IX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Электричество кругом,
Полон им завод и дом,
Везде заряды: там и тут,
В любом атоме «живут».
А если вдруг они бегут,
То тут же токи создают.
Нам токи очень помогают,
Жизнь кардинально облегчают!
Удивительно оно,
на благо нам обращено,
Всех проводов «величество»
Зовется: «Электричество»!

Сегодня без электроэнергии немыслима жизнь современного человека. Электричество – наш верный помощник в труде и в быту, но оно становится опасным для жизни человека, если с ним неправильно и небрежно обращаться.

Сегодня в каждом доме имеется десяток, а то и более различных электрических устройств. Это осветительные приборы, телевизоры, холодильники, стиральные машины, чайники, обогреватели и т.п.

Без электричества мы не смогли бы посмотреть телевизор, послушать радио, включить освещение или поиграть в любимую видеоигру. Мы воспринимаем электричество, безусловно, и редко когда задумываемся над тем, откуда оно появляется, и как оно работает. У каждого из нас дома отключали свет по какой-либо причине. Сначала весело и необычно, затем мы начинаем задумываться, а как нам пройти в другую комнату без света, подогреть еду без микроволновки, поставить на зарядку разрядившийся телефон или посмотреть любимую передачу. И только тогда мы начинаем понимать, как же мы привыкли жить дружно с электричеством.

Тысячелетиями люди наблюдали вспышки и огненные зигзаги молний, раскаты грома. В эти моменты, они не понимали, как всё это происходит, приписывали эти действия богам, боялись гнева богов. И лишь немногим более ста лет назад люди нашли объяснение этим явлениям природы и стали использовать их себе во благо.

2. Основная часть

2.1.История возникновения электричества

Когда-то давно у первобытных людей источником тепла и света был живой огонь. Древние люди научились разжигать костёр трением древесины и высеканием искры. По ночам они зажигали костры, грелись и готовили пищу.

Костёр обычно горел в центре пещеры и не мог осветить все её уголки. Тогда люди стали с помощью палки подносить огонь в разные места пещеры. Эта палка называется – факел.

Время шло, и люди совершенствовали свои жилища. Когда наступал вечер, люди брали полено и расщепляли его. Так они получали лучину для освещения избы. Лучину ставили на специальную подставку светец. Благодаря светцам лучины можно было переносить в любое место. Под светцем ставили ведро с водой, ведь дома были деревянные и если с лучины упадёт искра, может произойти пожар.

Пожары случались часто, да и света от лучины было немного, она быстро сгорала, очень часто её надо было заменять. Потом люди придумали свечу. Первые свечи появились 2 тысячи лет назад, их делали из камыша. Камыш обмакивали в растопленное сало. Когда сало застывало, поджигали камыш, и он горел как свечка. В дальнейшем свечи стали изготавливать из воска. Такими свечами пользуемся и мы с вами.

На смену свечке пришла керосиновая лампа. Керосиновая - так как горела при помощи керосина. Эти лампы были разными: подвесную лампу использовали для освещения обеденного стола или просто как люстру. Возле настольной керосиновой лампы можно было шить, вязать и вышивать.

А на смену керосиновой лампе пришла лампа электрическая. Но прежде, чем мы про нее расскажем, давайте разберемся, что же такое ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

Электричество – вид энергии, которая переносится крошечными частицами – электронами (или ионами). Энергия - это сила, способная выполнять какую-либо работу. Электричество легко превращается в другие формы, например, в свет или тепло. Его можно без труда передавать по проводам. Электричество приносит нам тепло и свет, на нем работают разнообразные машины, в том числе компьютеры и планшеты.

Получают электричество на специальных станциях называемых - электростанциями. Получать электричество человек научился из солнечной энергии, падающей воды, сжиганием топлива, при возникновении какой-либо химической реакции с помощью специальных устройств – генераторов.

Источники электрического тока.

Источник тока – это устройство, в котором происходит преобразование какого-либо вида энергии в электрическую энергию.

