Исследовательская работа на тему "Исследование силы тока в теле человека от различных факторов".

МОУ Красночикойская СОШ

Исследование зависимости тока в теле человека от различных факторов

Россия

Забайкальский край

с. Красный Чикой

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Красночикойская средняя общеобразовательная школа

                           Автор: Андреевский Егор Михайлович

  МОУ Красночикойская СОШ, 9 а класс

 Руководитель: Иванова Надежда Ивановна

  учитель физики

   МОУ Красночикойская СОШ

с. Красный Чикой

2018

МОУ Красночикойская СОШ

Исследование зависимости тока в теле человека от различных факторов

Россия

Забайкальский край

с. Красный Чикой

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Красночикойская средняя общеобразовательная школа

Краткая аннотация

Сейчас очень популярна тема альтернативных источников питания. Человек тоже генерирует совсем небольшой ток, который можно было бы использовать себе во благо, но я не знаю от чего он зависит. Поэтому я решил для начала изучить законы постоянного тока. Из законов постоянного тока я выяснил, что сила тока зависит от сопротивления, а сопротивление в теле человека может зависеть от длины, от массы или от возраста.

Я решил сконструировать прибор для измерения силы тока в теле человека, чтобы на практике выяснить, от сего зависит сила тока в теле человека (приложение 1).

После анализа полученных на практике данных я выяснил, что сила тока в теле человека не зависит ни от длины, ни от массы, ни от возраста человека, а зависит от химических процессов, проходящих внутри тела человека, эмоционального состояния, физической нагрузки.

.

МОУ Красночикойская СОШ

Исследование зависимости тока в теле человека от различных факторов

Россия

Забайкальский край

с. Красный Чикой

Аннотация:

Актуальность: сейчас очень популярна тема альтернативных источников питания. Человек тоже генерирует совсем небольшой ток, который можно было бы использовать себе во благо, но я не знаю от чего он зависит.

Цель:Исследовать факторы, от которых зависит сила тока в теле человека.

Задачи:

· изучить законы постоянного тока,

· сконструировать прибор для измерения силы тока в теле человека,

· измерить силу тока в теле человека относительно параметров, выявленных в первой задаче,

· проанализировать данные измерений и сделать вывод.

Гипотеза: Если мы изучим законы постоянного тока, сконструируем прибор для измерения силы тока в теле человека, сделаем нужные измерения, то нам удастся ответить на интересующий нас вопрос.

Методы исследования:

анализ литературных источников, данных интернет-сайтов, беседа, измерение.

Объект исследования: тело человека.

Предмет исследования: факторы, влияющие на величину силы тока в теле человека, как проводника электрического тока.

Вывод: сила тока в теле человека не зависит ни от длины, ни от массы, ни от возраста человека, а зависит от  химических процессов, проходящих внутри тела человека, эмоционального состояния, физической нагрузки.

МОУ Красночикойская СОШ

Исследование зависимости тока в теле человека

Россия

Забайкальский край

с. Красный Чикой

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Красночикойская средняя общеобразовательная школа

План исследования

Гипотеза: Если мы изучим законы постоянного тока, сконструируем прибор для измерения силы тока в теле человека, сделаем нужные измерения, то нам удастся ответить на интересующий нас вопрос.

Вопросы, подлежащие исследованию: исследовать факторы, от которых зависит сила тока в теле человека.

Сам план.

1.      изучить законы постоянного тока

2. сконструировать прибор для измерения силы тока в теле человека

3.      измерить силу тока в теле человека относительно параметров, выявленных в первой задаче

4.      проанализировать данные измерений и сделать вывод.

Основными источниками информации были интернет – ресурсы и литература.

1.                  Сайт  http://delta-grup.ru/bibliot/16/44.htm рассказывает о человеке как проводнике внезапно подключившемся к электрической сети

2.      А сайт http://electrik.info/main/fakty/1223-soprotivlenie-tela-cheloveka-ot-chego-zavisit-i-kak-mozhet-izmenyatsya.html более подробно рассказывает от чего зависит и может изменятся сопротивление  в теле человека.

МОУ Красночикойская СОШ

Исследование зависимости тока в теле человека

Россия

Забайкальский край

с. Красный Чикой

Муниципальное общеобразовательное учреждение

Красночикойская средняя общеобразовательная школа

Научная статья.

