Проектная работа учащихся по физике " Короткое замыкание: осторожно, опасно!"

Средняя общеобразовательная школа  №6

Исследовательская работа по физике на тему:

«Короткое замыкание: осторожно, опасно!»

Выполнила ученица 8 «А»

Смирнова Надежда

2016 год

Содержание

1.      Введение.

2.      Основная часть.

2.1. Короткое замыкание как физическое явление.

2.2.Причины возникновения короткого замыкания.

2.3.Предохранители.

3.      Практическая часть.

3.1. Анкетирование учащихся.

3.2. Памятка безопасного использования электрических приборов.

4.      Вывод.

5.      Список литературы.

6.      Приложения.

1.     Введение.

      Человек сталкивается с электричеством постоянно. Временное отключение света вызывает у нас подчас оторопь и порождает массу проблем, мы привыкли жить рядом с ним и пользоваться его благами. Современную жизнь трудно представить без телевизора, компьютера, простой электрической лампы. Однако нельзя забывать о его опасности, о тех последствиях, которые могут возникнуть при несоблюдении простых правил безопасности, которые должен знать каждый человек и школьник в том числе.

      На уроках физики мы знакомились с явлением короткого замыкания и о его негативном проявлении. Оказывается,  до 70 % всех электропожаров вызывается короткими замыканиями. Средства массовой информации часто сообщают о пожарах в школах, электротранспорте, домах именно по этой причине. Мне кажется, что это тема очень актуальна в современном мире.

      Цель работы:

·         рассмотреть сущность короткого замыкания как физического явления, причины его возникновения и методы его предотвращения;

·         выявить представления учащихся об опасности короткого замыкания и  способов эксплуатации электрических приборов в быту путем анкетирования;

·         составить памятку безопасного использования электроприборов.

2.1. Короткое замыкание как физическое явление.

      Электрические цепи всегда рассчитаны на определенную силу тока. Если по той или иной причине сила тока в цепи становится больше допустимой, то провода могут значительно нагреться, а покрывающая их изоляция воспламенится.

    Причиной значительного увеличения силы тока в сети может быть или одновременное включение мощных потребителей тока, или короткое замыкание.

    Короткое замыкание возникает при соединении двух проводов цепи, присоединенных к разным зажимам (например, в цепях постоянного тока это «+» и «-») источника через очень малое сопротивление, которое сравнимо с сопротивлением самих проводов.

      Величина тока в электрической цепи, как известно, определяется формулой закона   Ома :     I=U/R

     При постоянном напряжении ток обратно пропорционален ве­личине сопротивления цепи. При уменьшении сопротивления участка цепи, ток в цепи резко возрастает.

       Сопротивления отдельных потребите­лей иногда сильно отличаются друг от друга. Так, например, со­противление осветительных ламп накаливания для бытовых целей бывает порядка нескольких сот Ом, а электрических нагреватель­ных приборов, телевизоров, холодильников, стиральных машин бывает несколько десятков Ом.

      Для бытовых целей используют сети напряжением 127 или 220 В. Следовательно, бытовые электроприемники потребляют из сети токи от нескольких десятых ампера до нескольких ампер. Потребители электрической энергии, применяе­мые в промышленности, электрифицированном транспорте, потреб­ляют токи порядка десятков, сотен и тысяч ампер.

    В зависимости от величины тока выбирают материал и сечение проводов, устанавливают  электроизмерительные приборы и приборы защиты.

Однако часто случается, что ток в электрической цепи становится слишком большим. Это может  произойти, если в результате повреждения изоляции проводников различные точки цепи, между кото­рыми действовало напряжение, оказываются электрически соеди­ненными между собой.

     Итак, короткое замыкание – это непосредственный контакт двух участков электрической  цепи с разными потенциалами, который часто приводит к возникновению явления электрической дуги, являющееся причиной возгораний.

