XI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Электричество вокруг нас
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
Глядя на работающие предметы, у меня возник вопрос, который я задал папе: «А как работают приборы?». На это он ответил, что внутри любого электрического прибора есть электрическая цепь, состоящая из разных элементов. Мне стало интересно, как это выглядит и как работает, хотелось все разобрать и посмотреть. Сначала я начал смотреть инструкции электрических приборов, читать энциклопедии, после этого родные подарили мне электронный конструктор «Знаток».
Актуальность работы заключается в том, что современная жизнь не возможна без электричества. Любое производство, освещение улиц и домов, работа медицинского и бытового оборудования и многое другое зависит от наличия электричества. Но если же с ним неправильно обращаться, оно может стать опасным для жизни.
Объект исследования: электрические цепи, по которым движется электрический ток
Цель исследования: изучить электрические цепи с разными видами тока и построить электрическую цепь самому.
Задачи:
Изучить природу электричества и электрического тока.
Изучить правила техники безопасности при работе с электричеством.
Выявить мнение об электричестве среди одноклассников.
Собрать самостоятельно электрическую цепь.
Гипотеза: если изучить электрические цепи с разными видами тока, освоить правила техники безопасности, то можно самому создать электрическую цепь
Методы исследования:
Изучение информационных источников.
Проведение опытов.
Проведение анкетирования.
Создание электрической цепи.
Практическая значимость: собрав электрическую цепь при помощи конструктора «Знаток», её можно использовать на уроках «Окружающего мира» при изучении темы «Электричество».
Глава 1. Историческая справка, определение и классификация электрической цепи.
Историческая справка.
Совершенно невозможно представить жизнь современных людей без электричества. Однако так было далеко не всегда. Активное использование электрического тока началось лишь в 20 веке, а до этого все ограничивалось опытами и исследованиями, проводимыми отдельными учеными из разных стран. Поэтому вопрос, когда появилось электричество не имеет однозначного ответа, поскольку первые понятия о нем возникли еще в 7 веке до нашей эры. Из мультфильма «Смешарики: Пин-Код» мне было известно, если янтарь потереть о шерсть, он начнёт притягивать к себе лёгкие предметы, находящиеся поблизости. Силу, притягивающую к себе предметы греки стали называть электричеством. Янтарь по-древнегречески называют электроном.
1.2.Определение и классификация электрической цепи.
Электрической цепью1 называют совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока.
Электрический ток2 – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля. Он может принимать форму внезапного разряда статического электричества, такого как, например, молния. Или это может быть контролируемый процесс в генераторах, батареях, солнечных или топливных элементах.
Частицы могут быть заряжены отрицательно – электрон или положительно – протон. Две одинаково заряженные частицы (например, отрицательная и отрицательная или положительная и положительная) отталкиваются.
Отрицательные и положительные частицы притягиваются образуя при этом – атом. Протоны находятся в ядре атома, вокруг протонов движутся электроны. При трении янтаря о шерсть частицы с атомов шерсти перескакивают на атомы янтаря. В результате чего шерсть потеряв часть своих электронов становится заряжена положительно, а янтарь отрицательно. Такой вид электричества называется статическим (Приложение 2, рисунок 1). Если у одних атомов электронов переизбыток, то под воздействием электрических сил они устремляются туда, где электронов не хватает. Такой поток электронов и называется электрический ток (Приложение 2, рис. 2).
Обязательными элементами электрической цепи являются: источник, приёмник и соединительные провода. Кроме того цепь может содержать: измерительную, пускорегулирующую и защитную аппаратуру.
Электрическая цепь по виду тока бывает двух видов:
постоянный ток – в нём электроны движутся в одном направлении, с отрицательной стороны на положительную ;
переменный ток – толкает электроны назад и вперёд, изменяя направление потока несколько раз в секунду.
Электрической схемой 3 называют графическое изображение электрической цепи, показывающее порядок и характер соединения элементов.
Глава 2. Изучение электрического тока в домашних условиях, создание собственной электрической цепи.
2.1 Выявление общественного мнения.
Для того, чтобы выяснить знают ли мои одноклассники, что такое электричество, я провел анкетирование среди учеников 1 А класса МОАУ «Башкирская гимназия».
