Тема исследовательской работы: Удивительное электричество

Тема исследовательской работы: Удивительное электричество
Тысячелетиями люди наблюдали вспышки и огненные зигзаги молний, раскаты грома. 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.
Цель работы: Изучить явление, показать важность знаний по электризации в быту и на
производстве.
Задачи:
-сформировать представления о том, как электричество вырабатывается и поступает в дом;
-закрепить правила безопасного обращения с электроприборами;
-изучить литературу по данной теме.
Актуальность темы: без электричества невозможна современная жизнь. Статическое
электричество, возникающее при трении должно учитываться в быту. По его вине несказанно
быстро притягивают пыль полированная мебель и ковры-паласы, липнут к телу синтетические
рубашки и платья, "искрят" кофты и свитера, «дыбом встают волосы». Исследование данного вида
электричества может быть полезным для создания новых технологий в промышленности, быту.
Объект исследования: статическое напряжение.
Методы исследования: эксперимент, анализ.
Глава 1
Что такое электричество?
В настоящее время сложно найти человека, который бы не знал слово «Электричество» и тем
более, не пользовался им в повседневной жизни. Хотя при вопросе: что такое электричество?
внятного ответа услышать не придётся. Такое привычное и необходимое, невидимое, но
окружающее каждого из нас, дающее тепло, свет, движение и многое другое, вообще всё-то к чему
мы так привыкли и без чего уже не представляем комфортного существования.
Как ни странно, но электричество существовало всегда. С момента зарождения этой вселенной
и возможно даже является косвенным участником этого процесса создания. Одним словом оно
старо как весь наш мир. Ещё в древние времена люди заметили, что натёртая палочка янтаря
притягивает к себе мелкие лоскутки шёлка. Под действием силы тяжести от собственного веса, они
должны были бы падать вниз, но какая-то сила не давала им это сделать. Этот простейший опыт
заставил человека обратить своё внимание на столь удивительное явление как ЭЛЕКТРИЧЕСТВО.
Кстати, это название происходит от греческого слова «Электрон», что в переводе означает
«Янтарь». Конечно, в то время эти явление не могли объяснить, списывая на волшебство и магию.
В действительности причиной этому служит так называемое «статическое электричество».
Спустя некоторое время учёные этим явлениям придумали обоснования и когда была создана
теория о структуре материи, а именно модель атома. Понятие «электрический заряд», который и
является виновником происходящего волшебства, лежит в корне этих явлений. В основе этой
теории лежит идея о том, что все материальные предметы окружающие любого человека состоят из
элементарных частиц под названием молекулы и атомы (молекула также состоит из атомов) и
получается, что атом является наименьшей частице любого вещества.
Структура этого атома такова, что имеется ядро, которое состоит из протонов и нейронов. Оно
изначально заряжено положительным зарядом «+», а вокруг этого ядра с невероятно большой
скоростью вращаются электроны, который имеет намного меньшие размеры по сравнению с ядром
и заряжены отрицательным зарядом «-».
Количество таких элементарных частиц в ядре определяют само это вещество и в результате
определенному количеству соответствует определённый химический элемент, а вот количество
электронов влияет как раз на силу взаимодействия. К тому же, вокруг подобных частиц существует
электрическое поле, которое и помогает им взаимодействовать друг с другом. Оно само по себе не
видимо, но проявляет себя в поведении самих зарядов, что и используется людьми.
1
Когда положительный заряд ядра и отрицательный заряд электронов равны по значению, они
как бы компенсируют друг друга и тем самым такой атом получается электрически нейтрален. Но
вот когда происходит, так что электрон отрывается от атома, то этот атом уже перестаёт быть
нейтральным и становится потенциалом со знаком «+». Он стремится притянуть к себе не
достающий «-». Вот тут-то всё и начинается. К примеру, молния действует по такому же принципу,
облака перемещаясь по небу при своём скольжении способны накапливать огромные заряды. Одно
облако накопило «+», а соседнее «-», вот и получается, что при сближении происходит резкий
обмен зарядов и в результате гром и молния. Всё просто.
Думаю, всем знакома ситуация, когда одев шерстяную одежду и походив в ней некоторое
время, а потом, прикоснувшись к чему ни будь металлическому, межу Вами проскакивает искра.