Существуют различные виды источников тока:

УГОЛЬ И НЕФТЬ

Уголь – это окаменевшие остатки растительности, которая покрывала нашу планету десятки миллионов лет назад. Нефть образовалась из остатков древнейших морских организмов. Нефть и уголь сжигают, чтобы получить энергию, которая приводит в движение разную технику.

На тепловых электростанциях  происходит сжигание топлива (уголь, мазут, газ, сланцы, торф), при котором происходит нагрев воды для вращения паровой турбины. Тепловые электростанции являются на сегодня основным видом используемых в России энергопроизводителей. Пример: Теплоэнергоцентраль на СЛПК.

ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Энергию ветра используют уже тысячи лет. Ветер гнал по волнам парусные корабли. Ветряные мельницы мололи зерно и перекачивали воду. Сейчас ветряные станции вырабатывают электричество в отличие от тепловых электростанций, где сжигаются нефть и уголь, ветряные станции не загрязняют воздух.

Ветер приводит в движение лопасти, которые вращают турбогенератор, вырабатывающие электричество. Затем электроэнергия по кабелю передается потребителям.

ЭНЕРГИЯ ВОДЫ

В старину на многих реках стояли водяные мельницы. Вода вращала колесо и молола зерно. Сегодня на реках строят большие гидроэлектростанции с мощными турбогенераторами. Реки перекрывают плотинами, чтобы создать запас воды для электростанций.

Потоки воды устремляются через специальные стоки в плотине и вращают лопасти турбогенераторов. Электроэнергия передается по силовым кабелям.

Также в настоящее время для получения электричества успешно используют энергию океанических приливов и отливов.

СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

Благодаря солнцу, мы получаем огромное количество энергии. Она используется для получения электричества и для обогрева. Солнце – неиссякаемый источник энергии: когда в недрах нашей планеты не останется ни нефти, ни угля, солнце по-прежнему будет сиять над землей.

Солнечные батареи преобразуют энергию солнца в электричество. А солнечные водонагреватели обеспечивают дом горячей водой.

БИОРЕАКТОР

При гниении бытовых отходов выделяется газ, который называется «метан». Этот газ загрязняет воздух, однако его можно собирать, а затем сжигать на тепловых электростанциях также, как уголь и нефть. Такие электростанции называются «биореакторы».

Человек производит так много мусора, что рядом с некоторыми большими городами не хватает места для мусорных свалок. В биореакторах мусор разлагается гораздо быстрее – значит, понадобится меньше свалок.

АТОМНАЯ ЭНЕРГИЯ

Атомные электростанции отличаются от тепловых лишь тем, что, если в теплоэлектростанциях для нагрева воды и получения пара используется горючее топливо, то в атомных электростанциях источником нагрева воды служит энергия тепла, выделяемого в процессе ядерной реакции.

ХИМИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Мы все давно привыкли заряжать свои телефоны, ноутбуки, планшеты, и знаем, что источником питания наших гаджетов являются батареи и аккумуляторы. Эти источники постоянного электрического тока и являются яркими представителями превращения химической энергии в электрическую. Также на каждой батарее или аккумуляторе написано «НЕ ВСКРЫВАТЬ» и «НЕ ВЫБРАСЫВАТЬ», что связано химическим загрязнением окружающей среды.

УДИВИТЕЛЬНЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

На юго-восточном побережье Австралии запущена первая в мире электросиловая установка, использующая в качестве топлива ореховую скорлупу.

Индийские ученые придумали еще один альтернативный источник питания. Они решили использовать фрукты, овощи и отходы от них для питания несложной бытовой техники. Внутри такие батарейки содержат пасту из переработанных бананов, апельсиновых корок и других овощей или фруктов, в которой размещены электроды из цинка и меди.

