II Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
ВОЛШЕБНЫЕ СИЛЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
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.
На стене в комнате небольшая коробочка с двумя отверстиями – электророзетка. Невидная коробочка, почти незаметная. Но без нее жить в доме было бы и скучно и неудобно. Вот на экране телевизора появился интересный фильм. Зажужжал пылесос – домашний дворник. Теплым паром окутал электроутюг. От этих предметов тянутся к розетке провода. По ним идет электрический ток. 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 1,2,3).
Зреют в теплицах помидоры, огурцы. Их обогревает электрическое солнышко. Попискивают цыплята в инкубаторе. Их согревают лампы теплой электрической «наседки». Это можно увидеть на птицефабрике. Всем дает тепло электричество!
Дома, в школе, в больнице, на заводе, под землей, под водой – всюду оно рядом с человеком. Движет, согревает, освещает электричество. Как же много электрической энергии нам необходимо!
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. Нам 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 электричество, раскрыть его достоинства и недостатки.
Гипотеза:
• если открыть тайны электричества, то электрический ток станет хорошим другом и помощником, а не опасностью в жизни.
Объект исследования:
• электрический ток.
Предмет исследования:
• статическое, природное электричество;
• переменный ток.
Задачи исследования:
• изучить литературу и интернет источники об электричестве;
• выяснить историю открытия электричества;
• узнать, откуда берется электричество и как оно существует в природе;
• изучить правила безопасности, связанные с использованием электричества;
• провести опыты, доказывающие существование электричества; выпустить брошюру «Волшебные силы электричества»
Методы проведения исследования:
• изучение литературных источников;
• наблюдение;
• сравнение;
• физические опыты;
• обобщение.
Теоретическая значимость:
• изучение и систематизация материала по данной теме.
Практическая значимость:
• без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно.
• результаты исследования позволят больше узнать об окружающем мире, помогут в повседневной жизни.
Глава I. Электричество. Общие сведения
I.1. Что такое электричество
Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Скажите, как можно обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора? Электричество настолько глубоко проникло в нашу жизнь, что мы порой и не задумываемся, что это за волшебник помогает нам в работе. Этот волшебник – электричество.
Слово «электричество» произошло от греческого слова «электрон». Оно означает «солнечный камень - янтарь» (Приложение 6).
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. Если мы имеем дело с металлом, то заряженные частицы – это электроны. Практически все металлы - проводники электрического тока. 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. Медь очень хорошо проводит ток. В проводах электроны двигаются под действием магнитного поля [2, с.34] (Приложение 7).
Силу электрического тока можно измерить. Единица измерения силы тока — Ампер, получила своё название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя ученого-физика – Андре Ампер.
Все в нашем мире состоит из крошечных частиц - атомов. Воздух, которым мы дышим, страницы книг, одежда, наше тело – всё это сделано из миллионов мельчайших невидимых атомов. В центре каждого атома находится ядро, в котором есть маленькие частицы- протоны, имеющие положительный заряд (+) и нейтроны, которые не имеют заряда. Ещё более мелкие частицы, называемые электронами, движутся вокруг ядра. Электроны заряжены отрицательно (-). Они вращаются на орбитах вокруг ядра подобно тому, как движутся планеты вокруг Солнца. Обычно число протонов и электронов равно. Их заряды уравновешены, и атом электрически нейтрален (Приложение 5,6).
Электрон - это самая «трудолюбивая» частичка. Почти во всех современных приборах усердно работают электроны. Недаром же современная техника называется электронной.
Электрон – наиболее легкая из заряженных частиц. Его масса почти в 2000 раз меньше массы протона и нейтрона. Очень мал и его заряд – скорее всего, самый маленький заряд в природе [1, с.48,49].
Атом может принимать или отдавать электроны. Если он принимает электрон, то становится отрицательно заряженным (-). Если он теряет электроны, то становится положительно заряженным (+) [2, с. 34].
Если заряженные частицы находятся на близком расстоянии друг от друга, то начинают воздействовать друг на друга. Это явление называется силой электрического взаимодействия. Расстояние, на которое действует эта сила, называется электрическим полем.
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.
Электричество – эффект, вызванный движением и взаимодействием заряженных частиц.
