция, создающая в проводнике, соединяющем диски, слабый электрический ток. Соединяя пары дисков в батарею, можно получать уже значительный электрический ток. Такие батареи называли вольтовыми столбами. Они – то и положили начало электротехнике.

В 1802 году русский профессор Василий Петров, сближая два угольных стержня, подключенных к батарее, увидел яркое свечение между ними – электрическую дугу. Эксперименты с дугой были долгими и сложными. И только в 1877 году дуговые лампы, разработанные изобретателем Павлом Николаевич Яблочковым, осветили людные улицы Парижа.

Лавры изобретения привычной для нас лампы накаливания поделили между собой россиянин Александр Николаевич Лодыгин и американец Томас Алва  Эдисон. Русский инженер заметил, что сами угольные стержни светят ярче, чем дуга между ними и предложил заменить стержень тонкой, как нить, проволокой из тугоплавкого металла. Американский изобретатель откачал воздух из лампы, благодаря чему нить стала перегорать медленнее. В 1906 году фирма «Дженерал Электрик», организованная Эдисоном, купила права на изобретения Лодыгина. С тех пор электрическое освещение пришло в каждый дом, сделав его светлым и уютным.[1]

4.1.2. Из истории люминесцентной лампы

              Первым предком лампы дневного света были газоразрядные лампы.  Впервые свечение газов под воздействием электрического тока наблюдал Михаил Ломоносов, пропуская ток через заполненный водородом стеклянный шар. Считается, что первая газоразрядная лампа изобретена в 1856 году. Генрих Гайсслер получил синее свечение от заполненной газом трубки, которая была возбуждена при помощи соленоида. В 1893 году на всемирной выставке в Чикаго, штат Иллинойс, Томас Эдисон показал люминесцентное свечение. В 1894 году М. Ф. Моор создал лампу, в которой использовал азот и углекислый газ, испускающий розово-белый свет. Эта лампа имела умеренный успех. В 1901, Питер Купер Хьюитт демонстрировал ртутную лампу, которая испускала свет синего-зелёного цвета, и таким образом была непригодна в практических целях. Однако, ее конструкция была очень близка к современной, и имела намного более высокую эффективность, чем лампы Гайсслера и Эдисона. В 1926 году Эдмунд Джермер и его сотрудники предложили увеличить операционное давление в пределах колбы и покрывать колбы флуоресцентным порошком, который преобразовывает ультрафиолетовый свет, испускаемый возбуждённой плазмой в более однородно бело-цветной свет. Э. Джермер в настоящее время признан как изобретатель лампы дневного света. General Electric позже купила патент Джермера, и под руководством Джорджа Э. Инмана довела лампы дневного света до широкого коммерческого использования к 1938 году. В СССР считается изобретателем лампы академик  С.И. Вавилов.[5]

4.1.3. Устройство и принцип действия лампы накаливания

 В лампах накаливания используется вольфрамовая нить в инертном газе или вакууме, помещенная в стеклянную колбу. Инертный газ препятствует испарению вольфрама и уменьшает потемнение колбы. Лампы имеют самые различные формы колбы, играющие чаще всего декоративную роль (Приложение 1).

          Лампа является преобразователем энергии.  Хотя она может выполнять и вспомогательные функции, ее главным назначением является преобразование электрической энергии в видимое электромагнитное излучение. Стандартным способом для получения освещения является преобразование электрической энергии в свет.

         Когда твердые тела и жидкости нагреваются, они испускают видимое излучение при температурах свыше 1000 К. Это явление известно как накаливание.
Такое нагревание является основой для генерирования света в лампах накаливания: электрический ток проходит через тонкую вольфрамовую проволоку, температура которой повышается примерно до 2500-3000 К, в зависимости от типа лампы и ее применения.
        Однако для этого способа получения света существует предел, описанный в законе Планка для абсолютно черного тела или полного излучателя, согласно которому спектральное распределение излучаемой энергии возрастает с повышением температуры. При температуре примерно 3600 К наблюдается заметное усиление видимого излучения, и длина волны максимальной мощности переходит в видимый диапазон. Эта температура близка к температуре плавления вольфрама, из которого сделана нить накала, так что предельная практическая температура составляет примерно 2700 К, свыше которой испарение нити становится уже чрезмерным.
        Одним из результатов такого спектрального перехода является то, что большая часть испускаемого излучения выделяется не как свет, а как тепло в инфракрасной области. [2]

4.1.4.  Преимущества и недостатки ламп накаливания

  Отличаться лампы накаливания могут типом и мощностью колб. Так, стандартной является классическая шарообразная форма колбы, но есть и меньшие габаритные размеры с формой колб «свеча» и «грибок». Прозрачная лампа способна излучать красивый сочный свет, а благодаря светорассеивающему покрытию можно добиться равномерного распределения света и исключить эффект ослепления.

