Муниципальный
конкурс исследовательских работ и творческих проектов младших школьников
«Первые
шаги в науку»
Исследовательская работа
«Волшебное» электричество»
Физика и техника.
Чебоксары 2018
Введение.
Светятся уличные фонари, светофоры, окна
домов и широкие витрины магазинов. По столбам протянуты провода. Почему? А вот
почему. По проводам бежит электрический ток. Провода несут электрическую
энергию. Это невидимая, богатырская сила, которая всё движет вокруг.
Без электричества потухнут экраны телевизоров,
остынут утюги, откажутся работать пылесосы, холодильники, компьютеры и
телефоны. Остановится привычная для всех жизнь. Всем необходимо электричество!
Электрическая энергия – источник силы и движения всех машин (Приложение 1).
Моя мама и другие взрослые все время говорят,
что с электричеством играть нельзя. А еще, что электричество – очень полезная
штука и таит в себе много волшебных сил. Мне очень захотелось узнать, что же
это такое - электричество? Почему с ним нельзя играть? Может ли электричество
быть хорошим помощником для человека? Но, как оказалось, изучение
«электричества» – это очень большая и сложная работа, которая требует больших
знаний. Электричество таит в себе много загадок, но мы сможем их разгадать!
Цель исследования:
• узнать, что такое статическое электричество,
раскрыть его достоинства и недостатки.
Гипотеза:
• статическому электричеству можно найти самое разное
применение
Объект исследования:
• электрический ток.
Предмет исследования:
• статическое электричество;
Задачи:
• Узнать, как возникает электричество и электрический
ток.
• Узнать, чем опасно электричество.
• Изучить технику безопасности при обращении с
электроприборами.
• Провести опыты, доказывающие существование статического
электричества.
Методы проведения исследования:
• изучение литературных источников;
• наблюдение;
• физические опыты.
Теоретическая значимость:
• изучение и систематизация материала по данной теме.
Практическая значимость:
• без электричества представить нашу современную жизнь
практически невозможно.
• результаты исследования помогут в повседневной
жизни.
Основная часть.
Слово «электричество» произошло от греческого
слова «электрон». Оно означает «солнечный камень - янтарь».
Электрический ток – направленное движение
заряженных частиц, похожее чем-то на реку, только в реке течёт вода, а по
проводам маленькие частицы атома – электроны. Электрический ток движется по
проводнику в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Проводник – это
вещество, способное легко проводить электрический ток. Те вещества, которые не
проводят ток, называются изоляторами. К изоляторам относится пластик, резина и
т.д. В наши квартиры электрический ток поступает по проводам изготовленные из
меди, покрытые изоляционными материалами. В проводах электроны двигаются под
действием магнитного поля (Приложение 2).
Чтобы убедиться, какие вещества проводят
или не проводят электричество, я провел опыт №1 (Приложение
3)
Я собрал электрическую цепь и попробовал
замкнуть ее разными предметами. При замыкании цепи металлом (ножом) лампочка
зажглась, вода тоже замкнула - светодиод зажегся.
А пластмассовая линейка и деревянный карандаш
не провели ток – лампочка не зажглась.
Вывод: металл и вода проводят ток, пластмасса и дерево – не
проводят.
Все, что нас окружает, состоит из
атомов — частиц настолько малых, что разглядеть их можно только с помощью
особого типа микроскопа. Но сами атомы состоят из еще меньших частиц —
протонов, нейтронов и электронов.
Протоны и нейтроны образуют ядро
атома (его центр), а электроны вращаются вокруг этого ядра, как планеты вокруг
Солнца. Протоны и электроны несут электрические заряды, протоны имеют
положительный заряд, а электроны — отрицательный.
Именно поэтому электроны удерживаются
в атоме: положительный и отрицательный заряды притягивают друг друга подобно
разноименным полюсам магнитов.
Некоторые вещества обладают
проводимостью: если воздействовать на них энергией (например, запасенной в
батарейке), то электроны в них начинают перемещаться от атома к атому!
Частицы с противоположными зарядами
( положительная (+) и отрицательная (-)) притягиваются друг к другу.
Частицы с двумя одинаковыми зарядами (обе частицы заряжены положительно или
отрицательно) отталкиваются друг от друга.
Иногда предметы заряжаются
электричеством просто при трении. Вот тут-то и возникает «волшебное»
электричество, которое мы называем статическое. А в чем его волшебство я проверил на опыте №2 с пластмассовой
линейкой и кусочками бумаги (Приложение 4).
Потер линейку о шерсть, и нарезанная бумага
легко притянулась к линейке.
Вывод: линейка наэлектризовалась и притянула к себе
бумагу.
Как это произошло? Всё вокруг, в том числе
и люди, и воздух, которым мы дышим, состоит из атомов. В центре каждой из этих
мельчайших частиц находится положительно заряженное ядро, а вокруг него
обращаются отрицательно заряженные электроны. При трении электроны
«перепрыгивают» на другой атом. Там, откуда «убежали», получился положительный
заряд, куда «перепрыгнули» - отрицательный.
В моем опыте электроны с линейки «перескочили»
на шерсть, и линейка притянула к себе бумагу, пытаясь «захватить» с нее
электроны.
В ХХ-XXI веке вредные проявления статического
электричества наблюдаются чаще, так как широко применяются легко электризующиеся
вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т. п. Оно способно
вызвать взрыв бензина в бензобаке автомобиля, нефти в танкере, угольной пыли в
шахте. 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. Такая ткань, кроме
того, сильно загрязняется вследствие притяжения к ней частичек пыли. 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.