В некоторых веществах отдельные электроны не удерживаются атомами и свободно перемещаются между ними. Электроны, покинувшие свои атомы, называются свободными. Такие электроны есть, например, в любом металле. Именно свободные электроны при определенных условиях начинают двигаться в одном направлении, образуя электрический ток. Трудно вообразить себе, какое огромное количество электронов движется по электрическим проводам, выполняя ежедневно полезную для нас работу. Это они освещают наши дома и улицы, благодаря им движется электротранспорт, без них не работал бы ни один электроприбор [1, с. 50].
Сила электрического тока, протекающего в проводе, зависит от числа свободных электронов, которые движутся сквозь него. Огромное число свободных электронов обеспечивает сильный ток, малое число – слабый ток.
Иногда предметы заряжаются электричеством просто при трении. Вот тут-то и возникает «волшебное» электричество, которое мы называем статическое. А в чем его волшебство мы проверим на опытах (Приложение 24,28,29) .
Некоторые изолирующие материалы приобретают заряд при трении. Это происходит потому, что электроны из одного материала переходят в другой. Из-за отсутствия проводника заряд скапливается на поверхности материала. Электрический заряд, который удерживается материалом на поверхности, называется статическим электричеством.
Лазерный принтер, фотокопировальное устройство и подобные им приборы в процессе работы используют статическое электричество [2, с. 35].
Кроме электричества, которое приходит к нам по проводам существуют автономные источники питания гальванические элементы (батарейки) которые широко распространены в детских игрушках. Без них не может работать сотовый телефон, автомобиль, ноутбук. В батарейках электричество возникает из-за химической реакции, которая приводит в движение электроны (Приложение 8,9).
Как и многое в нашей жизни, электричество, имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Электрический ток, как волшебника-невидимку, нельзя рассмотреть, учуять его по запаху. Определить наличие или отсутствие тока можно только, используя приборы, измерительную аппаратуру. Первый случай поражения электрическим током со смертельным исходом был описан в 1862 году. Трагедия произошла при непреднамеренном соприкосновении человека с токоведущими частями. В дальнейшем случаев поражения электрическим током произошло немало.
I.2. История открытия электричества
Открытие электрического тока и других новшеств, связанных с ним, можно отнести к периоду: конец девятнадцатого — начало двадцатого века. Но наблюдали первые электрические явления люди ещё в пятом веке до нашей эры. Родоначальник греческой науки Фалес Милетский заметил, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела, например, пылинки. Древние греки даже научились использовать это явление – для удаления пыли с дорогих одежд. Ещё они заметили, что если сухие волосы расчесать янтарным гребнем, они встают, отталкиваясь друг от друга.
Прошли века, и в 1662 году английский физик Уильям Гильберт продолжил изучение этих явлений. Именно он назвал их «электрическими». В это время было обнаружено, что такими свойствами обладает не только янтарь, но и многие другие вещества: стекло, резина, алмаз. Про тело, которое при натирании притягивает к себе другие тела, стали говорить: оно наэлектризовано, или ему сообщен электрический заряд.
В 1729 году Стефан Грей обнаружил, что некоторые вещества, в частности металлы, могут проводить ток. Такие вещества стали называться «проводниками». Он обнаружил, что другие вещества, такие, как стекло, сера, янтарь и воск, не проводят ток. Они были названы «изоляторами». Следующий важный шаг был сделан в 1733 году, когда француз по имени Дю Фэй открыл положительные и отрицательные электрические заряды, хотя он думал, что это были два разных вида электричества.
Бенджамин Франклин был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество. По его мнению, все вещества в природе содержат «электрическую жидкость». Трение между некоторыми веществами забирает часть этой жидкости с одного вещества, добавляя ее к другому. Сегодня мы бы сказали, что эта жидкость состоит из отрицательно заряженных электронов [7].
Пожалуй, наука об электричестве начала бурно развиваться с того момента, как в 1800 году Алессандро Вольта изобрел батарею, так называемый Вольтов столб – первый источник постоянного тока, состоявший из 20 пар кружочков из двух различных металлов, разделённых смоченными солёной водой или раствором щёлочи прослойками ткани или бумаги. Изобретение вольтова столба доставило Вольту всемирную славу и оказало огромное влияние не только на развитие науки об электричестве, но и на всю историю человеческой цивилизации. Вольтов столб возвестил о наступлении новой эпохи – эпохи электричества.