  Главные характеристики лампы накаливания – номинальное значение напряжения, светового потока, мощности, срок службы и габаритные размеры. Для жилых помещений выбирают лампы мощностью от 75 до 100 Вт, которые способны обеспечить оптимальную яркость освещения. Лампы мощностью более 200 Вт в большинстве случаев используются в специальных условиях, так как для жилых домов свет будет слишком ярким, а счета за электроэнергию – очень большими. Световая отдача лампы накаливания в диапазоне 25-1000 Вт может составлять от 9 до 19 лм/Вт (данный показатель касается ламп, средний срок службы которых составляет 1000 часов). Большая часть ламп накаливания предназначена для обеспечения наружного и внутреннего освещения в сети переменного тока с номинальным напряжением 127 В, 220 В частоты 50 Гц.

   Преимущества и недостатки лампы накаливания зависят от того, насколько правильно выбрана лампа и в каких условиях она эксплуатируется.

   Важным преимуществом данного типа ламп является то, что они представлены в очень широком ассортименте – современный рынок предлагает лампы накаливания различной мощности, напряжения, типа, которые могут быть приспособленными к определенным условиям применения. Лампа включается непосредственно в сеть и не требует использования никаких дополнительных аппаратов.

  Лампы накаливания могут работать даже при серьезных отклонениях напряжения сети от номинального, хотя, резко меняют свои характеристики, сокращается срок их службы. Лампы практически полностью независимы от условий окружающей среды, температуры, повышения уровня влажности и т.д., поэтому могут использоваться в любых помещениях и даже в самых сложных условиях.

   Из недостатков лампы накаливания следует выделить то, что к концу срока службы незначительно снижается световой поток (до 15%). Также к минусам относят низкую световую отдачу, ограниченный срок службы ламп, преобладание в спектре излучения желто-красной части спектра, большую зависимость всех характеристик ламп от подводимого напряжения. Так, чем выше напряжение, тем более короткий срок службы лампы, тем более ярко она светит.

   Средняя продолжительность службы лампы накаливания зависит от напряжения в сети. Так, лампа накаливания при работе с нормальным напряжением может прослужить около 1000 часов, при напряжении в 127-135 В срок службы продлевается до 2500 часов. Сегодня на рынке можно встретить лампы, адаптированные к сильным колебаниям напряжения в сети, которые легко выдерживают повышенное напряжение (до 240В) и дольше сохраняют свои технические характеристики.[3]

4.1.5. Устройство и принцип действия энергосберегающих ламп

Энергосберегающая лампа состоит из трех основных компонентов: цоколя; люминесцентной лампы; электронного блока. (Приложение 2)                                  

       Люминесцентная лампа наполнена парами ртути и инертным газом (аргоном), а ее внутренние стенки покрыты люминофором. Под действием напряжения в лампе происходит движение электронов. Столкновение электронов с атомами ртути образует невидимое ультрафиолетовое излучение, которое, проходя через люминофор, преобразуется в видимый свет. Электронный блок обеспечивает зажигание и дальнейшее горение лампы. Благодаря этому энергосберегающая лампа зажигается без мерцания и работает без мигания, свойственного обычным люминесцентным лампам. КПД такой лампы составляет    20 – 25 %,   что выше в 4 – 5 раз, чем у ламп накаливания.  (Приложение 3)                                

        Люминофор может иметь различные оттенки, и как результат, может создавать разные цвета светового потока. Конструкции существующих энергосберегающих ламп делают под существующие стандартные размеры традиционных ламп накаливания. Диаметр цоколя у таких ламп составляет 14 или 27 мм. Благодаря чему можно использовать энергосберегающие лампы в любом светильнике, бра или люстре, для которых вы раньше применяли лампу накаливания. [4]

