XXV Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Вторая жизнь электронных поделок
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
1.Введение
У каждого мальчика появляется сломанная радиоуправляемая машина. И чаще всего она отправляется в мусорное ведро. Когда у меня сломалась машина, я уже собрался ее выбрасывать, но посоветовавшись с папой мы решили, что можно из сломанных электронных приборов извлечь множество полезных деталей и сделать из них что-нибудь интересное. Меня всегда интересовал вопрос: “Можно ли дать вторую жизнь сломанным электронным машинам?”
Актуальность: в последнее время говорят о проблеме хранения и переработки мусора. Количество отходов растет и один из способов борьбы - это вторичное использование материалов. Я хочу внести свой вклад в решение этой проблемы и попытаюсь использовать как можно больше деталей от сломанной игрушки, чтобы не пришлось ее выбрасывать. Тем самым засоряя окружающую среду.
Гипотеза: Я считаю, что можно дать вторую жизнь сломанным электронным игрушкам.
Цель: Выяснение, можно ли вторично использовать детали от сломанной игрушки для создания новых устройств.
Задачи:
1). Рассмотреть историю возникновения электродвигателя.
2). Узнать имена ученых, работавших над созданием электродвигателя.
3). Изучить схему прерывателя электрического тока.
4). Провести анкетирование одноклассников и сопоставить ответы.
5). Разработать этапы работы при разборе сломанной игрушки.
6). Показать на примере сделанных игрушек, как можно использовать сломанные игрушки в целях экономии семейного бюджета.
7). Изучить литературу по данной теме и сделать анализ.
Ответить на мой вопрос поможет мое исследование и изготовление новых электронных поделок своими руками. Чтобы изготовить новые электронные устройства мне необходимо знать их внутреннее строение, поэтому в теоретической части я это планирую отразить. В практической части я проведу опрос среди моих одноклассников и, наконец, сам изготовлю новые модели устройств. Изучив всю информацию и выполнив практическую часть, я смогу проверить мою гипотезу и дам ответ на вопрос: “ Возможно ли дать вторую жизнь сломанным электронным игрушкам?”
2. Теоретическая часть
2.1. История создания электродвигателя
Я изучил информацию по возникновению электрического двигателя в литературе и Интернет - источниках.
Электродвигатель по праву считается одним из важнейших изобретений, изменивших историю человечества. Современный транспорт, в роде поездов или электромобилей, а также все промышленное производство без него не могли бы существовать. Достаточно зайти на любой современный завод и убедиться, что там используются сотни и тысячи асинхронных и синхронных электродвигателей самой разной мощности: компрессоры, конвейеры, насосы, станки. Давайте посмотрим, как появились электродвигатели переменного и постоянного тока.
В 1820-1828 годах Андре Мари Ампер провел серию экспериментов и установил, что протекание токов в двух проводниках приводит к их взаимодействию - они отталкиваются либо притягиваются друг к другу. Ампер не только увидел это, но и вывел формулу, позволяющую определить силу взаимодействия проводников.
Но по настоящему ключевым моментом в создании электродвигателя стала работа Майкла Фарадея. В 1821 году он взялся изучить опыты по преобразованию электрической энергии в механическую. Хотя пользы от эксперимента было не много. Зато предприимчивый друг Фарадея начал собирать такие “двигатели” и продавать их как игрушки. Эти опыты привели к тому, что в 29.09.1831 году Фарадей провел свой знаменитый эксперимент с кольцом - движение тока в замкнутом пространстве, открыв явление электромагнитной индукции.
Ученый Э.Х. Ленц в 1833 году установил, что электрические машины обратимы - генератор может выступать двигателем и наоборот. Поэтому дальнейшие разработки электродвигателя будут продолжаться на протяжении всего 19 века.
Правом называться отцом двигателя постоянного тока принадлежит нашему соотечественнику немецкого происхождения Борису Семеновичу Якоби. В 1838 году Якоби создал двигатель для реальных применений, увеличив его мощность. Двигатель состоял из 2-х частей - неподвижной и вращающейся. Его мощность составляла около 15 ватт, а источником тока были гальванические батареи. Он продемонстрировал свой двигатель в Парижской Академии Наук и сразу же получил предложение из Российской Империи, Санкт-Петербургского Университета, для продолжения своих разработок. Впервые электродвигатель Б. Якоби использовали для привода гребного вала лодки, для перевозки пассажиров и грузов. Двигатель Б. Якоби стал самым надежным и мощным из всех конструкций.
В 1881 году Вернер фон Сименс представил проект электрического трамвая, массой 250 тонн, состоящего из 4 вагонов и 6 посадочных мест. Начали появляться первые лифты, электромолотки, вентиляторы, транспорт.
Однако, к концу 19 века появились разработки Николы Тесла и Доливо-Добровольского, создателей переменного тока. В 1887 году Никола Тесла изобрел и запатентовал 2-х фазный двигатель, считая его оптимальным с экономической точки зрения.