    В случае, когда два проводника, без изоляции накоротко соединяются, происходит резкое возрастание тока в сети, что приводит к разогреву или воспламенению проводников.  При этом происходит выделение огромного количества тепла и искр. Если в том месте, где произошло короткое замыкание, будут находиться горючие или легковоспламеняющиеся материалы, произойдет их быстрое возгорание. Именно поэтому, необходимо тщательно следить за исправностью изоляции проводки.

    Можно провести простой опыт в школьных условиях, наглядно иллюстрирующий явление резкого возрастания силы тока при уменьшении сопротивления участка цепи.

     На рис приведена схема опыта. Цепь включает в себя источник, 2 лампы накаливания, ключ, параллельно подключенный к одной из ламп, соединительные провода.

    В первом случае при разомкнутом ключе обе лампы горят ровным накалом. Во втором случае при замыкании ключа, параллельная ключу лампа гаснет, вторая лампа горит ярче, чем в первом случае ( приложение 1).

     Объяснить данный опыт можно тем, что при замыкании ключа электрический ток в цепи пойдет по более короткому пути, по участку с малым сопротивлением, в результате сила тока увеличилась, лампа стала светить ярче. Возникло, как говорят, короткое замыкание.

    В реальных цепях ток при коротком замыкании может превысить номинальный ток в цепи во много раз. В таких случаях цепь должна быть разорвана раньше, чем температура проводов достигнет опасных значений. 

2.2. Причины возникновения короткого замыкания.

     Электричество – наш давний и надёжный друг. Однако мы подчас забываем, что за пренебрежение  правилами пользования электроэнергией нередко приходится расплачиваться жизнью. Как показывает жизнь, причиной возникновения короткого замыкания часто является простая халатность человека.

      Выделяются наиболее распространенные причины возникновения короткого замыкания в бытовых условиях:

1.     эксплуатация мощной техники, подключенной к розеткам, которые установлены в помещениях с повышенной влажностью;

2.     плохой контакт штепселя с розеткой;

3.     установка электротехнического оборудования, не соответствующего мощности используемых приборов;

4.     одновременное включение в сеть множества потребителей;

5.     прямой контакт проводов из разнородных материалов, который приводит к нагреванию смежных участков даже при нормальных электрических нагрузках;

6.     скачок нагрузки в электросети;

7.     плохая изоляция электропроводки (старение изоляции, повреждение ударом молнии)

8.     наличие в домах грызунов, разрушающих электроизоляцию.

     Таким образом, последствия коротких замыканий следующие:

1. Механические и термические повреждения электрооборудования.

2. Возгорания в электроустановках и как следствие пожар.

    Резкое возрастание силы тока в сети  может привести к удару человека электрическим током.  Какое действие оказывает электрический ток на человека?  Электрический ток могут проводить любые вещества, в которых есть носители зарядов.
      Вода является хорошим проводником электрического тока. Об этом необходимо помнить, если на воде вас застала гроза. Нужно срочно пристать к берегу и подождать пока она пройдет.      Человеческое тело также является проводником электрического тока. Проходя через тело человека, электрический ток вызывает резкое сокращение мышц и может поразить жизненно важные органы. Нередки случаи смерти при поражении электрическим током. Опасность поражения электрическим током требует обязательного соблюдения правил безопасности при работе с электроприборами. Поэтому нельзя самостоятельно проводить ремонтные работы, связанные с неполадками в электрической цепи.
      Мастера-электрики, проводя ремонтные работы, прежде всего отключают электроприбор от электрической цепи, а затем только устраняют неисправность. Производить ремонт различного электрического оборудования можно только инструментом, ручки которого изолированы.

  Нельзя трогать оборванные оголенные провода, свисающие со столбов, они могут находиться под электрическим током. Если случайно взять рукой такой провод, то в результате неконтролируемого резкого сокращения мышц руку самостоятельно освободить невозможно. Освобождать пострадавшего от действия электрического тока необходимо, не дотрагиваясь до его тела. Лучше всего для этого воспользоваться резиновыми диэлектрическими перчатками или деревянной палкой. В крайнем случае можно обмотать руку сухой тканью и оттаскивать пострадавшего за части одежды.