4.1.6. Плюсы и минусы энергосберегающих ламп, их преимущества

         Экономия электроэнергии. Коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания. (Приложение 4) Например, энергосберегающая лампочка мощностью 20 Вт создает световой поток равный световому потоку обычной лампы накаливания 100 Вт. Благодаря такому соотношению энергосберегающие лампы позволяют экономить экономию на 80% при этом без потерь освещенности комнаты привычного для вас. Причем, в процессе долгой эксплуатации от обычной лампочки накаливания световой поток со временем уменьшается из-за выгорания вольфрамовой нити накаливания, и она хуже освещает комнату, а у энергосберегающих ламп такого недостатка нет.

          Долгий срок службы. По сравнению с традиционными лампами накаливания, энергосберегающие лампы служат в несколько раз дольше. Обычные лампочки накаливания выходят из строя по причине перегорания вольфрамовой нити. Энергосберегающие лампы, имея другую конструкцию и принципиально иной принцип работы, служат гораздо дольше ламп накаливания в среднем 5-15 раз. Это примерно от 5 до 12 тысяч часов работы лампы (обычно ресурс работы лампы определяется производителем и указывается на упаковке). Благодаря тому, что энергосберегающие лампы служат долго и не требуют частой замены, их очень удобно применять в тех местах, где затруднен процесс замены лампочек, например в помещениях с высокими потолками или в люстрах со сложными конструкциями, где для замены лампочки приходится разбирать корпус самой люстры.

         Низкая теплоотдача. Благодаря высокому коэффициенту полезного действия у энергосберегающих ламп, вся затраченная электроэнергия преобразуется в световой поток, при этом энергосберегающие лампы выделяют очень мало тепла. В некоторых люстрах и светильниках опасно использовать обычные лампочки накаливания, из-за того что они выделяя большое количества тепла могут расплавить пластмассовую часть патрона, прилегающие провода или сам корпус, что в свою очередь может привести к пожару. Поэтому энергосберегающие лампы просто необходимо использовать в светильниках, люстрах и бра с ограничением уровня температуры.

          Большая светоотдача. В обычной лампе накаливания свет идет только от вольфрамовой спирали. Энергосберегающая лампа светится по всей своей площади. Благодаря чему свет от энергосберегающей лампы получается мягкий и равномерный, более приятен для глаз и лучше распространяется по помещению.

          Выбор желаемого цвета. Благодаря различным оттенкам люминофора покрывающего корпус лампочки, энергосберегающие лампы имеют различные цвета светового потока, это может быть мягкий белый свет, холодный белый, дневной свет, и т.д.; 

Недостатки энергосберегающих ламп.

          Единственным и значительным недостатком энергосберегающих ламп по сравнению с традиционными лампами накаливания является их высокая цена. Цена энергосберегающей лампочки в 10-20 раз больше обычной лампочки накаливания. Но энергосберегающая лампочка неспроста называется энергосберегающей. Учитывая экономию на электроэнергии при использовании этих ламп и с их срок службы, в итого, применение энергосберегающих ламп станет для вас и вашего бюджета более выгодным. (Приложение 5)

Есть еще одна особенность применения энергосберегающих ламп, которую нужно отнести к их недостатку. Энергосберегающая лампа наполнена внутри парами ртути. Ртуть считается опасным ядом. Поэтому очень опасно разбивать такие лампы в квартире и помещении. Следует быть очень осторожными при обращении с ними. Если такое случилось, то советую незамедлительно и тщательно проветрить помещение. По той же причине энергосберегающие лампы можно отнести к экологически вредным, и поэтому они требуют специальной утилизации, а выбрасывать такие лампы, по сути, запрещено. Но почему-то при продаже энергосберегающих ламп в магазине, продавцы не объясняют, куда их потом девать.

        На что следует обратить внимание при покупке энергосберегающих ламп

        Мощность. Энергосберегающие лампы изготавливают с различной мощностью. Диапазон мощностей варьируется от 3 до 90 Вт. Следует учитывать, что коэффициент полезного действия у энергосберегающей лампы очень высокий и световая отдача примерно в 5 раз больше чем у традиционной лампочки накаливания. Поэтому при выборе энергосберегающей лампы, надо придерживаться правила – делить мощность обычной лампы накаливания на пять. Если вы в своей люстре или светильнике применяли обычную лампочку накаливания мощностью 100 Вт, вам будет достаточно приобрести энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт.