Это и есть то самое статическое электричество, о котором идёт речь. Просто на самих Вас при
трении, накопился один заряд, а предмет обладал противоположным, а в итоге произошло
перетекания заряженных частиц, от Вас к предмету, вот и всё. В конце же, можно сделать такой
вывод, что заряженные частицы, по сути, и являются виновниками появления этого статического
электричества, да и электричества в целом. Они не возникают из не откуда, а всего лишь
перемещаются с одного места в другое и при этом делают как огромную, так и полезную работу
для нас.[1]
Откуда берется электричество?
Мы получаем электричество благодаря большим электростанциям. На электростанциях есть
генераторы – большие машины, которые работают от источника энергии. Обычно источник – это
тепловая энергия, которую получают при нагревании воды (пар). А для нагревания воды
используют уголь, нефть, природный газ или ядерное топливо. Пар, который образуется при
нагревании воды, приводит в действие огромные лопасти турбины, а те в свою очередь запускают
генератор.
Энергию можно получить, используя силу воды, падающей с большой высоты: с плотин или
водопадов (гидроэнергетика).
Как источник питания для генераторов можно использовать силу ветра или тепло Солнца, но к
ним прибегают не часто.
Далее работающий генератор при помощи огромного магнита создаёт поток электрических
зарядов (ток), который проходит по медным проводам. Чтобы передавать электричество на
большие расстояния, необходимо увеличить напряжение. Для этого используют трансформатор –
устройство, которое может повышать и понижать напряжение. Теперь электричество с большой
мощностью (до 10000 вольт и более) по огромным кабелям, которые находятся глубоко под землёй
или высоко в воздухе, движется к месту назначения. Перед тем, как попасть в квартиры и дома,
электричество проходит через другой трансформатор, который понижает его напряжение. Теперь
готовое к использованию электричество движется по проводам к необходимым объектам.
Количество использованного электричества регулируется специальными счётчиками, которые
прикрепляются к проводам, которые проложенные через стены и полы подводят электричество в
каждую комнату дома или квартиры. Благодаря электричеству работает освещение и телевидение,
различные бытовые приборы.[4]
Глава 2
Снимая одежду мы ощущаем легкий треск, а иногда видим искры. Электричество живет в
одежде? Это очень слабое напряжение. Оно не опасно. Его называют статическим напряжением.
Это явление при котором на поверхности предметов возникает и накапливается электрический
заряд.
Опыт №1
Натереть расческу пластиковую авторучку о шерстяную ткань или волосы и притягивать
кусочки маленькой бумаги. Мы увидим как преодолевая силу земного притяжения бумага не
падает вниз, а стремиться к авторучке так как на ней скопился электрический заряд.
2
Опыт №2
Я попробовала повесить шарики на стену без помощи ниточек - не получается. Тогда я
сделала вот что… Потерла шарик о волосы и приложила к стене той стороной, которой натирала.
Шарик прилип к стене.
Так я увидела, что в наших волосах живет электричество, и я его поймала.
Опыт №3
Электричество живет не только в волосах, но и в одежде.
Я решила его отыскать. Взяла шарик и поднесла его к геркулесовым хлопьям. Ничего не
происходит. Значит в обычном состоянии, шарик электрически нейтрален. Я потерла шарик
шерстяным шарфиком, и хлопья стали подпрыгивать и прилипать к шарику. Я увидела, что, что в
одежде тоже живет электричество.
Опыт №4
А еще мне было интересно узнать, что произойдет, если оба шарика сделать «электрическими».
Я подвесила шарики и натерла их шарфиком, шарики оттолкнулись (не притягиваются). Затем
сбрызнула один шарик водой и шарики сблизились.
Я увидела, что электричество способно притягивать и отталкивать.
Опыт №5
На стойке я подвесила на нити ручку, карандаш и стиральную резинку. На столе разложили
кусочки бумаги. Палочку (эбонитовую) натерли шарфиком и коснулись ручки, карандаша и
резинки. Ничего не происходит.
Когда прикоснулась к ложке, кусочки бумаги на столе запрыгали (зашевелились).