2.3. Предохранители

    Для защиты проводов от перегрева и предупреждения воспламенения окружающих предметов в цепь включаются аппараты защиты, например, плавкие предохранители.

 Назначения предохранителей - сразу отключить линию, если сила тока окажется больше допустимой нормы.

Рассмотрим устройство предохранителей, применяемых в квартирной проводке.

Основной деталью таких предохра­нителей является небольшой кусок тон­кой проволоки из легкоплавкого металла (например, свинца). Предохранитель включается последовательно в цепь тока.

  При увеличении тока сверх нормальной величины тонкая прово­лока предохранителя  плавится,  электрическая  цепь разрывается и тем устраняется опасность последствий короткого замыкания.     На рис. 34 показано устройство такого предохранителя. На фарфоровом основании 3 смонтированы контакты 4, 5 для подклю­чения предохранителя, контактный винт 6 и металлический патрон с резьбой. В патрон ввертывается пробка 2, имеющая также метал­лическую резьбу. Внутри пробки вмонтирован небольшой кусок проволоки 1 из легкоплавкого металла.

      Свинцовая проволока представляет, таким образом, часть общей электрической цепи. Толщина свинцовых проволок рассчитана так, что они выдерживают определенную силу тока, например 5А, 10 А и т. Д. Если сила тока превысит допустимое значение, то свинцовая проволока расплавится и цепь разомкнется. Вид плавких предохранителей представлен в приложении 3.

    При коротком замыкании проволока плавится, предохранитель заменяют на новый. Часто не имея новый предохранитель ставят так называемые «жучки» - проволоку из обычного металла. Такой предохранитель не защитит от перегрузки цепи.

     Нельзя применять самодельные предохранители, это может вывести аппаратуру из строя и привести к пожару!

    Действие современных предохранителей- автоматов основано не на плавлении, а на тепловом расширении тел при нагревании.

3.1. Анкетирование учащихся

     Электрические явления подробно  изучаются только в 8 классе, хотя с раннего детства нас окружает множество электрических приборов, которые мы используем в повседневной жизни.

    В данной работе мне хотелось бы выяснить: знают ли учащиеся о таком опасном явлении как короткое замыкание, какие правила они применяют при эксплуатации электроприборов в быту.

    Опрос проводился  с помощью анкеты, содержащей пять открытых вопросов (приложение 2). Анкета была составлена самостоятельно, исходя из целей данной работы. В анкетировании принимали участие ученики 6-ых,7-ых классов (всего  42 чел).

   В результате анкетирования выяснилось, что  80% опрошенных считают наиболее частой причиной возникновения пожара - неаккуратное отношение с огнем, спичками, сигаретой,13% ставят на второе место- не выключенные из сети электроприборы, утечка газа и т.д. Лишь 7 % учащихся назвали короткое замыкание как причину возникновения пожара в помещении.

    На вопрос, какие правила нужно соблюдать при эксплуатации  электроприборов большинство называют: не трогать мокрыми руками, не касаться оголенных проводов, не держать долго включенными приборы в розетке, не дергать за шнур. Никто из опрошенных не отметил, что опасно включать много приборов к одной розетке.

     Большинство учащихся затрудняются ответить, что такое короткое замыкание и к чему оно приводит: 4% считает, что оно возникает при скачке напряжения, 12% - при замыкании проводов, 9%- при касании оголенных проводов.

   В результате можно сделать вывод, что в целом ребята знают простейшие правила электробезопасности, но недооценивают той опасности, которая может их подстерегать при использовании электроприборов в быту.

    В средствах массовой информации очень часто называют короткое замыкание как причину различных негативных проявлений (пожар в  жилых домах, школах, машинах и т.д.). К сожалению, учащиеся не видят угрозы возникновения данного явления в домашних условиях.

