Городская
научно-практическая конференция
Магнитогорского
научного общества учащихся
«Первые
открытия»
Направление
(секция): мир точных наук (физика)
Тема:
«Статическое электричество»
Учреждение:
|
МОУ «Гимназия
№ 53», 1 класс
|
Автор работы:
|
Михеев
Арсений Михайлович
|
Научный
руководитель:
|
Агаркова
Ольга Леонидовна, учитель начальных классов
|
|
|
|
Магнитогорск
2016
Содержание
стр
Введение………………………………………………..…………………………….3
ГЛАВА
I.
Теоретическая часть…………………………..…………………………4
1.1
Что же такое статическое электричество? ..................................................4
1.2
Так что же знают люди об электричестве? .................................................5
1.3
Статическое электричество в окружающей среде……………………………..7
ГЛАВА
II
Практическая часть……………………………...………………………9
2.1 Опыт
№ 1. Воздушный шар……………………………………………………..9
2.2
Опыт № 2. Танцующие хлопья……………………………...…………………10
2.3
Опыт № 3. Два шарика………………………………………...………………10
2.4
Опыт № 4. Сортировка…………………………………………………………11
2.5
Опыт № 5. Гибкая вода……………………………………………...………....12
Заключение…………………………………………………………………………13
Библиографический
список……………………………………………………….14
Введение
Предлагаемая вниманию
исследовательская работа посвящена статическому электричеству.
Задумывались ли Вы когда-нибудь над
тем, почему к автомобилю прикреплена, металлическая цепочка или резиновая
полоска, которая касается дороги? Обращая на это внимание, нас заинтересовало
увиденное.
Почему, когда снимаешь шерстяную
кофту, раздаются «щелчки», поднимаются волосы, дотрагиваясь до руки мамы,
возникает небольшая искра. Задавая вопросы, почему это происходит, мне говорили:
предметы электризуются - это электричество.
Актуальность выбранной
темы связана с желанием объяснить эти явления. Найти ответы на интересующие
меня вопросы.
Гипотеза – предположили, что статическое электричество возникает в
результате взаимодействия (трения) некоторых предметов. Положительные и
отрицательные заряды притягиваются друг к другу, а два положительных или два
отрицательных заряда отталкиваются друг от друга.
Предмет исследования –
статическое электричество как физическое явление.
Цель
исследования: выяснить происхождение статического электричества и его значение
в нашей жизни.
Для
достижения поставленной цели нам необходимо решить следующие задачи:
·
собрать теоретический материал по теме: «Статическое
электричество»;
·
провести опыты со статическим электричеством, объяснить их;
·
выяснить проявление
статического электричества в окружающей среде, как с положительной, так и с
отрицательной стороны.
Методы работы:
1. Теоретический
2. Анализ-синтез собранной информации
3. Проверки или опровержения гипотез и теории;
ГЛАВА
1. Теоретическая часть
1.1Что же такое статическое
электричество?
Чтобы найти
ответ на этот вопрос, мы решили собрать теоретический материал по интересующей
меня проблеме и изучить его. Для этого мы изучили литературу из домашней
библиотеки, обратился к материалам сайта интернета.
Из
энциклопедии «Научно-технический энциклопедический словарь» мы узнали, что статическое электричество - это некоторое количество электрических зарядов в состоянии покоя. Как
правило, незаряженные атомы обладают одинаковым количеством положительных и
отрицательных электронов. Статический электрический заряд получают при помощи
трения (например, при расчесывании волос или соприкосновении с нейлоновым
материалом). Так возникает отрицательный заряд. Электроны могут появляться в
виде искры; в таком случае любого, кто прикасается к предмету, может ударить
током. Результатом обширного скопления статического электричества в одном месте
является молния. Этот вид электричества изучается в курсе физики, в разделе под
названием электростатика.
Сергей Иванович Ожегов в толковом
словаре русского языка определяет статическое электричество, как совокупность
явлений, в которых обнаруживается существование, движение, взаимодействие
заряженных частиц.
На официальном сайте интернет - энциклопедии
«Википедия», мы нашли следующее определение термина статического электричества:
«Совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией
свободного электрического заряда на поверхности или на изолированных
проводниках».
Из книги «Большая книга экспериментов для школьников» мы узнали, что все предметы состоят из крошечных частичек, которые называются
атомами. Внутри атома находятся еще более мелкие частички – электроны,
вращающиеся вокруг ядра, которое состоит из протонов и нейтронов. У протонов
заряд положительный, а у электронов - отрицательный. Когда эти заряды равны,
предмет называется нейтральным, или незаряженным.