По полученным данным я выяснил, что на вопрос: «Знаете ли Вы, что такое электричество и электрическая цепь?», из 31 опрошенных положительно ответили 9 учащихся, 22 – отрицательно. На второй вопрос: «Знаете ли Вы, при каких условиях возникает электричество?», отвели да - 14 учащихся, 17 – нет. На третий вопрос: «Хотели бы вы изучить и создать электрическую цепь, по которой проходит электричество?» отвели положительно 21 учащихся, 10 – отрицательно. На последний вопрос: «Как Вы считаете, опасно ли электричество?» ответили положительно 29 учащихся, 2 – отрицательно (Приложение 2).
По полученным результатам я выяснил, что большинство моих сверстников не знают, что такое электричество и электрическая цепь и многие хотели бы их изучить, а затем сами создать электрическую цепь.
2.2 Изучение электрического тока в домашних условиях.
Я решил выяснить смогу ли я получить электричество в домашних условиях. Для начала я взял шерсть и янтарь. При трении янтаря о шерсть частицы с атомов шерсти перескакивают на атомы янтаря (Приложение 2, рисунок 3). В результате чего шерсть, потеряв часть своих электронов становится заряжена положительно, а янтарь отрицательно. Отрицательно и положительно заряженные атомы начинают притягиваться друг к другу (Приложение 2, рисунок 4). Такой вид электричества называется статическим. Если у одних атомов электронов переизбыток, то под действием электрических сил они устремляются туда, где электронов не хватает. Такой поток электронов называется электрический ток.
Потом я попробовал повторить опыт с пластмассовой ручкой: потёр ручку о шерсть и кусочки новогоднего дождика притянулись к ней (Приложение 2, рисунок 5). Получается, что янтарь и линейка наэлектризовались, в результате чего возникло статическое электричество.
Электричество может возникнуть не только при трении. Причиной возникновения тока может быть химическая реакция. Так устроены батарейки.
Первую электрическую батарейку изобрёл Алессандро Вольта в 1799 году. Он же изобретатель источника постоянного тока.
Батарейки бывают круглые, квадратные, большие и маленькие. Мы рассмотрим строение пальчиковой батарейки. Её назвали так, потому что она похожа на пальчик. На одном конце батарейки стоит знак «плюс», на другом «минус». Внутри современной батарейки два цилиндра (анод + и катод -, вставленные один в другой. Между цилиндрами (плюсом и минусом) – специальный барьер (раствор или паста). (Приложение 2, рисунок 6).
2.3 Создание электрической цепи с помощью конструктора.
От одного цилиндра к другому и течёт электрический ток, для наглядности я собрал простую электрическую цепь, с помощью электронного конструктора «Знаток» (Приложение 2, рисунок 7). Для начала я изучил электрическую схему (Приложение 2, рисунок 8), она помогла мне построить электрическую цепь (Приложение 2, рисунок 9).
Создание батарейки в домашних условиях.
Папа предложил собрать батарейку в домашних условиях. Для этого нам понадобилось: уксусная кислота, саморезы 4 (самонарезающий шуруп), медная проволока, маленькая лампочка, пластиковые ёмкости, изолированные провода.
Мы соединили саморезы с медной проволокой, залили в ёмкость уксус, вставили по очереди в коробочки саморезы и проволоку, так чтобы в каждом была и проволока, и саморез. Подсоединили один провод к саморезу, а второй к медной проволоке (Приложение 2, рисунок 10). Вольтметр показал, что ток есть. Подсоединил лампочку, она не загорелась (Приложение 2, рисунок 11). А вот светодиод горел хорошо (Приложение 2, рисунок 12).
Из книг я узнал, что ток возникает в овощах и фруктах. Мы с папой провели опыт с лимоном и картошкой. В лимон и картошку воткнули медную и цинковую пластины и измерили напряжение вольтметром (Приложение 2, рисунок 13, 14).
По проделанному опыту с лимоном и картошкой я сделал вывод, что электрический ток в овощах и фруктах появляется в результате химической реакции между металлом и содержащейся в овощах и фруктах кислотой.
Заключение
Электрическую цепь может собрать школьник, даже первоклассник. У нас получилось изучить составляющие электрической цепи, разобраться с понятием «Электрическая цепь», составить схему и собрать по ней электрическую цепь при помощи конструктора «Знаток». Я выяснил, что собирать электрические цепи очень интересно, увлекательно, поэтому с конструктором «Знаток» я провожу много свободного времени. Я сделал вывод, что материал нашего исследования можно использовать на уроках «Окружающего мира».
Электричество наш друг и помощник. Но может стать нашим врагом, если не знать правила безопасного пользования электричеством.
