X Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Наш помощник - электричество
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Скажите, как можно обойтись без освещения и тепла, без телефона, компьютера и телевизора?
Каждый день я включаю светильники, телевизор, пользуюсь электрической зубной щеткой, мама ставит подогревать завтрак в микроволновую печь (Приложение 1, рис.1).
Электричество так тесно связано с нашей жизнью, что я задумалась, что это за волшебник помогает нам. Мне стало интересно, а можно ли самой сконструировать полезный прибор.
Цель работы:
Собрать «Сигнализатор мокрых пелёнок» с использованием беспроводного электрического звонка.
Задачи:
Узнать, что такое электрическая цепь и из чего она состоит;
Выяснить, какие предметы являются проводниками электрического тока;
Узнать возможно ли создать свою электрическую цепь, усовершенствовав схему «Сигнализатор мокрых пелёнок» с помощью беспроводного электрического звонка.
Объект и предмет исследования:
Электрический ток, электронный конструктор «Знаток»
Методы исследования:
Изучение литературы и интернет ресурсов по теме
Лабораторный опыт
Моделирование и изготовление прибора
Анализ и обобщение
Гипотеза:
Предположим, что изучив и собрав схему «Сигнализатор мокрых пеленок» используя электронный конструктор «Знаток», мы сможем усовершенствовать его с помощью беспроводного электрического звонка - создать свой сигнализатор и тем самым помочь молодым родителям и их детям, а также людям с ограниченными возможностями, лишенным возможности самостоятельно ухаживать за собой.
Актуальность:
Данная работа имеет большое практическое значение. Она поможет всем молодым родителям самим сконструировать "Сигнализатор мокрых пеленок" и применять его в домашних условиях для новорожденных детей и детей дошкольного возраста, а также облегчит уход за лежачими больными.
Основная часть
Что такое электрический ток
Электрический ток чем-то похож на течение реки. Ток также течёт мощным потоком в одном направлении. Только ток течёт по проводам и внутри этих проводов плавают не рыбы, а микрочастицы (электроны) (Приложение 1,рис.2). Электрический ток - это и есть движение этих заряженных частиц. [6]
Источником заряда для маленьких приборов и игрушек являются батарейки, которые заставляют электроны просыпаться и бегать (Приложение 1,рис.3).
Без заряда электроны двигаться никуда не захотят и будут беспорядочно топтаться на месте.
Но для того, чтобы светили лампочки, работали телевизоры, холодильники и компьютеры батарейки не смогут нам помочь, слишком мала у них сила заряда (Приложение 1,рис. 4).
Для этих целей люди построили огромные электростанции, именно от них электрический ток поступает в наши розетки и выключатели (Приложение 1,рис. 5).
Электрический ток течет обязательно по двум проводам: по одному проводу от источника к прибору, и обратно по другому проводу. Так образуется замкнутая электрическая цепь. [1]
Остановить это течение можно с помощью кнопки выключателя или выдернуть вилку прибора из розетки и цепь разомкнётся. Прибор перестанет работать до следующего включения.
Изучение элементов электрической цепи
с помощью конструктора «Знаток»
Конструктор "Знаток" помогает в общих чертах понять, как устроен современный мир вокруг нас (Приложение 1,рис.6). Мир, в котором нас везде окружает электроника. Собирая те или иные электрические цепи мы знакомимся с интересным миром электроники. [4]
Чертежи, на которых показано, как электрические приборы соединены в цепь, называются электрическими схемами.
На электрических схемах все элементы электрической цепи имеют условное обозначение (Приложение 1,рис. 7).
Прежде чем начать работу с конструктором «Знаток», нужно узнать из каких компонентов он состоит. Для этого мы взяли инструкцию по применению [2]. Там представлены название и схематические обозначения всех составляющих конструктора (Приложение 1,рис. 8).
Рассмотрим некоторые приборы такие как:
1. Провода с соединительными клеммами – они служат для соединения источника тока и потребителя (Приложение 1,рис. 9).
2. Выключатель – служит для замыкания и размыкания цепи (Приложение 1,рис. 10).