        Цвет света. Энергосберегающие лампы способны светить разным цветом. Данная характеристика определяется цветовой температурой энергосберегающей лампы.

• 2700 К – теплый белый свет.
• 4200 К – дневной свет.
• 6400 К – холодный белый свет.

           Чем ниже характеристика цветовой температуры энергосберегающей лампы, тем спектр цвета смещается к красному, чем выше – спектр цвета смещается к синему. В такой ситуации лучше поэкспериментировать с подбором нужного вам цвета, прежде чем заменить все лампочки в квартире на один цвет. Выбирайте нужный вам цвет, исходя не только из особенностей интерьера вашей квартиры или офиса, но и особенностей вашего зрения и зрения окружающих вас людей. Просто цвет, создаваемый энергосберегающей лампочкой, отличается от привычного света от лампочки накаливания, и многие люди не могут сразу к нему привыкнуть, если цвет подобран неправильно. Для дома и квартиры рекомендуется применять более теплые цвета – мягкий белый свет (теплое свечение).

         Размер. Энергосберегающие лампы производят в двух основных формах: U-подобная и в виде спирали. Никакой разницы в принципе работы этих видов ламп нет, отличия заключаются только в размерах. U-подобные лампы просты в производстве, дешевле спиралевидных ламп, но чуть больше по размеру. При покупке таких ламп следует заранее определить – подойдет ли выбранная U-подобная энергосберегающая лампа в вашу люстру, бра или светильник. Спиралевидные лампы сложнее произвести, они чуть дороже U-подобных, но имеют традиционные размеры как у лампочек накаливания, и как результат подходят ко всем световым приборам, где раньше применялись лампочки накаливания.

        Тип цоколя. Энергосберегающие лампы, как и традиционные лампочки накаливания, имеют различный тип цоколя. Большая часть световых приборов рассчитана на цоколь Е27. Но есть и такие приборы, которые имеют цоколь Е14. Если в вашу люстру вкручивалась большая лампочка накаливания, то это цоколь Е27. (Приложение 6) Если у вас светильник с маленькой или средней лампочкой накаливания, то возможно это цоколь Е14.

Все названные характеристики энергосберегающих ламп, производители пишут на упаковке. Например, надпись ESS-02A 20W E27 6400K на упаковке лампочки DeLux означает, что лампа имеет мощностью 20 Вт, с большим цоколем (Е27), излучает холодный белый свет (6400К). [6]

4.1.7.  Влияние на здоровье

          Сравним некоторые свойства исследуемых ламп.

1) Главным преимуществом энергосберегающих ламп считается их высокая световая отдача, превышающая тот же показатель ламп накаливания в несколько раз. Энергосберегающая составляющая как раз и заключается в том, что максимум электроэнергии, запитанной на энергосберегающую лампу, превращается в свет, тогда как в лампах накаливания до 95% электроэнергии уходит просто на разогрев вольфрамовой проволоки.

2) Еще одним преимуществом энергосберегающих ламп,  как считается,  является  незначительное тепловыделение. которое позволяет использовать компактные люминесцентные лампы большой мощности в хрупких бра, светильниках и люстрах. Использовать в них лампы накаливания с высокой температурой нагрева нельзя, так как может оплавиться пластмассовая часть патрона, либо провод.

На практике выяснилось обратное: «экономичная лампа»  греется так же, как обычная «лампочка Ильича».

3) Обычные лампочки уступают энергосберегающим лампам в сроках службы, который определяется промежутком времени от 6 до 15 тысяч часов непрерывного горения. Эта цифра превышает срок службы обычных ламп накаливания приблизительно в 15 раз (у ламп накаливания  - до 1000 часов). Наиболее частая причина выхода из строя лампы накаливания – перегорание нити накала. Механизм работы энергосберегающей лампы позволяет избежать этой проблемы, благодаря чему они имеют более длительный срок службы.