Именем французского физика Шарля Кулона названа единица измерения электрического заряда и закон взаимодействия электрических зарядов. Не меньший вклад внесли и Луиджи Гальвани, Майкл Фарадей и Андре Ампер. В области электричества проводил свои исследования и наш соотечественник – Василий Петров, который в начале XIX века открыл вольтову дугу.
I.3. Откуда берется электричество
Откуда берется электричество? Электрический ток вырабатывают мощные электростанции. Затем ток очень высокого напряжения течет по толстым проводам высоковольтной линии, попадая на специальные подстанции, которые снижают его напряжение. И только после этого по обычным проводам электричество перетекает в наши дома, квартиры, попадая в розетки и выключатели. Количество потребляемого электричества определяется специальными счётчиками, которые прикрепляются к проводам, проложенные через стены и полы (Приложение 10,11).
Существуют различные виды электростанций, но самыми распространенными в мире являются тепловые, атомные и гидроэлектростанции.
На тепловых электростанциях электричество получают, сжигая уголь или нефть. При горении топлива вода в огромных котлах нагревается и превращается в пар. Пар воздействует на гигантское колесо, называемое турбиной, и заставляет его вращаться; турбина в свою очередь приводит в действие машину под названием генератор. Когда генератор вращается, вырабатывается электричество (Приложение 14).
На гидростанциях вода падает с плотины, построенной на реке, тогда как электростанция расположена ниже по течению. Сила падения воды приводит в движение турбину, а та заставляет вращаться генератор. Таким образом, движение падающей воды превращается в электроэнергию (Приложение 13).
На атомных станциях используется руда, содержащая уран. После обработки он вырабатывает атомную энергию, согревающую воду в котле. Образующийся пар заставляет вращаться турбину, которая в свою очередь приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество. Для работы таких станций требуется очень мало топлива. Так десять граммов урана вырабатывает такое же количество электричества, как и вагон угля [5] (Приложение 12).
Первая электростанция открылась в 1882 в Нью-Йорке и принадлежала Томасу Эдисону.
Существует огромное количество способов получения электричества, в том числе и неисчерпаемые: энергия ветра, солнца, воды.
Одна из самых мощных российских ветряных электростанций- 2,2 МВт находится в нашем Туймазинском районе, около деревни Тюпкильды. 1 марта 2001 года началась выдача электрической мощности. Электростанция состоит из четырёх ветроагрегатов немецкого производства по 550 кВт каждая. Ветропарк работает полностью в автоматическом режиме. В год в среднем вырабатывается 2 миллиона кВт*ч электроэнергии (Приложение 15).
I.4. Электричество в природе
Какое-то время считалось, что электричество в природе не существует. Однако после того как Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения, это мнение перестало существовать. Значение электричества в природе, как и в жизни человека достаточно огромно.
Что такое молния? Вспышка молнии- это огромная искра, мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электризуются. Положительные заряды скапливаются в верхней части тучи, отрицательные – в нижней. Между тучей и землей, заряженной положительно, создается электрическое поле. Его напряжение возрастает и разряжается молнией. Всего за 1 секунду молния может преодолеть расстояние 140 тыс. километров. Тепло, выделяющееся при вспышке молнии, мгновенно нагревает воздух- он становится жарче, чем Солнце, и взрывается с оглушительным грохотом. Так получается гром. Иногда во время грозы появляются шаровые молнии - светящиеся шары, плывущие низко над землей. Ученые пока не нашли объяснения этому явлению. Вероятно, это светящиеся сгустки горячего газа, возникающие после обычных молний [3, с.204-207] (Приложение 16, 21).
Всем знакомо ощущение, когда при прикосновении к кому-то или чему-либо возникает электрический разряд, доставляющий небольшие неудобства. Это проявление наличия электрических токов в человеческом организме. Электричество играет важную роль в здоровье человека. Мышечные клетки сердца сокращаются и производят электроэнергию. Электрокардиограмма (ЭКГ) измеряет ритм сердца благодаря этим импульсам. Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ. В течение дня в мозге одного человека генерируется больше электрических импульсов, чем во всех телефонах мира. Если бы вы могли использовать заряды своего мозга, их бы хватило, чтобы зажечь электрическую лампочку в 10 ватт (Приложение 20).
