Тайны электрической цепи

XII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Тайны электрической цепи

Паскаленко Р.А. 1
1МБОУ ООШ № 269
Самойлова Т.А. 1
1МБОУ ООШ № 269
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Введение

В современной жизни электричество очень важно, ведь оно является нашим незаменимым помощником: освещает, согревает, позволяет общаться друг с другом на большом расстоянии. Мне всегда было интересно узнавать что-то новое об электронике и о том, как работают электроприборы. Интерес к этому у меня появился из-за профессии моего папы, ведь он – электромонтёр.

Зная, что мой интерес к электричеству становится с каждым днем всё больше и больше, родители подарили мне электронный конструктор «Знаток».

Электронный конструктор «Знаток» –это игра, соединяющая знания о физическом мире, удовольствие и практическую полезность. Мы всей семьей много времени проводим за этим конструктором. Собирая электрические цепи, можно быстро усвоить многие знания и практические навыки по электронным схемам и познакомиться с удивительным миром электроники.

Цель исследования: изучение электрической цепи на основе электронного конструктора «Знаток».

Объект исследования:электронный конструктор «Знаток».

Предмет исследования: созданная мной схема на основе электронного конструктора «Знаток».

Гипотеза исследования: предположим, чтоработая сэлектронным конструктором «Знаток», можно узнать много интересного об электричестве и электрическом токе, открыть для себя тайны электрической цепи.

В соответствии с целью и гипотезой в исследовании ставились задачи:

Узнать, что такое электричество, электрический ток, электрическая цепь.

Познакомиться с правилами безопасности при работе с электронным конструктором «Знаток».

Изучить элементы цепи и их условные обозначения, научиться собирать электрические цепи про помощи электронного конструктора «Знаток».

Познакомиться с типами соединения проводников в цепи.

Доказать, что не все предметы проводят электрический ток.

Актуальность моей работы заключается в том, что без электричества невозможна современная жизнь, и человек должен понимать, как работают электроприборы.

Методы исследования: анализ литературы по данной теме и изучение инструкции к конструктору «Знаток»; личные наблюдения, проведение экспериментов.

Данная работа относится к практическим исследованиям.

Материалы работы могут быть использованы на уроках окружающего мира.

Теоретическая часть

Ещё в Древней Греции люди заметили, что, если потереть кусочек янтаря о шерсть, то камень будет притягивать к себе предметы небольшого размера. Янтарь на древнегреческом языке назывался «электроном», так и произошло слово «электричество».

Всё, что нас окружает, состоит из элементарных частиц: протон – положительно заряженная частица, а электрон – отрицательно. Электрон и протон притягиваются друг к другу и образуют конструкцию под названием атом.

Электрический ток – это движение свободных электрически заряженных частиц. Электрический ток похож на реку, которая, разливаясь на множество ответвлений, питает электроприборы.

Современная жизнь невозможна без электричества. Его производят электростанции. Электрический ток может возникать и из солнечной энергии, падающей воды, специальных устройств – генераторов, получаться при возникновении химической реакции.

Электропроводность  это способность тела проводить электрический ток.

Вещества на земле по взаимодействию с электрическим током делятся на три группы:

1) проводники – вещества, которые хорошо проводят через себя электричество;

2) диэлектрики – вещества, которые вообще не проводят через себя электричество;

3)полупроводники – вещества, которые сочетают свойства проводников и диэлектриков.

Как вода течет по водопроводу, так же электричество течет по цепи.

Электрическая цепь – это замкнутый путь, по которому течет ток. Она делится на две части: внутреннюю и внешнюю.

Внутренняя часть цепи – это часть всей цепи, находящаяся внутри самого источникаэлектрической энергии. Источники электрического тока: батарейки, аккумуляторы и другие устройства. Источник тока в конструкторе «Знаток»: две-четыре пальчиковые батарейки.

Внешняя часть цепи – это часть цепи, которая находится за пределами источника электрической энергии. Она состоит из потребителей – электродвигателей, лампочек, электробытовых приборов. Потребитель тока в конструкторе «Знаток»: светодиод. Внешняя цепь состоит ещё и из вспомогательных приборов выключатели, кнопки, рубильники. В конструкторе «Знаток» это выключатели.

Внутренняя часть цепи (источник тока) и внешняя часть цепи (потребители) всегда соединяются проводами (проводниками).