  Считаем полезным составить памятку безопасного использования электрических приборов, с учетом проведенного опроса, которая обратит еще раз внимание на эту важную  проблему и будет полезна не только школьнику, но и взрослому человеку!

3.2. Памятка безопасного использования электрических приборов

Памятка пользующимся электричеством в быту

Электричество – наш давний и надёжный друг. Однако мы подчас забываем, что за пренебрежение  правилами пользования электроэнергией нередко приходится расплачиваться жизнью.

Не прикасайтесь к обвисшим или оборванным проводам; провода с повреждённой изоляцией – источник поражения током.

Следите за тем, чтобы дети не играли с розетками, не ковыряли в них ножницами, шпильками, булавками.

Не пользуйтесь в ванных комнатах никакими электроприборами и переносными лампами: здесь повышенная влажность, полы токопроводящие, водопроводные и газовые трубы соединены с «землёй». Всё это представляет особую опасность при пользовании электроэнергией.

Не подключайте к одной штепсельной розетке одновременно несколько электроприборов. Перегрузка проводов грозит возникновением пожара.

Не вбивайте без разрешения жэка или домоуправления гвозди, костыли для подвески штор, картин, полок в квартирах, где электропроводка скрыта в стенах. Проделывая в стенах отверстия и борозды, вы можете повредить скрытую электропроводку и подвергнуться поражению током.

Следите за исправным состоянием электропроводки, выключателей, штепсельных розеток, а также шнуров, при помощи которых электроприборы, телевизоры и радиоприёмники включаются в электросеть.

Чтобы избежать повреждений проводов и возникновения коротких замыканий:

– не закрашивайте шнуры и провода;

– не закладывайте провода и шнуры за газовые и водопроводные трубы, за батареи отопительной системы;

– не допускайте соприкосновения электрических проводов с радио- и телеантеннами, ветками деревьев и кровлями строений;

– не заклеивайте электропроводку бумагой, обоями;

– не закрепляйте провода гвоздями.

Повторяем: неосторожно обращаясь с электричеством, вы подвергаете опасности своё жилище и имущество, рискуете собственной жизнью и жизнью окружающих.

4. Вывод.

      В повседневной жизни, в уютной домашней обстановке мы, порой, забываем, что электричество из надежного друга может легко превратиться в смертельного врага.

    Данная работа показала, что дети - равноправные, наряду с взрослыми, потребители электрической энергии, недооценивают опасность использования электрооборудования. В быту просто необходимо выполнять определенные правила пользования электроприборами. Исходя из результатов анкетирования, в работе предлагается памятка, которая поможет всем ребятам обратить это внимание.  Данная информация полезна и взрослым.

     Людям стоит серьезнее и ответственнее относиться к проблемам электробезопасности в быту и постоянно помнить, что не только спички не игрушка, но и электричество, не смотря на всю привычность тоже очень даже не игрушка. От правильного отношения к электричеству зависит здоровье человека и безопасность его жизни.

Приложение 1

Опыт по демонстрации короткого замыкания цепи.

Приложение 2

Анкета

 Вам предлагается ответить на представленные вопросы.

Просим Вас принять участие в нашей анкете потому, что нам важно мнение каждого из вас. Вполне возможно, что некоторые ответы могут быть полезны и для Вас.

Анкета анонимная, т.е. имя писать не нужно.

1.     Назовите несколько наиболее распространенных причин пожара в помещениях.

2.     Какие электроприборы Вы используете наиболее часто?

3.     Перечислите несколько важных, по вашему мнению, правил безопасного использования электроприборов.

4.     Что называется коротким замыканием и к чему оно может привести?

5.     Как предотвратить короткое замыкание?

Приложение 3

Различны е предохранители

Краткое описание документа:

Данный проект может быть осуществлен обучающимися в рамках проектной деятельности в условиях реализации ФГОС в среднем звене. Работа может быть выполнена одним учеником или группой. Защита проекта может быть представлена на школьной научно- практической конференции или в качестве дополнительной информации на уроке.