Некоторые виды рыб используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания. Такими рыбами являются: угри, миноги, электрические скаты и даже некоторые акулы. Все эти рыбы имеют специальный электрический орган, который работает по принципу конденсатора, то есть накапливает достаточно большой электрический заряд, а затем разряжает его на жертву, прикоснувшуюся к такой рыбе. Также такой орган работает с частотой в несколько сотен герц и имеет напряжение несколько вольт. Сила тока электрического органа рыб меняется с возрастом: чем старше становится рыба, тем сила тока больше. К тому же отдельные виды рыб используют электрическое поле, которое создают вокруг себя, с помощью чего легко ориентируются в мутной воде и на глубине, куда не проникает солнечный свет [6] (Приложение 17).
Любопытный факт из мира животных – пчелы во время полета накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчел. При этом самые последние исследования показали, что после контакта электрическое поле растения меняется, что сигнализирует другим пчелам «здесь пыльцы уже нет» [4] (Приложение 18).
I.5. Правила безопасности для детей, связанные с использованием электричества
Самое главное, что надо знать про электричество – это техника электробезопасности, которую должен знать не только взрослый, но и ребенок, чтобы обезопасить свою жизнь. Ток – невидим, а потому особенно коварен.
Что не нужно делать взрослым и детям?
Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам и электрокомплексам.
Недалеко от линий электропередач, подстанций не останавливайтесь на отдых, не разводите костров, не запускайте летающие игрушки.
Лежащий на земле провод может таить в себе смертельную опасность. Электрические розетки, если в доме маленький ребёнок, – объект особого контроля.
Не играть с розетками и выключателями.
Нельзя засовывать металлическую проволоку в розетки.
Правила использования электроприборов:
Не оставлять включенные электроприборы без присмотра.
Очень опасно собирать, разбирать, что-либо в электрических приборах во время работы прибора.
Уходя из дома выключать все электроприборы.
Пользоваться электроприборами можно только с разрешения взрослых.
Вода является хорошим проводником, также как и тело человека, поэтому нельзя мокрыми руками трогать розетки и электроприборы, потому что может «ударить» током.
Электричество в батарейках не опасно. Но нельзя разбирать батарейки и нельзя их глотать, так как внутри них находятся химические вещества, которые вредны для здоровья. Нельзя бросать батарейки в огонь, потому что они могут взорваться.
Выводы по главе I
Электрический ток – направленное движение заряженных частиц, похожее чем-то на реку, только в реке течёт вода, а по проводам маленькие частицы атома – электроны.
Некоторые материалы приобретают заряд при трении. Это происходит потому, что электроны из одного материала переходят в другой. Электрический заряд, который удерживается материалом на поверхности, называется статическим электричеством.
Первые электрические явления люди наблюдали ещё в пятом веке до нашей эры. Родоначальник греческой науки Фалес Милетский заметил, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела.
Бенджамин Франклин был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество.
Электрический ток вырабатывают мощные электростанции. Затем ток очень высокого напряжения течет по толстым проводам высоковольтной линии, попадая на специальные подстанции, которые снижают его напряжение.
Существуют различные виды электростанций, но самыми распространенными в мире являются тепловые, атомные и гидроэлектростанции.
Энергию можно получать и от природы. Одна из самых мощных российских ветряных электростанций- 2,2 МВт находится в нашем Туймазинском районе, около деревни Тюпкильды.
Кроме электричества, которое приходит к нам по проводам существуют автономные источники питания – батарейки, которые широко распространены в детских игрушках. В батарейках электричество возникает из-за химической реакции, которая приводит в движение электроны.
Б.Франклин установил, что молнии имеют электрическую природу возникновения.
Вспышка молнии- это огромная искра, мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электризуются.
Электричество играет важную роль в здоровье человека. Мышечные клетки сердца сокращаются и производят электроэнергию.
В природе существует очень много электричества. Некоторые виды рыб используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания.
Электрическая энергия – источник силы и движения всех машин.
Сложно представить жизнь без электрического тока, ведь все привычные приборы работают исключительно от него.
Дома, в школе, в больнице, на заводе, под землей, под водой – всюду оно рядом с человеком. Движет, согревает, освещает электричество.
Ток – невидим, а потому особенно коварен. Чтобы электричество не было опасно, надо правильно себя с ним вести и тогда электричество будет другом, а не врагом.