Другие ученые продолжали модернизировать электрические двигатели и в 1889 году это удалось русскому инженеру электротехнику Доливо-Добровольскому. Он создал первый трехфазный двигатель переменного тока. Время показало, что именно трехфазный двигатель переменного тока Доливо-Добровольского является оптимальным для передачи энергии и до сегодняшнего дня. Такие двигатели используют в промышленности, так как они самые надежные, просты в исполнении и относительно не дороги.
2.2. Ученые, работавшие над созданием электродвигателя
1). А.М. Амперв 1820-1827 годах проводил эксперименты по взаимодействию тока (притяжение или отталкивание).
2). Эксперименты Био и Савара - изучение электромагнитной индукции. Привели к выводу новой формулы и закона.
3). М. Фарадей в 1821 году- впервые преобразовал электрическую энергию в механическую, открыл электромагнитную индукцию.
4). Э.Х. Ленц в 1833 году вывел знаменитый закон, позволяющий определить направление индукционного тока.
5). Б.С. Якоби создает реальный электрический двигатель большой мощности для привода гребного вала лодки. Он является создателем постоянного тока.
6). Н. Тесла в 1883 году создал и запатентовал 2-х фазный двигатель переменного тока.
7). Доливо-Добровольский в 1888 году изобрел первый 3-х фазный двигатель переменного тока.
2.3. Схема прерывателя
Питание от блока батареек по проводам проходит через прерыватель (кнопка включения, выключения), затем происходит подключение лампочки, то есть от источника тока через прерыватель доходит энергия до потребителя это лампочка либо электродвигатель (рис. 1).
Рис. 1
3. Практическая часть
3.1. Анкетирование одноклассников:
Цель: Выяснение мнения одноклассников по вопросам:
1). Делали ли вы сами новые игрушки или поделки из сломанных машин с электроприводом?
2). Как вы считаете, возможно ли из сломанной игрушки с электроприводом сделать новые игрушки или поделки?
3). Как вы поступаете со своими сломанными игрушками?
Ход опыта: я подготовил анкеты (Приложение 1) передал их одноклассникам и вот какие ответы получил.
Результаты анкетирования:
При ответе на первый вопрос: «Делали ли вы сами новые игрушки или поделки из сломанных машин с электроприводом?» Мнения одноклассников разделились: 22% - делали сами новые игрушки; 78 % - не делали новые игрушки и поделки (рис.2).
Рис.2
При ответе на второй вопрос: «Как вы думаете, возможно ли из сломанной электронной машинки сделать новые игрушки или поделки с электроприводом?» Мнения одноклассников также разделились: 15% - считают, что возможно сделать новые игрушки; 85% - считают, что нельзя сделать новые игрушки или поделки с электроприводом (рис. 3).
Рис.3
При ответе на третий вопрос анкетирования: «Как вы поступаете со своими сломанными игрушками?» Одноклассникам было предложено 3 варианта ответа, вот какие ответы были получены: 22% - выбрасывают свои сломанные игрушки; 36% - раздают сломанные игрушки своим младшим братьям и сестрам; 43% – собирают из них новые игрушки или поделки (рис.4).
Рис.4
Вывод: по результатам анкетирования мнения одноклассников разделились. Меня радует, что большинство ответов на второй вопрос совпадают с моим мнением и подтверждают гипотезу, что возможно дать «вторую жизнь» сломанным электронным игрушкам. При ответе на третий вопрос большинство сами пробовали собрать новые игрушки из сломанных, также как и я. При ответе на первый вопрос большинство одноклассников не делали сами новые электронные игрушки из сломанных машин с электроприводом, далее в своей работе я хочу показать, как можно собрать новые игрушки и поделки из сломанной машинки с электроприводом.
3.2. Этапы работы при разборе сломанной игрушки:
-
Разобрать игрушку, извлечь электронные детали;
-
Подумать, что можно с этим сделать, в том числе дизайн;
-
Изготовить задуманные игрушки;
-
Проанализировать, что осталось от машинки и можно ли это использовать;
-
Оценить результат.
Предполагаемые результаты: получить, как минимум 2 устройства –
это лодка с электроприводом и фонарик.
3.3. Применяемая аппаратура: Паяльное оборудование; инструменты: кусачки, отвертка, плоскогубцы, шило, канцелярский нож, клеевой пистолет, супер - клей, изолента. Разобрать игрушку не составило труда. Внутри я обнаружил следующие электронные компоненты: электромотор, светодиоды, выключатель, аккумулятор, элемент питания. Из этих деталей можно сделать несколько интересных поделок.
Применяемая аппаратура представлена на (рис 5).