Американские исследователи разрабатывают специальную обувь с пластмассовыми вставками: во время ходьбы нога будет давить на пластинки, заставляя их сжиматься и растягиваться, что позволит вырабатывать электрическую энергию. Этого количества энергии вполне хватит, чтобы послушать на ходу радио или музыку, сэкономив, таким образом, на батарейках.

Развитие науки об электричестве

Как же развивалась наука об электричестве? А вот что пришло на смену керосиновой лампе, вы узнаете, отгадав загадку:

Дом – стеклянный пузырек,

А живёт в нём огонёк.

Днём он спит, а как проснётся,

Ярким пламенем зажжётся.

(электрическая лампочка)

Изобрёл электрическую лампочку накаливания русский изобретатель — Александр Николаевич Лодыгин.

Электричество приносит нам большую пользу. Электричество рождается на больших электростанциях.Затем по проводам, спрятанным глубоко в земле или очень высоко над землей, приходит в дома, на заводы, помогая человеку.

Провод – это дорожка, он одет в резиновую рубашку, а под ней пучок тонких медных проволочек, вот по этим проволочкам электрический ток и попадает в дома. Он похож на реку, только в реке течет вода, а по проводам текут маленькие премаленькие частицы – электроны. Электрический ток бежит по проводам и заставляет работать электрические приборы.

XVII век и ранее — смутные представления о существовании электричества. Найдены минералы, притягивающие куски железа. Известно, что если некоторые вещества (янтарь, серу и др.) потереть о шерсть, они притягивают лёгкие предметы.

1700 г. - доктор Уолли извлек из натертого большого куска янтаря электрическую искру, проскочившую с треском в палец руки экспериментатора.

1791 г - открытие Л. Гальвани феномена движения электрических зарядов по проводникам, иными словами электрического тока. Именно это открытие сделало возможным дальнейшее прикладное использование электричества. Гальвани открывает биологические эффекты электричества.

1800 г - Вольта изобретает источник постоянного тока — гальванический элемент.

1802 г – открытие В. Петровым вольтовой (электрической) дуги.

1820 г - Эрстед и Ампер открывают связь между электричеством и магнетизмом.

1832 г - демонстрация Л. Шиллингом практически пригодной конструкции электрического телеграфа.

1834 г - первый пригодный для практических целей электродвигатель создан академиком Б. Якоби.

1844 г - С. Морзе с помощью телеграфного аппарата осуществил практическую передачу телеграммы изобретенным им кодом.

1872 г - А. Лодыгин продемонстрировал образец лампы накаливания с угольной нитью.

1876 г - изобретение телефона ().

1879 г - Вернер Сименс разрабатывает и демонстрирует свой электродвигатель.

1879 г - Эдисон демонстрирует систему электрического освещения, включающую лампу накаливания, патрон с винтовой резьбой, цоколь, клеммы, выключатель, штепсельную розетку и вилку, электрический счетчик, предохранители.

1882 г - Н. Бенардос изготовил электросварочный аппарат.

1892 г - появились первые тостеры, фритюрницы, кофеварки, холодильники, пылесосы, миксеры.

Вывод: Электричество в природе было всегда и повсюду, и лишь какие-то две сотни лет назад человек смог «приручить» его и использовать в своих нуждах. Электричество – это поток мельчайших заряженных частиц – электронов. Электричество коренным образом изменило жизнь людей.

Способы экономного потребления энергии

Лучшие умы человечества придумали множество способов экономного потребления энергии. Ученые изобрели энергосберегающие лампы, потребляющие намного меньше энергии, чем обычные; в магазинах уже можно купить «умные» приборы, которые автоматически отключаются, если замечают, что про них давно забыли. В домах сегодня все чаще устанавливают инфракрасные датчики движения, которые срабатывают и автоматически зажигают свет, когда мы входим в помещение, и гасят его, когда мы выходим. Экономить электричество помогают специальные светорегуляторы – диммеры. Эти устройства устанавливаются вместо обычного выключателя и регулируют яркость ламп. Например, если мы слушаем музыку, и нам не нужно яркое освещение в комнате, то мы можем повернуть ручку диммера и «притушить» свет.