Список использованных источников и литературы
1.Живаго О. Большая книга "Почему". - пер.с итальянского -М, 2012;
2.Жукова В. А., Касаткиной Ю. Н., Щигеля Д. С. Моя первая энциклопедия. - М, 2010;
3.Инструкция к электронному конструктору «Знаток»;
4.Кайгородский А. И. Физика для всех, книга 3 «Электроны». - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979; 5.Кротов С. С., Савин А. П. Занимательно о физике и математике. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987;
6.Ленгли Э. Оксфорд. первая энциклопедия, перевод с англ. А.В. Мясникова. – М.:ЗАО «РОСМЕН – ПРЕСС», 2010г.
Интернет-ресурсы:
1.http://pochemu4ka.ru
2. https://ru.wikipedia.org/wiki
Приложение
Приложение 1
Словарь
1. Электрической цепью1 называют совокупность устройств, предназначенных для прохождения электрического тока.
2. Электрический ток 2 – это направленное, упорядоченное движение заряженных частиц под действием электрического поля.
3. Электрической схемой 3 называют графическое изображение электрической цепи, показывающее порядок и характер соединения элементов.
4. Саморез4 (самонарезающий шуруп) — крепёжное изделие в виде стержня с головкой и специальной наружной резьбой, образующей внутреннюю резьбу в отверстии соединяемого предмета.
Приложение 2
Анализ общественного мнения
Приложение 3
Рисунок 1. Рисунок 2.
Рисунок 3. Рисунок 4.
Рисунок 5. Рисунок 6.
Рисунок 7. Рисунок 8.
Рисунок 9. Рисунок 10.
Рисунок 11. Рисунок 12.
Рисунок 13. Рисунок 14.
Приложение 4
Электронный конструктор «Знаток» - это не одна какая-нибудь игрушка, а целая серия детских электронно-механических игр, способствующих развитию, как общих навыков конструирования, так и специальных, т.е. тех на которые рассчитана данная конкретная модель конструктора.
Все рабочие элементы повторяют схемы и легко цепляются друг к другу.
- Конструктор «Знаток» поможет наглядно выяснить, почему лампочка светит, что приводит в действие вентилятор, за счет чего срабатывает охранная сигнализация, как запускается электродвигатель, что лежит в основе работы фонарика и т.д.
Огромным плюсом современных электронных конструкторов является примененный в них оригинальный способ соединения деталей, не требующий пайки, что исключает вынужденное вдыхание вредного дыма.
Поработать с электронным конструктором будет интересно и взрослым: даже искушенные в электротехнике и электронике люди смогут открыть для себя что-то новое. В любом случае, работа с электронным конструктором доставит много удовольствия детям и взрослым, поможет найти им общие интересы и послужит укреплению взаимопонимания между родителями и детьми.
Электрические схемы, которые можно собрать на таком конструкторе носят не только познавательный характер, но и пригодны для практического использования, наглядно демонстрируя работу электрических цепей. В руководстве для каждой схемы приводится только один способ сборки. Конструктор содержит десятки компонентов, позволяющих собирать тысячи разнообразных электрических цепей.
Абсолютное большинство родителей хотят, чтобы их ребенок хорошо учился и развивался, но при этом далеко не все согласны иметь в квартире мусор, обрезки проводов и запахи от канифоли. Описанные в статье электронные конструкторы как раз и хороши тем, что они исключает механическую обработку и пайку. Все чисто и аккуратно. Детям такие наборы помогают хорошо усвоить основы электротехники и электроники, приучают применять знания на практике. Им становятся более понятны формулы и законы физики, химии, математики. При практическом конструировании они становятся не пустым звуком, а практическими навыками, руководством к действию.
Кропотливая, связанная с преодолением трудностей, развивающая настойчивость и изобретательность работа с конструктором воспитывает у детей трудолюбие, инициативу и помогает в формировании их характера. Тот, кто играет с конструктором не обязательно станет ученым или инженером, но полученные знания и навыки пригодятся ему на любой работе!
Приложение 5
Правила безопасного обращения с электроприборами.
Никогда не берись за электроприборы мокрыми руками! Вода очень хорошо проводит электрический ток.
Не вынимай вилку из розетки, дергая за шнур – он может оборваться и оголить провода, по которым проходит электрический ток.
Не прикасайся к оголенным проводам!
Если ты заметил искру, когда нажал на выключатель или сунул вилку в розетку, скажи об этом взрослым.
Когда уходишь из дома, не забывай выключать свет и электроприборы.