Для того, чтобы создать электрическую цепь, нужна электрическая схема – чертеж, на котором изображены способы соединения электрических приборов в цепь.

В системе подключения проводников лежит два вида соединения:

последовательное соединение проводники соединены последовательно друг за другом. Все проводники принадлежат одному проводу. Через любой из проводников протекает один и тот же ток.

параллельное соединение проводники соединены параллельно друг другу. Одни концы всех проводников соединены в одну точку, а другие концы в другую точку. Каждый проводник принадлежит своему проводу, поэтому через каждый из них протекает свой ток.

Практическое исследование

Прежде чем начать работу с конструктором, я решил изучить правила безопасности. В этом мне помог папа. Изучив литературу и инструкцию по работе с конструктором «Знаток», мы выяснили основные правила безопасности:

При работе с электрооборудованием цепь нужно собирать согласно схеме.

Работать сухими руками.

При сборке нужно соблюдать полярность («+» источника тока соединять с «+» элемента, «-» соединять с «-»).

Не подсоединять светодиоды напрямую к батарейке.

Отключить батарею, если какой-то элемент схемы стал нагреваться.

Не оставлять собранную работающую цепь включённой без присмотра.

Не использовать сломанные детали, элементы с разрушенной изоляцией.

При сборке схемы нужно надавливать не на середину детали, а по краям пластин, в точках крепления.

Не присоединять схемы конструктора к электрическим сетям дома.

Далее я узнал, из каких элементов состоит мой конструктор «Знаток». Для этого я взял инструкцию по применению. Там представлены названия и схематические обозначения всех предметов конструктора.

Я выяснил, что мой конструктор состоит из 12 основных элементов:

Провода с соединительными клеммами – они служат для соединения источника тока и потребителя.

Кнопка – служит помощником пропуска тока.

Выключатель – служит для замыкания и размыкания цепи.

Красный светодиод – прибор, трансформирующий электроток в видимое свечение.

Батарейный отсек, батареи – источник энергии.

Динамик – устройство для воспроизведения звука.

Электродвигатель – мотор, превращающий электричество в механическое.

Пропеллер – устройство для приведения в движение схем.

Монтажная плата – платформа для сборки на неё деталей.

Светодиод (состоит из лампового патрона и лампы) – прибор, который светится только тогда, когда через него проходит электрический ток.

Усилитель мощности – позволяет выдавать большое количество тока.

Микросхема радиоприёмника – позволяет построить цифровой радиоприемник.

В инструкции представлены условные обозначения всех элементов (см. Приложение 1).

Я выяснил, что они нужны для составления схемы электрической цепи. Схемы позволяют более компактно изобразить элементы цепи.

Изучая литературу, я узнал, что ток может проходить только при замыкании цепи. Я решил проверить это на практике (см. Приложение 2).

Опыт 1. Создание схемы «Фонарик с лампочкой».

Элементы: монтажная плата, соединительный провод, выключатель, светодиод, батарейный отсек.

Вывод: я убедился в том, что электрическая цепь – это обязательно замкнутый путь, по которому течет ток. Размыкая выключатель, лампочка гаснет, то же самое произойдет, если отсоединить какой-либо элемент от схемы. Это говорит о том, что ток не течет. Когда все элементы находятся на своих местах и выключатель замкнут – лампочка загорается, а, значит, ток течет по цепи.

Я решил проверить законы соединения проводников, изучить особенности и области применения каждого соединения при помощи электронного конструктора «Знаток».

Для этого мне понадобились следующие элементы: монтажная плата, соединительные провода, выключатель, светодиод, электродвигатель, пропеллер, батарейный отсек. Подключая элементы, я использовал инструкцию и схемы.

Опыт 2. Создание схемы последовательного соединения лампочки и электродвигателя (см. Приложение 3).

Вывод: я убедился в том, что при последовательном соединении все проводники принадлежат одному проводу, это главная особенность такого соединения. Через каждый из проводников будет протекать один и тот же электрический ток. Я узнал, что если электрический ток отсутствует хотя бы на одном из проводников, то его не будет и на других проводниках. И наоборот, если ток имеется хотя бы на одном проводнике, то он будет и на всех других проводниках. 

Последовательное соединение используется, например, в работе электрического звонка. Он будет звенеть только тогда, когда он будет последовательно соединен с источником и кнопкой.