4) Лампы накаливания работают в любом  диапазоне температур: и зимой, и летом. Энергосберегающие лампы не приспособлены к функционированию в низком диапазоне температур (-15- -20ºC), а при повышенной температуре снижается интенсивность их светового излучения.

5) К  побочным эффектам при использовании энергосберегающих ламп относится их возможное гудение и мерцание, что негативно отражается на здоровье человека и приводит к раздражению и утомлению организма.

6) Энергосберегающие лампы имеют особенность: фаза разогрева у них длится до 2 минут, то есть, им понадобится некоторое время, чтобы развить свою максимальную яркость.

7) Не рекомендуется использовать в жилых помещениях энергосберегающие лампы мощностью более 22 ватт и на расстоянии ближе 30 сантиметров. Из-за большого уровня ультрафиолетового излучения энергосберегающих ламп может быть нанесен вред людям с чрезмерной чувствительностью кожи и тем, кто подвержен дерматологическим заболеваниям.[13]

4. 2. Практическая часть

4.2.1. Анкетирование

В средствах информации закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» кратко называют законом «Об энергосбережении».

      Я решил выяснить, что знают об этом законе и проблеме энергосбережения ученики нашей школы. В виде вопросов пыталась обратить внимание на эту проблему. В анкетировании приняли участие 30 человек

Среди своих одноклассников и знакомых мы провели следующий опрос.

1. Владеете ли вы информацией об энергосберегающих лампах?

А. Да                  Б. Нет

2. Нужно ли менять обычные лампочки на энергосберегающие?

А. Да.                  Б. Нет.                   В. Не знаю.

3. Какие лампочки используются у вас дома?

А. Энергосберегающие;                 Б. Обычные;

В. Оба вида.                                    Г. Не знаю, какие.                                    

4. Как долго Вы пользуетесь энергосберегающими лампами?

А. Не пользуюсь.                 Б. Около месяца.

В. Около полугода.                Г. Около года.         Д. Больше двух лет.

5. Заметили ли Вы экономию электроэнергии при пользовании энергосберегающими лампами по сравнению с лампами накаливания?

А. Да, большая экономия;                 Б. Да, но не очень большая экономия;

В. Нет никакой экономии;        Г.Не заметили различия в потреблении электроэнергии.

6. Какие преимущества энергосберегающих ламп Вы можете назвать?

А. Экономия энергии и финансов.                 Б. Долгий срок службы.

В. Свой ответ _________________________________________________

7. Знаете ли вы о  способах энергосбережения, ваши  предложения?

А. Да.                 Б. Нет.

В. Способы _________________________________________________

8. Какие недостатки энергосберегающих ламп Вы можете назвать?

А. Высокая стоимость. Б. Долгая фаза разогрева после включения. В. Пары ртути

Г. Свой ответ _________________________________________

9. Как относитесь к распоряжению президента о замене ламп накаливания на энергосберегающие?

А. Одобряю.          Б. Не одобряю.          В. Мне всё равно.

10. Как относитесь к тому, что лампы накаливания снимаются с производства?

А. Одобряю.          Б. Не одобряю.         В. Первый раз слышу.         Г. Мне всё равно.

 (Приложение 7).

      Вывод.  Из опроса видно, что владеют информацией об энергосберегающих лампочках всего 22 из 30 опрошенных респондентов (73%), не владеют – 8 учеников (27%),  считают, что нужно менять обычные лампочки на энергосберегающие 25 учеников, 83 %, не нужно 5 учеников , 17%. Лампочки которые используются дома – оба вида 16 учеников , 53% , энергосберегающие - 6 учеников , 20% , обычные лампочки - 8 учеников , 27%.На вопрос «Как долго вы пользуетесь энергосберегающими лампочками?» из 30 опрошенных ответили что не используют 3 ученика (10%), около месяца 5 учеников (16%), около полугода 2 ученика (7%), около года 5 учеников (16%), больше двух лет дали ответ 15 учеников(51%). На вопрос: «Заметили ли Вы экономию электроэнергии при пользовании энергосберегающими лампами по сравнению с лампами накаливания?» получили такие ответы- да, большая экономия 15 учеников (50%), да, но не очень большая экономия 15 учеников (50%). На вопрос: «Какие преимущества энергосберегающих ламп Вы можете назвать?» - экономия энергии и финансов 2 ученика (6%) , долгий срок службы 25 учеников (83%), свой ответ 3 ученика (11%).   По вопросу о способах энергосбережения были получены следующие результаты: на ответ ,,да” ответили 15 учеников , 50% , на ответ ,,нет” ответили 15 учеников , 50%. О недостатках энергосберегающих ламп - высокая стоимость, 8 учеников, 27% ; долгая фаза разогрева, 9 учеников, 30% ; пары ртути, 4 ученика, 13%; свой ответ, 9 учеников, 30%. Как относитесь к распоряжению  президента о замене ламп накаливания на энергосберегающие дали такие ответы- одобряю 10 учеников (33,3%), не одобряю 10 учеников (33,3%), мне все равно 10 учеников (33,3%). И на вопрос: как относитесь к тому, что лампы накаливания снимаются с производства- одобряю 6 учеников (20%), не одобряю 9 учеников (30%), первый раз слышу 10 учеников (33%) , мне все равно 5 учеников (17%).