Также сэкономить энергию можно, если выключать свет, когда выходишь из комнаты. Выключить технику, которой не пользуешься в данный момент. Например, когда смотришь телевизор можно выключить компьютер и наоборот.

Безопасное энергопотребление

Для того чтобы не возникало проблем при эксплуатации электрических приборов, необходимо своевременно выполнять их техническое обслуживание, контролировать заземление и следить за состоянием изоляции на проводах. Также нельзя создавать самостоятельно аварийные ситуации. Электроприборы необходимо использовать строго по их назначению.

Серьезная опасность – это поражение электрическим током. При воздействии электрического тока на человека его мышцы непроизвольно сокращаются. Рука, которой он дотронулся до провода, буквально «прилипает» к нему. Чем дольше человек остается в контакте с электричеством, тем опаснее, поэтому пострадавшему нужно как можно скорее помочь, «оторвав» его от источника тока. При этом важно помнить о собственной безопасности. Ни в коем случае нельзя самому прикасаться к пострадавшему, так как при этом ты тоже можешь получить удар током. Нужно, в первую очередь обесточить элекроприбор, если это возможно, или оттащить человека от места соприкосновения с током за одежду, обернув свою руку какой-нибудь сухой тканью, либо использовать для этого предметы, не проводящие электричество (деревянную палку, доску). Пострадавшего надо перевернуть на спину и незамедлительно вызывать службу спасения и скорую помощь.

Основные правила электробезопасности в быту:

Для безопасной эксплуатации бытового оборудования необходимо придерживаться основных правил:

- нельзя использовать электроприборы, в которых повреждена изоляция проводов, или она отсутствует, поэтому перед началом работы нужно все провода внимательно осмотреть по поводу их исправности и возможности эксплуатации;

- не рекомендуется использовать выключатели и розетки с повреждёнными корпусами; запрещается эксплуатировать приборы с открытым, снятым или разбитым защитным кожухом;

- нельзя начинать ремонт электрооборудования в том случае, если оно включено в сеть, также не допускается ремонт электропроводки, если она не отключена от сети;

- запрещено заменять промышленные предохранители самодельными проволочными перемычками;

- не допускается размещение каких-либо предметов на электрических проводах;

- не разрешается закладывать провода от электроприборов за газовые, водопроводные или отопительные трубы; если в доме есть маленькие дети, то рекомендуется использование специальных пластмассовых заглушек для электрических розеток или специальных розеток, в которых конструктивно предусмотрена защита.

Макет электростанции (генератор) из конструктора LEGO

Мы собрали модель генератора из LEGO. Данная модель представляет собой макет для выработки электроэнергии и получения электричества. В модели используются зубчатые и коронные передачи.

Модель включается и выключается с помощью рычага, работает от компьютера и специальной программы

Программа для запуска механизма

3.Заключение

В нашей работе мы узнали, что такое электричество и какова его роль в жизни человека. Для этого решили ряд задач: изучили информацию об электричестве; получили знания о пользе электричества; освоили технику безопасности при обращении с электроприборами; собрали макет электростанции (генератор) из LEGO.
Наша гипотеза о том, что электричество очень полезно – подтвердилась. И мы должны знать, что неправильное обращение с электроприборами может быть опасным.

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.

4. СПИСОК ИСПОЛЬУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Макаллан К. Я люблю читать-4 уровень Энергия/Макаллан К. - Издательство Махаон, 2008 г. 32с

Что такое энергия? /Земцова Т. Перевод Гришин А. – Издательство Махаон, 2014 г 32с.

Большая энциклопедия заний/ Пер. с немецкого Л.С. Беловой, Е.В. Черныш. – М: Эксмо, 2013. – 344с.

http://www.kids.myenergy.ru/

https://amperof.ru/bezopasnost/pravila-elektrobezopasnosti.html