Электрический ток - это упорядоченное движение заряженных частиц.

За направление тока принято направление движения положительных зарядов.

Электрический ток вызывает нагревание проводника. Вокруг проводника с током существует магнитное поле. Электрический ток способен оказывать химическое действие.

Сила тока - заряд, переносимый через поперечное сечение проводника в единицу времени:

При токе 1 А через поперечное сечение проводника за 1 с проходит заряд 1 Кл.

За время Δt через поперечное сечение проводника S проходят заряженные частицы, содержащиеся в объеме

Если заряд каждой частицы равен q ₀, а их концентрация n, то общий заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время t равен

Отсюда сила тока

Электрический ток возникает при наличии свободных заряженных частиц и электрического поля.

Концентрация свободных носителей заряда в проводниках существенно выше, чем в диэлектриках. Для создания стационарного электрического поля внутри проводника между его концами должна поддерживаться разность потенциалов. Если она длительное время остается неизменной, то по проводнику проходит постоянный электрический ток. [1]

Закон Ома для участка цепи

Сила тока прямо пропорциональна приложенному напряжению U и обратно пропорциональна сопротивлению проводника R :

I=U/R

Сопротивление проводника равно 1 Ом, если при напряжении 1 В через него течет ток 1 А. Сопротивление R проводника прямо пропорционально его длине l и обратно пропорционально площади поперечного сечения S:

где ρ- удельное сопротивление материала

[2]

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ И ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЯ ПРОВОДНИКОВ

При последовательном соединении двух проводников: I=I₁=I₂, U=U₁+U₂

Разделив второе равенство на первое, получаем:

Так как I=U₁/R₁=U₂/R₂

то

U ₁/U ₂=R ₁/R ₂

При параллельном соединении двух проводников:

I=I₁+I₂, U=U₁=U₂

Разделив первое равенство на второе, получаем:

Таккак

U=I ₁R ₁=I ₂R ₂

тоI₁/I ₂=R ₁/R ₂

РАБОТА И МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

При прохождении тока через проводник происходит его нагревание, значит электрическая энергия переходит в тепловую.

Работа электрического поля по перемещению заряда ∆ q из одной точки в другую равна произведению напряжения U между этими точками на величину заряда 

Учитывая, что  получаем:

Итак, энергия, выделяющаяся при протекании тока на участке цепи, пропорциональна силе тока, напряжению и времени.

Так как U = IR , то разделив последнее равенство на t, получаем выражения для мощности электрического тока:

[1]

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩАЯ СИЛА

Если два заряженных тела соединить проводником, то через него пойдет кратковременный ток. Избыточные электроны с отрицательно заряженного тела перейдут на положительно заряженное. Потенциалы тел окажутся одинаковыми, значит, напряжение на концах проводника станет равно нулю, и ток прекратится. Для существования длительного тока в проводнике нужно поддерживать разность потенциалов на его концах неизменной. Этого можно достичь, перенося свободные электроны с положительного тела на отрицательное так, чтобы заряды тел не менялись со временем.

Силы электрического взаимодействия сами по себе не способны осуществлять подобное разделение зарядов. Они вызывают притяжение электронов к положительному телу и отталкивание от отрицательного. Поэтому внутри источника тока должны действовать сторонние силы, имеющие неэлектрическую природу и обеспечивающие разделение электрических зарядов.

ЭДС источника равна сумме напряжений на внешнем и внутреннем участках цепи

где r - внутреннее сопротивление источника.

1.      В результате, я выяснил, что сила тока зависит от сопротивления, а сопротивление может зависить от массы тела, от длины тела или от возраста и наследственности.

2.      Для изучения данных выше параметров на практике я решил сконструировать прибор для измерения силы тока в теле человека(Приложение 1).

При измерениях на практике мы выяснили, что сопротивление человека не зависит ни от длины тела, ни от массы тела, ни от возраста (Приложение 2).

После этого стал вопрос: А от чего же тогда зависит сопротивление тела? Я решил обратится к интернету , и вот что  я нашёл:

Тело человека, если рассматривать его условно как элемент, внезапно подключившийся к электрической цепи, представляет собой сложный проводник. Величину и характер электрического сопротивления человека обусловливают кожа, мышечная ткань, кровеносная и лимфатические системы, внутренние органы, нервы.