4.2.2. Определение световой отдачи энергосберегающих ламп и ламп накаливания

Цель эксперимента: убедиться, действительно ли энергосберегающая лампочка,  при меньшей мощности,  излучает больше света, чем лампа накаливания.

       Описание эксперимента: в качестве исследуемых лампочек мы взяли лампу накаливания мощностью 100 Вт и энергосберегающую лампочку мощностью 20 Вт.

       Для измерения светового потока лампочки  я  взял фотоэлемент – это устройство, которое преобразует световую энергию в электрическую, чем больше света падает на фотоэлемент, тем больше можно получить электрической энергии. Фотоэлемент я соединил с миллиамперметром, т.е. устройством, которое позволяет обнаружить наличие электрического тока в цепи, а по углу отклонения стрелки судил о величине тока, а значит и о мощности светового потока, который создаёт лампочка. В ходе эксперимента я  располагал сначала энергосберегающую лампочку, а затем  лампочку накаливания на расстоянии 1м. от фотоэлемента. Показания миллиамперметра были одинаковые. Результаты занес в таблицу 2 . Измерения светового потока. (Приложение 8).

        Вывод. В ходе эксперимента я убедился, что  применяя энергосберегающую лампочку меньшей мощности можно получить столько же света, как от лампочки накаливания большей мощности. В нашем случае можно говорить о том, что если вы для освещения используете, например лампу накаливания мощностью 100 Вт, то её можно заменить на энергосберегающую лампу мощностью  20 Вт, она будет потреблять меньше электроэнергии, но создавать такой же световой поток, как лампа накаливания мощностью 100 Вт. 

4.2.3. Экономический расчет электроэнергии на освещение

квартиры и классных комнат  за 2014 год

Результаты в таблице 2. Расчет электроэнергии на освещение квартиры и классных комнат за 2014 год при использовании ламп накаливания. (Приложение 9).

      Цель: Рассчитать стоимость электроэнергии при использовании ламп накаливания за 2014 год.

II.3. Расчет потребления электроэнергии ламп в своей квартире и в классных комнатах в школе

Исходные данные:

- Стоимость электроэнергии 2,5 рубля за 1 кВт∙ч;

- Стоимость энергосберегающей лампы 150 рублей;

- Стоимость лампы накаливания 15 рублей;

- Среднее время работы энергосберегающей лампы 6000 часов;

- Среднее время работы обычной лампы 1000 часов;

- Мощность энергосберегающей лампы 22,5  Вт;

- Мощность лампы накаливания 101,25  Вт;

- Время горения лампы 8 часов в день;

- Количество энергосберегающих ламп в квартире 8 штук; в классных комнатах – 105 штук.

Найти:

• стоимость электроэнергии за год работы энергосберегающей лампы и лампы накаливания в квартире и в классных комнатах;
• сравнить получившиеся стоимости с учетом стоимостей ламп;
• сделать вывод об экономии электроэнергии при замене ламп.