3. Красный светодиод – прибор, трансформирующий электроток в видимое свечение (Приложение 1,рис. 11).
4. Динамик – устройство для воспроизведения звука Приложение 1, (рис. 12).
5. Музыкальная (интегральная схема ) – датчик, подающий музыку (Приложение 1,рис.13).
6. Переменный конденсатор – устройство для накопления заряда и энергии электрического поля (Приложение 1,рис. 14).
7. Батареи – источник энергии (Приложение 1,рис. 15).
8. Лампа – осветительный элемент (Приложение 1,рис. 16).
9. Сенсорная пластина – чувствительный элемент (Приложение 1,рис. 17).
Проводники электрического тока и изоляторы
Как узнать, какие материалы являются проводниками, а какие изоляторами (материалы, которые не проводят электрический ток)? Проведем один несложный опыт. Из деталей конструктора «Знаток» соберём тестер электропроводности (Приложение 1,рис. 18), при помощи которого определим какие предметы проводят электрический ток, а какие - нет. Если лампочка загорится, значит это проводник, если не загорится – изолятор.
Опыт №1
Электропроводность пластиковой ручки - отсутствует (Приложение 1,рис. 19).
Опыт №2
Электропроводность деревянной линейки - отсутствует (Приложение 1,рис. 20).
Опыт №3
Электропроводность дистиллированной воды - отсутствует (Приложение 1,рис. 21).
Опыт №4
Электропроводность монеты - пропускает электрический ток (Приложение 1,рис. 22).
Опыт №5
Электропроводность металлической ложки - пропускает электрический ток (Приложение 1,рис. 23).
Опыт №6
Электропроводность соленной воды - пропускает электрический ток (Приложение 1,рис. 24).
Изготовление электрического прибора
"СИГНАЛИЗАТОР МОКРЫХ ПЕЛЕНОК"
Посмотрите как много электроприборов нас окружает (Приложение 1,рис. 25). Они наши лучшие помощники. Все они делают нашу жизнь удобной и разнообразной.
Многие мамы и папы знают, как важно поменять мокрую пелёнку у малыша, особенно ночью. Каждый ребенок по - разному реагирует на мокрые пеленки, кто-то из малышей моментально оглашает недовольным криком квартиру, оповещая родителей, а другие дети могут длительное время спокойно лежать и при этом не оповещать родителей о случившемся. Никто не хочет, чтобы малыш спал всю ночь мокрый, не хочет опрелостей и прочих неприятностей для своего ребенка.
С помощью конструктора "Знаток" я решила сделать сигнализатор мокрых пелёнок, описание которого я нашла в инструкции. С таким сигнализатором я часто играю в свои куклы и мне это очень нравится (Приложение 1,рис. 26).
Для создания "Сигнализатора мокрых пеленок" я использовала следующие элементы [2]: две батареи, соединительные провода, музыкальную (интегральную) схему, динамик, сенсорную пластину, выключатель (Приложение 1,рис. 27).
Как мы выяснили раннее, соленая вода является проводником для электрического тока. На этом и основан принцип действия нашего сигнализатора. Когда пелёнка намокает, она соприкасается с сенсорной пластиной, происходит замыкание электрической цепи и из динамика звучит музыка, извещая о том, что нужно срочно поменять пелёнку. Сенсорную пластину лучше вывести на отдельных тонких проводах. Важно проследить за тем, чтобы подходящие к ним провода были размещены от малыша в стороне и так, чтобы ни при каких обстоятельствах он не мог в них запутаться. При каких-либо сомнениях на этот счет, это соединение делают легко обрывающимся [8].
Но в этой сигнализации есть один большой недостаток. Музыка звучит недалеко от кроватки малыша. Она может разбудить и даже напугать его до слез. Поэтому необходимо усовершенствовать этот сигнализатор и сделать его более удобным для применения в быту.
В нашем доме мы пользуемся беспроводным дверным звонком, который работает от электричества. Вместе с папой мы решили применить принцип дистанционной работы звонка в разработке нашего прибора и создать свой сигнализатор мокрых пеленок, который будет более удобный и практичный.