Движение или поток
электронов от одного атома к другому пораждает форму энергии, которая
называется электричеством.
1.2 Так
что же знают люди об электричестве?
Слово «электричество» происходит от слова «электрум», которым
древние греки называли янтарь. Ещё в 600 году до н. э. греки заметили, что если
потереть янтарь об овечью шкуру, то он начинает притягивать лёгкие предметы:
перья, стружку, маленькие кусочки бумаги пробки и т. п. С тех пор учёные
пытались открыть тайны этой загадочной силы.
Тысячелетиями люди наблюдали такие грозные явления природы, как
ослепительная вспышка, огненный зигзаг молнии в небе, раскат грома и не
понимали их - поэтому и боялись.
Между натёртыми кусочками янтаря, притягивающими предметы, и
молнией, казалось бы, ничего общего. А ведь всё это – электрические явления. И
чтобы доказать родственность столь непохожих явлений, потребовались опять-таки
тысячелетия.
Большого прогресса в изучении электричества не было достигнуто до
1672 года. В этом году человек по имени Отто фон Геррик построил первый
генератор статического электричества. В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что
некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток. Такие вещества
стали называться «проводниками».
Следующий важный шаг был сделан в 1733 году, когда француз по
имени Шарль Дюфе открыл положительные и отрицательные электрические заряды,
хотя он думал, что это были два разных вида электричества. Бенджамин Франклин
был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество. Но, пожалуй,
наука об электричестве начала бурно развиваться с того момента, как в 1800 году
Алессандро Вольта изобрёл батарею. Это изобретение дало людям первый постоянный
и надёжный источник энергии и повлекло за собой все важные открытия в этой
области.
Огромный вклад в развитие электричества внесли два замечательных
русских инженера – Павел Николаевич Яблочков и Александр Николаевич Лодыгин,
создатели двух главных видов электрического освещения.
Александр Степанович Попов в 1895г. изобрёл первый в мире
радиоприёмник.
Электротехника, электроника, электроэнергия, электровоз,
электросварка, электростанция. Более того, электричество здесь, прямо на нас.
Стоит стянуть с себя свитер, как… - в тишине раздаётся треск. Откуда взялись
эти звуки? Если снимать шерстяную или синтетическую одежду в темноте, то можно
заметить, как этот треск сопровождается искорками. Трещит и искрится наша
одежда, но лишь тогда, когда мы, снимая её, заставляем тереться, скользить по
телу.
Чуть-чуть внимания и обнаружится, что стянутая кофта притягивается
к оставшейся на нас рубашке. Что же их тянет друг к другу? Это статическое
электричество.
Рис.1
1.3 Статическое электричество в окружающей среде
Вопрос о роли статического
электричества в окружающей среде кажется нам очень интересным. Для его изучения
снова обратимся к истории. На сайтах в Интернете можно найти информацию о том,
что еще в ХIХ столетии были известны
вредные действия статического электричества. В ХХ веке вредные проявления
статического электричества наблюдаются чаще, так как широко применяются легко
электризующиеся вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т.
п. Электризация происходит и в быту, и на производстве. Взаимодействие
наэлектризованных тел затрудняет выполнение многих технологических операций.
Например, электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает
работе ткацких станков. Заряженную ткань трудно раскраивать. Для избежания
вредных последствий электризации тел на производстве применяют различные методы
борьбы с этим явлением: заземление оборудования, обработка материалов графитом или
бронзовым
порошком, увеличение влажности
воздуха в помещении. В быту при стирке одежды применяют различные антистатики.
Однако
электризация тел бывает и полезна.
Статическое электричество может быть верным помощником человека.
Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например, корпус
автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный
заряд, они начинают притягиваться к поверхности машины и лучше держаться. Слой
краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски снижается.
Следовательно, мы можем с уверенностью сказать, что без воздействия статического
электричества мы не смогли бы рисовать кистью на бумаге, писать ручкой.
Электрический заряд и порошок используются также в ксероксах.
Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а
другого - отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены
равномерно. Например, на хлебозаводе, при замешивании теста.