Глава II. Волшебные силы электричества
II.1. Опыты со статическим электричеством
Без сомнения, все наше знание начинается с опыта.
Иммануил Кант
Опыт №1.
Для проведения опыта понадобится: воздушный шарик, шерстяной шарф.
Начинаем эксперимент:
1. Возьмем воздушный шарик за нитку и поднесем к нему шерстяной шарф на некотором расстоянии. Что происходит?
2. Потрем шерстяным шарфом воздушный шарик. Поднесем их друг к другу. Что происходит?
Наблюдение:
В первом случае ничего не произошло.
Во втором случае шарик и шарф притягивается друг к другу.
Как это произошло?
Протирая шар шерстяным шарфом, мы создаем на этих предметах статическое электричество. До того как потереть шарик шарфом, оба этих предмета остаются нейтрально заряженными.
После того как их потерли, электроны из шарфа переходят в шарик. От чего шарик становится отрицательно заряженным, а шарф приобретает положительный заряд. Они притягиваются друг к другу, потому что их противоположные заряды притягиваются (Приложение 22, 23,24).
Опыт №2.
Для проведения опыта понадобится: воздушные шары 2 шт., лист бумаги формата А4.
Начинаем эксперимент:
1. Возьмем два воздушных шарика и потрем каждый из них бумагой. Убираем бумагу и держим на нитках оба шарика. Что происходит?
2. Возьмем лист бумаги и поставим между висящими шарами. Что происходит?
Наблюдение:
В первом случае шарики отталкиваются друг от друга.
Во втором случае шарики притянулись к бумаге и сблизились друг к другу.
Как это произошло?
Воздушные шары и лист бумаги - разные материалы. После того как потерли шары бумагой, они наэлектризовались одинаково, т.е. приобрели одинаковый заряд. А так как одноимённые заряды отталкиваются, то шарики, оба имеющие отрицательный заряд, удаляются друг от друга. Лист бумаги не наэлектризован, он имеет одинаковое количество отрицательных и положительных зарядов, его положительные заряды притягивают отрицательные заряды шариков (Приложение 25,26,27,28).
II.2. Фруктовая батарейка. Возможно ли это?
Опыт №3.
Для проведения опыта понадобится: 2 лимона, провода, медные электроды 2 шт., цинковые электроды 2 шт., светодиод.
Начинаем эксперимент:
Прежде всего, помнём оба лимона. Лимоны должны быть мягкими. Это делается для того, чтобы внутри лимона появился сок. Этот шаг очень важен - от него зависит эффективность наших лимонов.
Втыкаем в каждый лимон по одному оцинкованному и медному электроду приблизительно на треть их длин. Электроды должны быть блестящими.
Затем подключаем провода, соединяем лимоны таким образом, чтобы цинковый электрод первого лимона подключался к медному электроду второго лимона. Подключаем провода к медному электроду из первого лимона и цинковому электроду из второго лимона.
Наконец, пометим знаком "+" первый медный электрод, и знаком "-" - последний цинковый электрод. Как и настоящая батарейка, наш лимонный аккумулятор имеет положительный и отрицательный полюсы.
Как мы можем убедиться в том, что батарея работает? Один из способов - подключаем к ней устройство, которому не требуется напряжение больше 3 вольт и большая сила тока. Одно из таких устройств – светодиод. Небольшое напряжение и небольшой ток могут зажечь диод. Важно знать, что при подключении светодиода необходимо соблюдать полярность. Подводим к "+" полюсу диода "+" провод лимона и к "-" полюсу диода "-" провод.
Наблюдение:
Верите вы или нет, но из лимонов можно получать электричество. Светодиод горит.
Как это произошло?
Лимон работает как батарейка: медный электрод- положительный (+) полюс, а цинковый электрод - отрицательный (-). К сожалению, это очень слабый источник энергии. Но его можно усилить, соединив несколько лимонов.Вставив таким же образом цинковые и медные электроды в другие лимоны. Таким же образом электричество можно получить из моркови, картофеля, томата.
Такое соединение называется последовательным - лимоны вырабатывают такое напряжение или электрическую силу, как пара батареек в фонарике - где-то 2,5-3 вольта.
Диод неяркий, так как батарея вырабатывает ток небольшой силы. Можно сделать темный бачок, который позволит заметить этот свет. Кончик диода работает как увеличительное стекло. Если присмотреться к этой точке, то легко заметить свет (Приложение 29,30,31,32,33).