Образно тело человека можно представить как токопроводящую массу, окруженную несовершенным диэлектриком — кожным покровом. Следовательно, рассматривая сопротивление человеческого организма, следует различать внешнее сопротивление (сопротивление кожного покрова) и сопротивление внутренних органов.

Сопротивление внутренних органов не зависит от величины приложенного напряжения и в среднем может быть принято равным 1000 Ом, хотя следует заметить, что электропроводность отдельных органов и тканей в живом организме человека различная. Наименьшее сопротивление току оказывают жидкие составные части организма и пропитанные жидкостями ткани.

Хорошими проводниками являются мышцы, подкожная клетчатка, а также жировая ткань вследствие находящихся в ней кровеносных сосудов. Так, например, при переменном токе в 50 Гц объемное сопротивление мышечной ткани составляет 150— 300 Ом*см, крови-— 100—200 Ом*см, спинно-мозговой жидкости — 50—60 Ом*см.

Главным элементом, определяющим сопротивление организма человека, является сухой кожный покров, не имеющий загрязнений, влажности и видимых повреждений. Верхний роговой слой кожного покрова толщиной в 0,05—0,2 мм представляет собой наслоенный изолятор с сопротивлением, составляющим десятки и даже сотни тысяч омов. Электрический ток проникает в организм через поры и каналы потовых желез кожного покрова. Поэтому проводимость того или иного участка тела зависит от количества имеющихся на нем пор и каналов потовых желез и от интенсивности деятельности этих потовых желез. Количество же пор и каналов потовых желез и интенсивность деятельности их на различных участках поверхности человеческого тела различны.

Следовательно, сопротивление кожного покрова зависит от места приложения контактов и величины их поверхностей. Разумеется, не менее важную роль имеет качественность контакта. Влага, пот, воздействие едких паров и газов, токопроводящие химические вещества, токопроводящая пыль (металлическая, угольная и т. п.) значительно снижают сопротивление кожного покрова.

Установлено, что при воздействии на человека электрического тока хотя бы в самых небольших параметрах усиливается деятельность потовых желез. Вследствие этого кожный покров пропитывается потом и сопротивление его резко падает. Этот процесс протекает интенсивнее с увеличением приложенного напряжения и силы тока, протекающего через организм. Но и в том случае, когда кожный покров сухой, а время воздействия электрического тока незначительное для того, чтобы вызвать деятельность потовых желез, условие прохождения тока через тело также зависит от величины приложенного напряжения.[3]

Между тем, сопротивление тела человека — величина отнюдь не постоянная, ее значение зависит от многих факторов: от состояния человека на момент контакта (психического и физического), от параметров замкнутой цепи, от внешних условий среды, в которой человек на момент удара находится[4]

Известно, что через диэлектрик ток проходит тем легче, чем выше приложенное напряжение вследствие возникающей ионизации. Рассматривая кожный покров как диэлектрик, можно утверждать, что ионизация его и обусловливает прохождение тока.При приложении к поверхности тела тока напряжением в 50 В пробой кожного покрова протекает медленно — в течение нескольких минут; при напряжении в 500 В пробой происходит быстро — в течение долей секунды; в месте контакта электрического тока с кожным покровом обнаруживаются следы его входа в организм и следы его ухода в виде входных и выходных отверстий. [3.]

 Вывод: оказывается, что сопротивление не зависит ни от длины, ни от массы, ни от возраста тела человека, а от химических процессов проходящих внутри тела человека, эмоционального состояния, физической нагрузки.

Приложение I

ПриложениеII

1.     По росту.

2.     По весу.

3.     По возрасту.

                                Список использованных источников.          

1.     Генденштейн Л.Э. Физика 8 класс.-М.: Мнемозина, 2009.-271.

2.     Кабардин О.Ф. Физика справочные материалы.-М.: Просвещение, 1988.-367с.

3.     Оценка человеческого тела как проводника электрического тока. [Электронный ресурс]  http://delta-grup.ru/bibliot/16/44.htm

4.     Сопротивление тела человека - от чего зависит и как может изменяться. [Электронный ресурс]http://electrik.info/main/fakty/1223-soprotivlenie-tela-cheloveka-ot-chego-zavisit-i-kak-mozhet-izmenyatsya.html

5.     Человек хороший проводник электричества? [Электронный ресурс] https://otvet.mail.ru/question/92319445