Опыт 3. Создание схемы параллельного соединения лампочки и электродвигателя (см. Приложение 4).

Вывод: я узнал, что при параллельном соединении проводников в реальной жизни требуется больше проводов. Главный плюс такого соединения заключается в том, что если ломается один элемент, то все остальные продолжают работать. Это я проверил, когда выкрутил лампочку и замкнул выключатель – электродвигатель продолжил работу.

В жизни параллельное соединение проводников применяется, например, при освещении дорог. Когда одна лампочка перегорает – остальные продолжают работать.

Из деталей электрического конструктора «Знаток» мы с папой собрали тестер электропроводности (см. Приложение 5). Мы использовали следующие элементы: провод, батарейный отсек, светодиод.

Также для исследования понадобилась: бумага, ткань, деревянная палочка, кусок пластмассы, металлическая вилка.

Я заметил, что, прислоняя к контактам металлическую вилку, индикатор загорается. Заменяя вилку бумагой, куском ткани, деревянной палочкой, куском пластмассы, индикатор не горит. (см. Приложение 6).

Результаты представлены в таблице.

 

Опыт 4.

Опыт 5.

Опыт 6.

Опыт 7.

Опыт 8.

Вещество

Бумага

Ткань

Дерево

Пластмасса

Металл

Электро-проводность

Отсутствует, лампочка не загорается.

Отсутствует, лампочка не загорается.

Отсутствует, лампочка не загорается.

Отсутствует, лампочка не загорается.

Присутствует, лампочка загорелась.

Вывод: бумага, ткань, дерево, пластмасса не проводят электрический ток – это диэлектрики. Металл проводит электрический ток очень хорошо – это проводник.

Заключение

В ходе исследовательской работы я узнал, когда появилось электричество, что такое электрический ток и откуда он возникает. Также теперь я знаю, что такое электрическая цепь и из чего она состоит.

Изучая конструктор «Знаток», я выяснил правила безопасности при сборке электрических цепей и при работе с электрическими приборами.

С помощью опытов я подтвердил, что ток движется по замкнутой цепи.

Я смог составить схему и собрать по ней электрическую цепь при помощи электронного конструктора «Знаток». Также смог определиться, где собранная мной схема применяется в жизни и доказал, что не все предметы проводят электрический ток.

Следовательно, я достиг цели своей работы, я освоил и изучил конструктор «Знаток».

Гипотеза нашего исследования полностью подтвердилась, я открыл для себя «Тайны электрической цепи».

Свою работу с электронным конструктором «Знаток» я планирую продолжить и подробнее изучить более сложные элементы. Нас окружает огромное количество электрических приборов, поэтому знания из области электричества помогут мне в жизни.

Список литературы

1. Кайгородский А. И. Физика для всех, книга 3 «Электроны». - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1979.

2. Кротов С. С., Савин А. П. Занимательно о физике и математике. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.

3. Жукова В. А. Касаткиной Ю. Н., Щигеля Д. С. Моя первая энциклопедия. - М, 2010.

4. Живаго О. Большая книга «Почему». - пер. с итальянского - М, 2012.

5. Инструкция к электронному конструктору «Знаток». Набор «С».

Приложения

Приложение 1

Фото 1, 2. Элементы конструктора «Знаток» и их условные обозначения.

Фото 3. Элементы конструктора «Знаток» и их условные обозначения.

Приложение 2

Фото 4. Создание схемы «Фонарик с лампочкой».

Фото 5. Схема «Фонарик с лампочкой».

Приложение 3

Фото 6. Создание схемы последовательного соединения лампочки и электродвигателя.

Фото 7. Схема последовательного соединения лампочки и электродвигателя.

Приложение 4

Фото 8. Создание схемы параллельного соединения лампочки и электродвигателя.

Фото 9. Схема параллельного соединения лампочки и электродвигателя.

Приложение 5

Фото 10. Тестер электропроводности.

Приложение 6

Фото 11. Опыт с бумагой. Лампочка не горит.

Фото 12. Опыт с тканью. Лампочка не горит.

Фото 13. Опыт с деревянной палочкой. Лампочка не горит.

Фото 13. Опыт с пластмассой. Лампочка не горит.

Фото 14. Опыт с металлической вилкой. Лампочка загорелась.

Просмотров работы: 21