Статическое электричество широко
распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит меховой ковер,
то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд.
Другим примером может служить наэлектризованная расческа. (Приложение 5). Когда человек, тело которого наэлектризовано,
дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или
холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит
легкий удар током.
Поэтому нужно знать следующие правила, как
снять статическое электричество в быту:
ü обязательно заземлять бытовое оборудование;
ü использовать бытовые увлажнители воздуха;
ü завести в доме комнатные растения;
ü делать влажную уборку помещения утром и вечером;
ü регулярно проветривать помещение;
ü все синтетические ткани в квартире, такие как тюль,
обивка мебели, паласы должны быть обработаны антистатическим средством;
ü по возможности использовать в своём гардеробе одежду
исключительно из натуральных материалов;
ü желательно приобретать обувь на резиновой или кожаной
подошве.
Я провел опыт №3 (Приложение 6).
Как вы думаете, возможно ли
разделить перемешанные перец и соль? Если посмотрите на наш эксперимент, то
точно справитесь с этой трудной задачей!
Я расстелил на столе бумажное полотенце,
насыпал на него соль и перец и начал научное волшебство!
Для этого тщательно перемешал соль
и перец, взял воздушный шарик и потер о шерстяной носок, затем поднес шарик
поближе к смеси соли и перца. И что увидели? Перец прилип к шарику, а соль
осталась на столе.
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. Именно по такому принципу работает ксерокс.
При правильном использовании статическое
электричество может приносить немало пользы.
·
Энергия
разряда конденсатора может вернуть жизнь людям, у которых клетки сердца перестали
синхронно сокращаться. Асинхронное
(хаотичное) сокращение клеток сердца называют фибрилляцией. Ее можно
прекратить, если пропустить через сердце короткий электрический разряд. Для
этого к грудной клетке пациента прикладывают два электрода от прибора, который
называется дефибриллятором. Основной его элемент – это конденсатор, устроенный
на принципах электростатики.
·
Ксероксы –
аппараты для копирования документов и графических изображений устроены с
использованием законов электростатики. На бумаге создается невидимый
электростатический рельеф того рисунка, который надо отобразить. Частицы
краски прилипают только к заряженной области на бумаге. Получается точная копия
документа.
·
Окраска
деталей автомобиля методом разбрызгивания краски. Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например,
корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают
отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой
краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски
снижается.
·
Искусственный
бархат. Чтобы получить в электрическом поле слой ворса на каком-либо материале,
надо материал заземлить, поверхность покрыть клеящим веществом, а затем через
заряженную металлическую сетку, расположенную над этой поверхностью, пропустить
порцию ворса. Ворсинки быстро ориентируются в поле и, распределяясь равномерно,
оседают на клей строго перпендикулярно поверхности. Так получают покрытия,
похожие на замшу или бархат.
·
Очистка
воздуха и др.
К сожалению, есть и отрицательные
качества статического электричества:
·
Молнии убивают
людей и вызывают пожары
·
Статическое
электричество мешает процессу производства и портит промышленное оборудование (например, в текстильной и печатной
промышленности)
·
Взрыв горючих
веществ из-за накопления больших зарядов во время трения (На пороховых заводах, мукомольных мельницах и
сахарных фабриках)
·
Взрывы при
транспортировке бензина и других нефтепродуктов (танкеры, бензовозы).
·
Негативное
влияние на здоровье при использование синтетических материалов (нервозность, аллергические проявления и
др.)
·
Электризуются
самолеты во время полета и машины во время езды по шоссе и другие.
Заключение.
Электричество настолько глубоко проникло в
нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в
работе. Этот волшебник – электричество. Как оказалось, изучение
«электричества» – это очень большая и сложная работа, которая требует больших
знаний. Работая с разными информационными источниками, я узнал много нового и
интересного об электричестве.
Изучив литературу и интернет источники,
проводя опыты, я подтвердил свою гипотезу: статическому электричеству можно
найти самое разное применение.
Человечество подчинило себе одну из самых
могущественных природных сил, которая, однако, до сих пор скрывает множество
тайн. Каждый год появляются новые открытия и предлагаются свежие решения. Кто
знает, возможно, в скором времени мы исполним мечту Николы Теслы: электричество
будет передаваться без проводов в каждый уголок планеты, станет дешевым или
вовсе бесплатным. А пока, давайте экономить электричество.
Список литературы.
1.
Введение в электронику, В.
Савенков, приложение к набору «Электроника для детей»;
2.
Е.П. Левитан, Т.А.
Никифорова Занимательная физика. Детская энциклопедия.
3.
К.Роджерс, Ф. Кларк.
Изучаем физику. Свет. Звук. Электричество. ООО Издательство «Росмэн-Пресс» г.
Москва, 2002г.
4.
Т.Ю. Покидаева. Новая
детская энциклопедия. ООО «Издательская Группа « Азбука-Аттикус» г. Москва
2012г.
5.
http://dostizhenya.ru/elektrichestvo
6.
http://pozmir.ru
7.
http://sitefaktov.ru
8.
otvetina. narod.ru. Что,
когда, почему? (2 раздел)
Приложение 1. Применение электричества
Приложение №2. Движение заряженных частиц
Приложение 3. Проводники и изоляторы
Приложение 4.
Статическое электричество.
Приложение №5. Статическое электричество.
Приложение 6.Отделяем перец от соли.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.