II.3. Вода и электричество
Опыт №4.
Для проведения опыта понадобится: консоль с рессорами, электромотор с диском, отсек для батареек, 2 электрода, электрические провода, стакан с водой, соль.
Начинаем эксперимент:
Подключаем к консоли отсек с батарейками, электромотор с диском. Берем два электрода и соединяем каждый с электрическим проводом. Затем берем небольшой стакан с водой. Опускаем электроды в воду, следим, чтобы провода не попали в воду. Электроды не должны соприкасаться. Провода с электродами тоже подключаем к консоли. Кнопка выключателя отсека должна быть переведена в положение «OFF» (отключено).
1.Переводим переключатель во включенное положение. Что происходит?
2. Теперь при включенном положении аккуратно приближаем электроды друг к другу. Что происходит?
3. При включенном положении снова разъединили электроды в стакане и добавили туда столовую ложку соли. Ручкой ложки слегка перемешали соль. Следим, чтобы электроды не соприкасались. Наблюдаем за мотором. Добавляем еще немного соли, слегка помешиваем. Что происходит?
Наблюдение:
В первом случае мотор не начал работать.
Во втором случае мотор начал крутиться.
В третьем случае мотор начал еще быстрее крутиться.
Как это произошло?
Когда электроды не соприкасаются, мотор не работает, так как вода не является проводящим материалом. В этом случае, цепь открытая. Когда мы приближаем электроды друг к другу, ток распространяется по воде, цепь закрытая и мотор начинает крутиться.
Когда мы добавляем соль в стакан, вода становится проводящим материалом. Чем больше соли, тем более сильным проводником становится вода и, следовательно, мотор крутится быстрее. Когда ток распространяется по солевому раствору (вода + соль), такая реакция называется электролитом. Молекулы соли растворяются в воде, они распадаются на ионы натрия и хлора. Ион- это небольшая электрически заряженная частица. Эти ионы позволяют солевому раствору проводить электричество (Приложение 34,35,36).
Выводы по главе II
В практической части нашей исследовательской работы мы провели опыты, доказывающие существование электричества.
Мы подтвердили нашу гипотезу: если открыть тайны электричества, то электрический ток станет хорошим другом и помощником, а не опасностью в жизни.
Мы провели опыты с воздушными шарами, рассмотрели статическое электричество.
Наши опыты позволили сделать выводы о том, как взаимодействуют заряженные тела: тела, имеющие заряды одинакового знака, отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного знака – притягиваются.
Мы сделали фруктовую батарейку из лимонов. При помощи фруктовой батарейки доказали, что природное электричество существует. Лимон работает как батарейка: медный электрод - положительный (+) полюс, а цинковый электрод - отрицательный (-). К сожалению, это очень слабый источник энергии. Но его можно усилить, соединив несколько лимонов. Вставив таким же образом цинковые и медные электроды в другие лимоны. Таким же образом электричество можно получить из моркови, картофеля, томата.
Мы выяснили, что вода является хорошим проводником электричества в замкнутой цепи.
Соленая вода еще лучше проводит электрический ток. Чем больше соли, тем более сильным проводником становится вода. Когда ток распространяется по солевому раствору (вода + соль), такая реакция называется электролитом. Молекулы соли растворяются в воде, они распадаются на ионы натрия и хлора. Ион - это небольшая электрически заряженная частица. Эти ионы позволяют солевому раствору проводить электричество.
Мы пришли к выводу, что никогда нельзя прикасаться мокрыми руками к электрическим приборам, подключенным к источнику электричества. Если наши руки или ноги мокрые или даже просто немного влажные, они становятся хорошими проводниками тока.
Изучив информационные источники, собрали интересные факты про электричество и выпустили брошюру «Волшебные силы электричества».
Заключение
Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Нельзя обойтись без освещения и тепла, без электродвигателя и телефона, без компьютера и телевизора. 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, мы узнали много нового и интересного об электричестве.
Узнали, что слово «электричество» произошло от греческого слова «электрон». Оно означает «солнечный камень - янтарь».