В последнее время актуальным встает
вопрос о влиянии статического электричества на организм человека и люди стали
все чаще задумываться над тем полезно оно или нет. Хотя этот вопрос еще до
конца не изучен, но уже известно, что электрические разряды, которые возникают
вследствие электризации одежды, для людей безвредны, а в некоторых случаях,
например при заболеваниях суставов, даже полезны. В медицине статическое
электричество используют при создании так называемых электроаэрозолей.
Глава
II.
Практическая часть
Выдвинув предположение, что статическое электричество возникает в
результате трения некоторых предметов? Положительные и отрицательные заряды
притягиваются друг к другу, а два положительных или два отрицательных заряда
отталкиваются друг от друга, правда или нет?
Для ответа на эти вопросы
проведем несколько опытов со статическим электричеством. Почему предметы
электризуются?
2.1 ОПЫТ № 1. Воздушный
шар.
В качестве материала для
исследования мы взяли воздушный шар и шерстяной носок.
На фото № 1 вы можете видеть, как мы надули воздушный шарик и поднесли его к
стене. Ничего особенного мы не увидели – шарик падает.
Фото № 1.
Теперь хорошо потрём
шарик шерстяным носком. Снова поднесем его к стене. Воздушный шар прилипает
(Фото № 2, № 3).
Фото № 2. Фото №3.
Это происходит потому,
что при трении шарика о шерстяную ткань он электризуется и приобретает
способность притягивать к себе тела, как магнит.
2.2 ОПЫТ № 2. Танцующие
хлопья.
А знаете ли Вы, что
некоторые крупы способны производить много шума! Сейчас мы узнаем, а можно ли
научить овсяные хлопья еще и прыгать, и танцевать. Для этого расстелем бумажное
полотенце, высыпаем на полотенце хлопья, надуем шарик и завяжем его. Потрем
шарик о шерстяной носок (Фото № 4, № 5).
Фото № 4. Фото № 5.
Поднесем шарик к хлопьям
и посмотрим, что произойдет? Хлопья будут «подпрыгивать» и притягиваться к
шарику. Это наглядно видно на фото № 6.
Фото № 6.
Как видно из всего,
сказанного выше, помогает статическое электричество. Электричество называется
статическим, когда перемещение заряда отсутствует. Оно образуется за счет трения
шарика и шерстяного носка, в свою очередь шерсть или, например, волосы очень
легко теряют свои электроны. Если потереть шарик о шерстяную вещь, часть
электронов перейдет от шерсти на шарик, и он приобретает отрицательный
статистический заряд.
2.3 ОПЫТ № 3. Два
шарика.
Проводя этот опыт, мы
убедились - наэлектризованные тела либо притягиваются, либо отталкиваются.
Надуем два воздушных
шарика и привяжем их к двум концам одной нити.
Потрем оба шарика
шерстяным носком. Возьмем за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на
одном уровне и увидим, что шарики отталкиваются друг от друга (фото № 7).
Фото № 7.
Но стоит только между шариками
вставить книгу – шарики сближаются.
Фото № 8.
Это происходит потому,
что предметы, наэлектризованные одинаково, приобретают одинаковый заряд. А так
как, мы говорили ранее, одноименные заряды отталкиваются, то шарики удаляются
друг от друга. Книга не заряжена положительна, ее положительные заряды
притягивают отрицательные заряды шариков.
Подводя
промежуточные итоги, мы можем сказать, что статическое электричество возникает
в результате взаимодействия заряженных частиц. Тела, имеющие заряды одинакового
знака, отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного знака – притягиваются.
2.4 ОПЫТ № 4.
Сортировка.
Как вы думаете,
возможно ли разделить перемешанные перец и соль? Если посмотрите на наш
эксперимент, то точно справитесь с этой трудной задачей!
Обращая ваше
внимание на фото № 9. Мы расстелили на столе бумажное полотенце,
насыпали на него соль и перец и начали научное волшебство!
Фото № 9.
Для этого
тщательно перемешали соль и перец, взяли воздушный шарик и потерли о шерстяной
носок, поднесли шарик поближе к смеси соли и перца. И что увидели? Перец прилип
к шарику, а соль осталась на столе (фото № 10).
Фото №
10.
В результате
проведенного исследования мы выяснили, что электроны, находящиеся в перчинках
приобретают положительный заряд, и притягиваются отрицательным зарядом шарика.
Соль не притягивается к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются
плохо. Когда мы поднесли к соли заряженный шарик, ее электроны все равно
остались на своих местах.
2.5 ОПЫТ № 5. Гибкая
вода.