Папа припаял к ранее собранной схеме беспроводной звонок (Приложение 1,рис. 28) и теперь можно продемонстрировать на практике, как работает наш усовершенствованный сигнализатор.
Если пеленка становится мокрой, замыкается цепь и звучит музыка, сигнализируя о том, что ребенка необходимо перепеленать. Но эта музыка теперь звучит вдали от ребенка. Поэтому она не сможет его разбудить и напугать малыша. Динамик звонка можно располагать и в другой комнате, и даже, на другом этаже, подальше от ребенка.
Наш усовершенствованный сигнализатор можно использовать не только для детей, с его помощью можно облегчить жизнь взрослым людям, лишенным возможности самостоятельно ухаживать за собой. Поможет больным, которые имеют индивидуальную непереносимость и противопоказания для применения памперсов.Сигнализатор облегчит уход за лежачими больными, а также и уменьшит расходы на средства гигиены.
Изучив принцип действия сигнализатора мокрых пеленок, этот же прибор можно использовать и как сигнализатор затопления.
Такой прибор необходимо установить на полу в кухне или ванной комнаты. В случае протечки воды сигнализатор сразу же известит хозяев о затоплении помещения и тем самым убережет всех от неприятностей.
Интересные факты об электричестве [3]
1. Первым бытовым электрическим прибором стала швейная машинка (Приложение 1,рис. 29). Затем появился вентилятор. После чайник и тостер.
2. Сидящая на проводах ЛЭП птица не погибает, потому что по её телу проходит ничтожно малый ток (Приложение 1,рис. 30). Однако, стоит ей коснуться какого-либо заземлённого предмета (например, металлической опоры), как возникшее напряжение моментально её убьёт.
3. Многие животные способны вырабатывать электричество. Например, электрические угри в целях самообороны или охоты могут вырабатывать электрический ток напряжением до 500 В. Поэтому жители некоторых районов Амазонки, охотясь на них, защищаются от ударов тока, предварительно “разряжая” угрей при помощи стада коров Приложение 1, (рис. 31).
4. При попадании в человека разряда молнии на его теле образовывается особый рисунок, носящий название фигуры Лихтенберга (Приложение 1,рис. 32).
5. Первая электрическая цепь была построена ещё при дворе Людовика XV. Она была “живой”. 180 служивых королевского гарнизона образовали цепь, взявшись за руки, и стали проводниками тока, исходившего от разряда так называемой Лейденской банки (Приложение 1,рис. 33).
6. Наше тело тоже способно вырабатывать электричество. Которое возникает, например, за счет сокращения мышц сердца. Именно эти импульсы, производимые нашим «мотором», и улавливает аппаратура ЭКГ (Приложение 1,рис. 34).
7. Электрификация приходила к жителям нашей планеты неравномерно. Позже остальных узнали об электричестве народы Африки. Чтобы освещать свои жилища, они использовали «естественные» источники — собирали в стеклянные банки светлячков (Приложение 1,рис. 35).
8. На Руси считали, что самое лучшее место для колодца именно то, куда во время грозы попала молния (Приложение 1,рис. 36). Очень высока была вероятность, что вода находится близко.
Заключение
Во время работы я узнала, что используя свойства электрического тока, человек создает приборы для улучшения условий жизни и труда.
Узнала много интересного про электрический ток, узнала что такое электрическая цепь и из чего она состоит.
Я смогла доказать, что не все предметы проводят электрический ток.
Я достигла цели работы: вместе с родителями собрала свой "Сигнализатор мокрых пеленок" с использованием беспроводного электрического звонка.
Мне очень понравилось экспериментировать и искать ответы на вопросы.
Используемые источники информации
1. Даль Э.Н. «Электроника для детей».- Манн, Иванов и Фербер, 2017 г.;
2. Инструкция к электронному конструктору «Знаток»;
3. http://www.photostranger.com
4. http://physics.sch867.edusite.ru/interes/mal.htm
5. https://ru.wikipedia.org
6. https://zaykinsait.ru
7. http://900igr.net
8. http://cxem.net