И что, электрический ток – направленное движение заряженных частиц, похожее чем-то на реку, только в реке течёт вода, а по проводам маленькие частицы атома – электроны. Электрон - это самая «трудолюбивая» частичка. Почти во всех современных приборах усердно работают электроны. Трудно вообразить себе, какое огромное количество электронов движется по электрическим проводам, выполняя ежедневно полезную для нас работу. Это они освещают наши дома и улицы, благодаря им движется электротранспорт, без них не работал бы ни один электроприбор.
Первые электрические явления люди наблюдали ещё в пятом веке до нашей эры. Родоначальник греческой науки Фалес Милетский заметил, что потёртый мехом или шерстью кусок янтаря притягивает к себе лёгкие тела.
Бенджамин Франклин был первым, кто попытался объяснить, что такое электричество.
Кроме электричества, которое приходит к нам по проводам существуют автономные источники питания гальванические элементы (батарейки) которые широко распространены в детских игрушках. Первая батарейка была изобретена в 1800 году. Алессандро Вольта изобрел батарею, так называемый Вольтов столб – первый источник постоянного тока.
Электрический ток вырабатывают мощные электростанции. Затем ток очень высокого напряжения течет по толстым проводам высоковольтной линии, попадая на специальные подстанции, которые снижают его напряжение. И только после этого по обычным проводам электричество перетекает в наши дома, квартиры, попадая в розетки и выключатели.
Существуют различные виды электростанций, но самыми распространенными в мире являются тепловые, атомные и гидроэлектростанции.
Энергию можно получать и от природы. Одна из самых мощных российских ветряных электростанций- 2,2 МВт находится в нашем Туймазинском районе, около деревни Тюпкильды.
В природе существует много электричества. Некоторые виды рыб используют электричество, а точнее электрические разряды для защиты от врагов, поиска пищи под водой и её добывания.
Вспышка молнии - это огромная искра, мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах.
Электричество играет важную роль в здоровье человека. Мышечные клетки сердца сокращаются и производят электроэнергию. Процессы в нервной системе человека и животных, например, движение и дыхание, происходят благодаря нервному импульсу, который возникает из-за электричества, существующего в тканях живых существ. В течение дня, в мозге одного человека производится больше электрических импульсов, чем во всех телефонах мира.
Наше исследование доставило нам огромное удовольствие. Было очень интересно проводить опыты. При помощи опытов мы выяснили:
1.что такое статическое электричество;
2.что вода является хорошим проводником электричества в замкнутой цепи;
3.соленая вода еще лучше проводит электрический ток. Чем больше соли, тем более сильным проводником становится вода.
При помощи лимонов сделали фруктовую батарею. Доказали, что природное электричество существует.
Мы собрали интересные факты про электричество и выпустили брошюру «Волшебные силы электричества».
Методом изучения литературных и интернет источников, наблюдения, сравнения и проводя опыты, мы подтвердили нашу гипотезу: если открыть тайны электричества, то электрический ток станет хорошим другом и помощником, а не опасностью в жизни.
Ток – невидим, а потому особенно коварен. Чтобы электричество не было опасно, надо правильно себя с ним вести и тогда электричество будет другом, а не врагом. Для этого нужно соблюдать технику электробезопасности, которую должен знать не только взрослый, но и ребенок, чтобы обезопасить свою жизнь.
Человечество подчинило себе одну из самых могущественных природных сил, которая, однако, до сих пор скрывает множество тайн. Исследования в области электроэнергетики ведутся непрерывно. 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 что, экономьте электричество - уходя, гасите свет.
Список литературы
1. Е.П. Левитан, Т.А. Никифорова Занимательная физика. Детская энциклопедия.
2. К.Роджерс, Ф. Кларк. Изучаем физику. Свет. Звук. Электричество.
ООО Издательство «Росмэн-Пресс» г. Москва, 2002г.
3. Т.Ю. Покидаева. Новая детская энциклопедия. ООО «Издательская Группа « Азбука-Аттикус» г. Москва 2012г.
4. http://dostizhenya.ru/elektrichestvo
5. http://pozmir.ru
6. http://sitefaktov.ru
7. otvetina. narod.ru. Что, когда, почему? (2 раздел)
Тезаурус
Ампер Андре Мари (1775-1836) - француский математик и физик, заложивший основы электричества и магнетизма.
Вольта Алессандро (1745-1827) - итальянский физик, создавший первую электрическую батарею. Вольт единица измерения электрического потенциала, названа в его честь.