Проводя последний
опыт, мы убедились, что можно быть настоящим волшебником! Но в ходе проведённого
эксперимента поняли, что на любое волшебство существует научное объяснение.
Если мы посмотрим
на фото № 11, то увидим следующее: мы включили кран и сделали так, чтобы
плавно текла тоненькая струйка воды.
Фото № 11.
Затем поднесли
наэлектризованный шарик и увидели, как струйка воды искривляется.
Чудо? Нет, это
можно объяснить!
Фото № 12.
Это – тоже самое
явление. Когда мы заряжаем воздушный шарик, он приобретает дополнительные
электроны и становится отрицательно заряженным. Вода же имеет нейтральный заряд.
Когда мы приближаем шарик к струйке воды, то он принимает положительный заряд.
А что происходит с разноименными заряженными предметами? Они притягиваются!
Таким образом, с
помощью статического электричества мы учили хлопья «танцевать», отделять соль
от перца, управлять водой.
Проведенное
исследование позволило нам сделать следующие выводы:
- статическое
электричество действительно существует;
- электризация
происходит вследствие трения;
- тело электризуется, если
количество электронов в нем увеличивается или уменьшается;
-
тела, имеющие заряды одинакового знака, отталкиваются. Тела,
имеющие заряды разного знака – притягиваются.
Заключение
Подводя итог, можно сказать, что поставленные задачи выполнены.
Изучив специальную литературу и проведя ряд опытов, мы можем объяснить, почему
же к автомобилю прикреплена металлическая цепочка или резиновая полоска,
которая касается дороги. Почему, когда снимаем шерстяную кофту, раздаются
«щелчки», поднимаются волосы, почему
«дерется» машина. Тела при трении электризуются. На них накапливаются заряды
разного знака (положительного и отрицательного). Если на теле избыток
электронов, оно заряжено отрицательно, если недостаток электронов –
положительно. Между сильно электризованными телами происходит электрический
разряд. Мы выяснили, что такое статическое электричество, его происхождение и
значение в окружающей среде. Статическое электричество – накопление электрических
зарядов на предметах, телах. Явление сообщение телу электрических зарядов
называется электризацией.
Полученные знания и
результаты нашего исследования могут помочь одноклассникам в понимании
некоторых явлений. Полученный опыт можно использовать для сообщений и
докладов при изучении курса «Окружающий мир». Также
мы познакомились с интересными фактами использования статического
электричества.
Результаты исследования заставили нас задуматься, почему, при нажимании
на кнопку телевизора, он загорается? Это тоже электричество. Мне стало
интересно, почему телевизор не загорается, если его потереть о шерсть кошки или
шерстяной носок. Чтобы помочь мне разобраться в этом вопросе, родители купили
набор для экспериментов «Электрические цепи» (фото № 13). До встречи в
следующем году!
Библиографический список
1.
Алексеев, С.П. Что такое. Кто
такой. В 3ч. Ч. 3./ С.П. Алексеев, С.П. Алексин – М.: Издательство
«Педагогика-Пресс», 1994.
2. Алексеева, М. Н. Физика – юным: Теплота. Электричество. 7 кл./ М.
Н. Алексеева – М.: Просвещение, 1980.
3. Колтун, М.М. Мир физики/ М.М. Колтун – СПб.: Издательство. Детская
литература., 1987.
4. Мейяни, А. Большая книга экспериментов для школьников/ А. Мейяни;
перевод с итальянского Э. И. Мотылёвой – М.: «РОСМЭН-ПРЕСС», 2003.
5.
Научно-технический
энциклопедический словарь оn-line.
Режим доступа: http://window.edu.ru
6.
Ожегов, С. И. Толковый словарь
русского языка: 80000 слов и фразеологических выражений / С.И. Ожегов, Н. Ю.
Шведова, А.Н. Российская. – М.: Российский фонд культуры; - 2-е изд., 1995.
7. Официальный сайт теоретического и научно-практического журнала
«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО». Режим доступа: http:// www.electro.elpub.ru.
8. Официальный сайт универсальной интернет - энциклопедии. Режим
доступа: http: // www.wikipedia.ru. Статическое
электричество.
9. Хинн, О.Г. Я познаю мир: Детская энциклопедия. Физика / О.Г Хинн.
– М.: ТКО «АСТ», 1995.
10. Школа для электрика. Интернет-сайт. Режим доступа: http://electricalschool.ru
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.