Решение:

1. 8ч ∙ 365дн = 2920ч – в год работает одна лампа.
2. 2920ч ∙ 8 = 23360 ч – в год работают 8 ламп.
3. 22,5 Вт ∙ 23360ч =525600 Вт∙ч = 525,6 кВт∙ч – потребляют энергосберегающие лампы в год в квартире
4. 525,6 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 1314 рублей ≈ 1300 рублей в год плата за энергию при эксплуатации энергосберегающих ламп
5. 101,25 Вт ∙ 23360 ч =2 365 200 Вт∙ч = 2 365,2 кВт∙ч – потребляют обычные лампы в год
6. 2 365,2 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 5913 рублей ≈ 5900 рублей в год плата за энергию при эксплуатации ламп накаливания
7. 5900 руб. – 1300 руб. = 4600 рублей – экономия в квартире.

Произведем те же расчеты для классных комнат в школе:

1. 8ч ∙ 365дн = 2920ч – в год работает одна лампа.
2. 2920ч ∙ 105 = 306600 ч – в год работают 105 ламп.
3. 22,5 Вт ∙ 306600 ч = 6 898 500 Вт∙ч = 6 898,5 кВт∙ч – потребляют энергосберегающие лампы в год в квартире
4. 6 898,5  кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 17246,25 рублей ≈ 17240 рублей в год плата за энергию при эксплуатации энергосберегающих ламп
5. 101,25 Вт ∙ 306600 ч =31 043 250 Вт∙ч = 31 043,250 кВт∙ч – потребляют обычные лампы в год
6. 31 043,250 кВт∙ч ∙ 2,5 рубля/1 кВт∙ч = 77608,125 рублей ≈ 77600  рублей в год плата за энергию при эксплуатации ламп накаливания
7. 77600 руб. – 17240 руб. = 60360 рублей – экономия в школе.

Таким образом, экономия денежных средств при эксплуатации энергосберегающих ламп очевидна, и составляет более четырех тысяч рублей в год в квартире и более 60000 в школе.  Эти расчеты выполнены без учета стоимости ламп.

Найдем стоимость ламп на год и итоговые затраты для квартиры.

1. 8∙150руб. = 1200 рублей стоимость 8 энергосберегающих ламп.
2. 3∙150руб. = 450 рублей стоимость 3-х запасных энергосберегающих ламп.
3. 1200 +450 = 1650 рублей годовые затраты на приобретение энергосберегающих ламп для квартиры.
4. 1300 + 1650 = 2950 рублей (≈3000руб.) итоговые затраты на энергосберегающие лампы (то есть стоимость ламп и плата за электроэнергию на год в квартире).
5. 8∙15руб = 120 рублей стоимость 8 ламп накаливания.
6. 5∙15руб = 75 рублей стоимость 5-ти запасных ламп накаливания.
7. 120 + 75 = 195 рублей годовые затраты на приобретение обычных ламп для квартиры.
8. 5900 + 195 = 6095 рублей (≈6000руб.) итоговые затраты на обычные лампы.

Найдем стоимость ламп на год и итоговые затраты для классных комнат.

1. 105∙150руб. = 15750  рублей стоимость 105 энергосберегающих ламп.
2. 10∙150руб. = 1500 рублей стоимость 10-и запасных энергосберегающих ламп.
3. 15750 +1500 = 17250 рублей годовые затраты на приобретение энергосберегающих ламп для классных комнат.
4. 17240 + 17250 = 34490 рублей (≈35000руб.) итоговые затраты на энергосберегающие лампы (то есть стоимость ламп и плата за электроэнергию на год в классных комнатах).
5. 105∙15руб = 1575 рублей стоимость 105 ламп накаливания.
6. 50∙15руб = 750 рублей стоимость 50-ти запасных ламп накаливания.
7. 1575 + 750 = 2325 рублей годовые затраты на приобретение обычных ламп для классных комнат.
8. 77600 + 2325= 79925  рублей (≈80000руб.) итоговые затраты на обычные лампы.

Мы получили, что при покупке 8-ти энергосберегающих ламп и их эксплуатации в течении года потребуется около 3-х тысяч рублей, тогда как на обычные лампы пришлось бы потратить примерно 6 тысяч рублей, а для покупки 105 энергосберегающих ламп в классные комнаты и их эксплуатации в течение года потребуется 35 000 рублей, в то время как лампы накаливания съедят из бюджета 80 000 рублей.

Вывод: Таким образом, энергосберегающие лампы, несмотря на высокую стоимость, действительно экономичнее в 2 раза (!).