Рис.5 применяемая аппаратура
3.4. Изготовление лодки с электроприводом
У меня сразу появилась идея с использованием мотора. Я всегда хотел сделать лодку с электроприводом. Для этого мне понадобится мотор, выключатель, элемент питания, остальное изготовлю из подручных средств. Проводки микросхемы были повреждены, поэтому пришлось припаивать их паяльником. Корпус лодки я вырезал из пенопласта. Вентилятор, который будет служить лопастями и приводить лодку в движения я взял из старого компьютера, там он охлаждал микросхему. Вентилятор прикрепили к колесам - он будет приводить лодку в движение и работает как лопасти. Изготовление лодки с электромотором представлено на (рис. 6,7,8,9).
Вывод: на изготовление лодки понадобилось 3 дня. Самым сложным в процессе изготовления было определить синхронность вращения лопастей и припаивать сгоревшие проводки с помощью паяльного оборудования.
Рис 6 изготовление лодки Рис.7 изготовление лодки
Рис. 8 изготовление лодки Рис. 9 изготовление лодки
Лодка прошла тестирование в ванной. Всё получилось! Я доволен результатом!
3.5. Изготовление фонарика
Вторая поделка, которая пришла мне в голову – это фонарик. Для этого мне понадобятся светодиоды от подсветки машины и выключатель. Держатель для батареек послужил и корпусом устройства, к которому с помощью термоклея прикрепил светодиоды и выключатель. Фару я взял от другого сломанного фонарика и приклеил к ней светодиоды. В конце я украсил поделку изолентой.
Вывод: на изготовление фонаря мне понадобилось 3 часа, помощь брата и смекалка.
Фонарь получился!
Изготовление фонарика представлено на (рис. 10,11,12,13).
Рис.10 изготовление фонаря Рис.11 изготовление фонаря
Рис.12 изготовление фонаря Рис.13 изготовление фонаря
Полученные результаты моей работы - это лодка с электромотором и фонарик (рис.14)
Рис.14 лодка с электромотором и фонарь.
4. Заключение
С помощью моего исследования мне удалось подтвердить свою гипотезу: можно дать вторую жизнь сломанным электронным игрушкам!
Выводы:
Я использовал все детали машины, назначение которых мне известно. Осталась только печатная плата, но я ее отложил, думаю, что со временем разберусь и с этими деталями и смогу их использовать.
У меня получилась одна игрушка и полезный прибор - фонарик. Сделав эти поделки, я был удивлен, что у меня все получилось. Удивительно, что можно сделать полезные поделки из подсобных материалов, самое главное - своими руками. В ходе выполнения своих работ я узнал много нового, получил массу положительных эмоций и прилив энергии. Я думаю, что в будущем мне будет интересен такой предмет, как физика, изучая который я получу еще больше теоретических знаний по работе механизмов с электроприводом.
Цель достигнута. Поставленные задачи исследования выполнены.
Практическая значимость работы заключается:
- в экономии семейного бюджета;
- изготовлении полезных поделок (фонарь, лодка);
- вторичного использования материалов, что ведет к уменьшению загрязнения окружающей среды.
Перспективы дальнейшей работы по теме:
В будущем я продолжу свое увлечение. У меня есть игрушки, сделанные из конструктора Лего - это машинки, катер. Я бы хотел из них сделать радиоуправляемые игрушки, используя мотор, элемент питания, радиоуправляемый блок от старых игрушек.
Мои поделки можно использовать в будущем:
Фонарь мне пригодится для освещения тёмных помещений.
Полученными знаниями и навыками при изготовлении лодки я могу поделиться со своими друзьями, чтобы помочь им в изготовлении таких же поделок.
5. Список литературы
1. Википедия.
2. Иванов А.И., Пёрышкин И.М. «Физика 7 класс. Базовый уровень». Издательство Просвещение, 2022 год, 256 страниц.
3. Онищенко Г.Б. "Электрический привод. Учебник»". Издательство Academia 2013 год, 288 страниц.
4. httpsHYPERLINK "https://rebase.market/blog/istoriya-sozdania" (октябрь 2024 год).
5. habr.com>ru/companies/first/ (октябрь 2024 год).
6. Приложения
6.1. Приложение 1. Анкета и результаты опроса одноклассников.
Дорогие одноклассники!
Ответьте, пожалуйста, на предложенные ниже вопросы. Помните, правильных и неправильных ответов здесь нет. Фамилию и имя указывать не надо.
1.Делали ли вы сами новые игрушки или поделки из сломанных машин с электроприводом?
а). да;
б). нет:
2.Как вы считаете, возможно ли из сломанной электронной машинки сделать новые игрушки или поделки с электроприводом?
а). да;
б). нет:
3. Как вы поступаете со своими сломанными игрушками?
а). выбрасываю;
б). раздаю младшим братьям, сестрам;
в). собираю из них новые игрушки.
PAGE \* MERGEFORMAT1