Генератор - устройство преобразующее кинетическую энергию в электрическую.
Электрон - отрицательно заряженная частица в атоме.
Электрический заряд - свойство материи, благодаря которому существует межмолекулярное взаимодействие.
Электрический ток - поток электрически заряженных частиц.
Статическое электричество - электрический заряд материала.
Тесла Никола (1856-1943) – сербский инженер - электрик. Изобрел мотор переменного тока и высоковольтный генератор.
Турбина - машина с шахтой и лопастями, которые вращаются, например, силой пара или ветра. Энергия движения преобразуется в электрическую энергию.
Фраклин Бенджамин (1706-1790) - американский изобретатель и политик, доказавший, что молния - форма электричества.
Приложение 1
Электрическая лампочка
Приложение 2
Электрическая розетка
Приложение 3
Электрические приборы на кухне
Приложение 4
Строение атома
Приложение 5
Движение электронов вокруг атома
Приложение 6
Солнечный камень – янтарь
Приложение 7
Электрический ток – направленное движение заряженных частиц, похожее чем-то на реку, только в реке течёт вода, а по проводам маленькие частицы атома – электроны. Под действием электрического поля электроны движутся противоположно условному направлению тока.
Электричество движется со скоростью света или же более 300 тысяч километров в секунду.
Приложение 8
Автономные источники питания гальванические элементы - батарейки
Приложение 9
Батарейки широко распространены в детских игрушках
Приложение 10
Откуда берется электричество
Приложение 11
Высоковольтные линии
Приложение 12
Атомная электростанция
Приложение 13
Гидроэлектростанция
Приложение 14
Тепловая электростанция
Приложение 15
Ветряная электростанция около деревни Тюпкильды
Туймазинского района
Приложение 16
Вспышка молнии - это огромная искра, мгновенный разряд электричества, скопившегося в грозовых тучах. Капли воды в грозовой туче сталкиваются и электризуются.
Приложение 17
Электрические угри
Электрические угри или скаты способны вырабатывать разряд мощностью до 500 вольт. Такое оружие они используют для защиты и пропитания.
Приложение 18
Птицы сидят на высоковольтных проводах и, что называется, в ус не дуют, в то время, как человек, взявшийся за оголённый провод, рискует получить страшные ожоги и погибнуть. Причина в том, что птица касается только одного провода, с которым у неё образуется напряжение единого значения, и не касается земли. Но стоит ей дотронуться до соседнего провода, металлических частей на опоре ЛЭП или земли она сгорит в мгновение ока.
Приложение 19
Любопытный факт из мира животных – пчелы во время полета накапливают положительный заряд электричества, а у цветов он отрицательный. Поэтому пыльца с цветов сама перелетает на тело пчел.
Приложение 20
Человек не сможет существовать без электричества, не зависимо от техники, в которой оно используется. Дело в том, что для функционирования организма (и не только человека) требуется электричество – оно используется при процессах в нервной системе, называется это нервными импульсами, которые длятся около 1 мс. Само нервное волокно это цилиндр, заполненные электролитом (вещество, которое способно проводить электрический ток), через которое и передаются сигналы во все части нашего организма. Если «отключить» электричество в человеке – он мгновенно умрет. Внутри нейронов мозга сигналы передаются электрическим путем.
Приложение 21
Шаровая молния
Приложение 22
Опыт с воздушным шаром и шерстяным шарфом
Приложение 23
Натираем шар шерстяным шарфом
Приложение 24
Воздушный шарик притягивается к шарфу
Приложение 25
Опыт с двумя воздушными шарами и листом бумаги
Приложение 26
Натираем шары листом бумаги.
Приложение 27
Одинаково заряженные шары отталкиваются друг от друга
Приложение 28
Воздушные шары притянулись к листу бумаги
Приложение 29
Фруктовая батарейка. Возможно ли это?
Приложение 30
Втыкаем в лимон по одному оцинкованному и медному электроду
Приложение 31
Подсоединяем провода к электродам
Приложение 32
Фруктовая батарейка работает. Подключенный диод зажегся
Приложение 33
Фруктовая батарейка из лимонов
Приложение 34
Вода и электричество
Приложение 35
Подключаем к консоли отсек с батарейками, электромотор с диском.
Приложение 36
Соленая вода - сильный проводник электрического тока
18