Я увидела, что металл хорошо проводит электричество, а резинка, дерево и пластмасса его не
проводит.
Опыт №6
Мне стало интересно, как электричество действует на воду. Открыла кран, чтобы вода текла
тонкой струйкой. Взяла шарик и потерла о шарфик. Поднесла к воде. Струя воды отклонилась в
сторону шарика. Я выяснила, что электричество возникает и на поверхности жидких материалов.
Эти проведенные опыты мы можем наблюдать в природе во время грозы. Грозовые облака
являются тоже носителями статического напряжения. При достижении определенного условия
(разности потенциалов) происходит разряд (молния) между землей и заряженными облаками, что
бы обезопаситься от этого явления устанавливают молниеотводы, проводящие разряд напрямую в
землю.
И только примерно 150 лет назад электричество начинает повсеместно приходить в нашу
жизнь бытовыми электроприборами. Первые из них электролампа накаливания Яблочкова П.П.
Электроприбор – это устройство, приводимое в действие с помощью электричества,
выполняющее полезную работу. У электроприбора есть шнур питания или гнездо для батарейки. За
эти 150 лет они сильно облегчили жизнь человечества:
Электролампа – заменила свечу;
Стиральная машина – корыто;
Пылесос – веник;
Телевизор – яблочко на тарелочке;
Калькулятор – счёты;
Микроволновая печь – дровяную печь.
Человек научился применять знания о статическом электричестве в жизни. Например, чтобы
молния была не опасна, люди придумали громоотвод. Или другой пример. Когда летит самолет, он
3
трется о воздух и электризуется. После посадки к самолету не сразу подают металлический трап,
потому что может возникнуть пожар. Сначала самолет разряжают. Через металлический трос
разряд уходит в землю. А когда машины едут, то шины трутся о сухую дорогу и тоже
электризуются, поэтому сзади машин – цистерн, которые перевозят горючие вещества,
подвешивают металлические цепи, чтобы заряд уходил в землю.
Проведя эти опыты, я узнала, что такое статическое электричество и какими оно обладает
свойствами. Знания об электричестве могут пригодиться нам в дальнейшей жизни.
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.
Самое главное, что надо знать про электричество – это техника электробезопасности, которую
должен знать не только взрослый но и ребенок, что бы обезопасить свою жизнь.[2]
Правила использования электроприборов:
Уходя из дома, обязательно выключайте электроприборы.
• Не оставляйте электроприбор под напряжением, даже если у него есть выключатель.
• Не дотрагивайтесь до оголенных проводов и включенных в сеть приборов с неисправной
изоляцией.
• Не проверяйте пальцами, есть ли напряжение в розетке, патроне или на зажимах
электроприборов.
• Не вынимайте вилку из розетки, потянув ее за шнур (он может оборваться, оголив провода,
находящиеся под напряжением).
• Не ремонтируйте вилки электроприборов с помощью изоляционной ленты, меняйте их сразу,
если они вышли из строя.
• Не берите утюг мокрыми руками и не гладьте, стоя на полу босиком, так как в случае
электрического поражения это обеспечит проход тока через тело и произойдет поражение
электрическим током опасное для жизни.
• Ни в коем случае не заливайте водой и не обрывайте загоревшиеся провода. Прежде всего,
отключите электрический ток.[3]
Заключение
Мир намного сложнее, чем кажется человеку, который, подобно своему доисторическому
предку, видит лишь то, что видно с первого взгляда. Он легко чувствует реальность таких понятий,
как «гравитация», «масса», «сила тяжести». А электричество на ощупь не почувствуешь, в
реальность электричества можно поверить, лишь проделав специальные опыты. Электричество
сегодня уже играет в нашей жизни такую важную роль, что силой мысли, силой воображения
нужно отнести ему достойное место в своей картине мира. В него нужно неотразимо поверить, к
нему нужно привыкнуть. Нужно привыкнуть…
Список литературы
1.Евдокимов Ф. Е. Общая электротехника. - Высшая школа, 2004.
2.Касаткин А. С. Основы электротехники. – Высшая школа, 1975.
3.Сворень Р. А. Электроника шаг за шагом. – Горячая линия – Телеком. 2001.
4.Учебник 8 класса, А.В. Перышкин.
4