5.Заключение

Изучив литературу, рассмотрев устройство и  принцип действия ламп накаливания и энергосберегающих ламп, мы  выяснили   достоинства и недостатки ламп накаливания и энергосберегающих ламп. В результате анкетирования выяснилось, что учащихся нашей школы не очень интересует  проблема энергосбережения.

Выполняя практическую часть работы, мы провели эксперименты по вычислению потребления электроэнергии, узнали мнение своих знакомых о новых энергосберегающих лампах и рассчитали материальные затраты при замене обычных ламп на энергосберегающие.

       Проведя исследования, мы пришли к таким выводам:

1.Энергосберегающая лампочка,  при меньшей мощности,  излучает столько же света, как и лампочка накаливания большей мощности.

2.Энергосберегающие лампочки действительно позволяют получить экономию электроэнергии, а значит  уменьшить оплату за потреблённую электроэнергию.

3. В наше время эти лампы за счет своей экономичности при использовании и длительного срока службы становятся все более популярными для применения в быту.

      Покупая энергосберегающую лампочку необходимо  соблюдать определённые правила:  

1.Следить за целостностью использованной лампы.

2. Подвергать лампу правильной эксплуатации (не использовать в закрытых осветительных приборах).

3. Надо твердо запомнить, что НЕЛЬЗЯ выбрасывать энергосберегающие лампы в мусоропровод и уличные мусорные контейнеры, так как в них содержатся пары ртути. В Европе, например, отработавшие  энергосберегающие лампы собирают в специальные контейнеры для… токсичных отходов. Поэтому для повсеместного применения энергосберегающих ламп надо сначала создать пункты приёма отработанных ламп в каждом городе и посёлке.

         Доступность электроэнергии породили у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство необходимости её экономии. Мы стоим на пороге энергетического и экологического кризиса. Поэтому старый «советский» призыв «Экономьте электроэнергию!» стал ещё более актуальным, и внедрять практические меры энергоэффективности — задача сегодняшнего дня. (Приложение 10)[9]

     Экономить электроэнергию очень важно: экономия 1 кВт∙ч электроэнергии достаточно для выработки 5  кг. растительного масла, или 14  кг. муки,  или  30  кг. хлеба.

11. Использованная литература и Интернет-ресурсы

1.Детская энциклопедия РОСМЭН « Открытия и изобретения». Москва, 2008 г.

2.  http://www.schneider-electric.ru/sites/russia/ru/solutions/energy-efficiency/overview/energy-context.page

3. http://electro-site.ru/energy_lamps_type.htm

4. http://www.kogda-remont.ru/425

5. http://yandex.ru/images/search?text=электрические%20лампы&uinfo=sw-1024-sh-768-ww-1024-wh-670-pd-1-wp-4x3_1024x768

6. http://www.advicehome.ru/page9.php

7. https://ru.wikipedia.org/wiki/Энергосберегающая_лампа

8. Федеральный закон № 261-ФЗ от 23 ноября 2009 г. «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации».

9. А.Полищук, А.Туркин. Перспективы применения светильников со светодиодами для энергосберегающего освещения. Энергосбережение, №2.

10. Постановление Правительства РФ № 681 от 03.09.2010 г « Об утверждении правил обращения с отходами производства и потребления в части осветительных устройств».

11. А.А. Леонович, Я познаю мир: Детская энциклопедия: Физика», М., ООО «Издательство АСТ», с.225, 241

12. Пёрышкин А.В. Физика. 8 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений.  -   М: Дрофа, 2010.

13. Миллс Э. Потенциальные возможности всемирного энергосбережения в освещении. Светотехника. 2002. № 6.

Приложения.

Приложение 1

Рис. 1. Устройство лампы накаливания.

Приложение 2

Рис. 2. Устройство энергосберегающей лампы.

Приложение 3

                            Рис.3 Принцип действия энергосберегающих ламп.

Приложение 4

Рис. 4 Энергосберегающая лампа.

    Приложение 5

Рис. 5 Различные виды энергосберегающих ламп.

Приложение 6

Рис. 6. Энергосберегающая лампа с цоколем Е27

Приложение 7

Таблица 1:

 Приложение 8

Таблица 2

Приложение 9

Таблица 3

Приложение 10