Тема № 3. Уроки Электроши. 2 класс

2 класс
Тема 3. Уроки Электроши (7 часов)
Цель: Иметь представление об электрическом токе, использовании
электроэнергии, об источнике и схеме распределения электроэнергии в
школе; знать элементарные правила электробезопасности; исследовать
значение электричества в жизни человека.
Справочный материал для учителя
1.1 Общее представление об электричестве
Ослепительная вспышка, огненный зигзаг молнии в небе, раскат грома.
Тысячелетиями люди наблюдали эти грозные явления природы, не
понимали их и потому боялись. Попытки изучить молнию часто
кончались трагически. Так, в 1753 году во время опытов от удара молнии
погиб русский физик Г.В.Рихман. И лишь немногим более 100 лет назад
люди научились использовать электрические силы природы, заставили
электричество служить себе.
Что же узнали люди об электричестве?
В природе существуют мельчайшие заряженные частицы.
(см. атом)
Одни частицы заряжены положительно, другие – отрицательно. Самые
маленькие частицы с отрицательными зарядами – электроны. Электроны
могут двигаться внутри металлических проводников. Поток заряженных
частиц в одном направлении ученые назвали электрическим током.
Вы приходите домой, нажимаете кнопку выключателя – и в комнате
ярко вспыхивает
электрическая лампочка. Почему? Нажимая кнопку
выключателя, вы соединили проводники, и по ним ринулся в лампу поток
электронов.
В лампе на тонких проволочках-ножках подвешена спираль из особого
металла – вольфрама.
Эта спираль (ее часто называют нитью лампы) обладает особым
свойством: электронам по ней очень трудно двигаться.
Когда через нее пропускают поток электронов, то они начинают «
расталкивать» атомы металла, из которого сделана нить, она мгновенно
нагревается и начинает светиться. Чем сильнее поток электронов, тем
сильнее накаляется нить лампы и ярче ее свечение. Такие же спирали из
более толстой проволоки нагревают электрические утюги и плитки. Это
явление ( нагрев электрическим током) используется в заводских
электрических печах для выплавки металла. Только в таких печах спирали
сделаны из проволоки толщиной в ваш палец.
Люди научили электричество еще одной профессии – приводить в
движение машины. Машинист поворачивает рукоятку специального
выключателя. Мощные электрические двигатели приводят в движение колеса
электровоза, и поезд начинает плавно двигаться по рельсам.
Откуда у двигателей такая сила? Ученые заметили, что если по двум
параллельно расположенным проводам токи текут в одном направлении. То
провода притягиваются друг к другу, а если токи текут в разных
направлениях – провода стремятся оттолкнуться друг от друга. Вот силы
взаимодействия проводников с током и заставляют вращаться электрические
двигатели.
Вы, наверное, видели совсем маленькие двигатели в электрических
игрушках. Для работы им достаточно тока от одной электрической
батарейки.
А вот для того, чтобы заставить светиться миллионы
электрических ламп, для питания электрическим током двигателей, которые
приводят в движение станки и машины, вращают колеса трамваев и
электропоездов, нужно очень много электрической энергии. Эту энергию
вырабатывают на электростанциях и по линиям электропередачи подают в
города и села.
А знаете, какое открытие в прошлом веке удивило ученых больше
всего? То, которое доказало, что электрическая энергия передается в пустоте.
Там, где ничего нет, никаких частиц, где абсолютно пусто. Оказалось, что в
этой абсолютной пустоте есть электромагнитное поле – электромагнитные
волны, несущие энергию.
Электричество – это и радио, и телефон, и телеграф.
С помощью электричества не поверхность металлических изделий
наносят тонкие пленки защитного покрытия, например хром на ваши коньки.
Трудно перечислить все области техники, где применяется электричество, и
их становится все больше.
2. 2 Из истории изучения электрических явлений
Начальные знания об электризации трением относятся к глубокой
древности. Так, электризация янтаря при трении была известна в VI веке до
н.э. греческому философу Фалесу из Милета. Однако историю науки об
электрических явлениях можно начать с исследований Вильяма Гильберта,
врача английской королевы Елизаветы. Первое сочинение по электричеству и
магнетизму Гильберт опубликовал в 1600 году, где описал электризацию
трением; здесь же он впервые в истории науки применил термин
«электричество» ( от греческого слова «электрон», что означает «янтарь»).
Гильберт установил, что стекло, смолы и многие другие вещества также
электризуются при трении. Натертые шелком или сукном, они притягивают
пушинки, соломинки и т.п.
Первую электрическую машину в 1650 году построил немецкий
ученый Отто Герике. Сначала он изготовил из серы большой шар. Натирая
рукой шар, Герике наблюдал притяжение к нему легких предметов. Для
большего удобства ученый установил шар на оси в особом станке. Вращая с
помощью рукоятки шар и прижимая к нему ладонь, его можно было
наэлектризовать. С помощью этой электрической машины Герике произвел
много опытов. Наблюдая притяжение легких тел к наэлектризованному
шару, он заметил, что пушинки и кусочки бумаги, коснувшись шара,
отскакивали от него. Герике удалось даже заставить пушинку, коснувшуюся
шара, плавать над наэлектризованным шаром в воздухе. Но объяснения
этому явлению Герике не нашел.
В 1729 году английский физик Стефан Грей открыл существование
проводников и непроводников электричества. Испытывая различные тела
природы, Грей установил, что электричество распространялось по
металлическим проволокам, угольным стерженькам, пеньковой бечевке, но
оно не передавалось по каучуку, воску, шелковым нитям, фарфору, которые
могут служить изоляторами, предохраняющими от утечки электричества. К
числу хороших проводников, как показали опыты Грея, принадлежат ткани
тела человека и животных.
Первые приборы для обнаружения электричества и количественного
изучения электрических явлений появились в XVIII веке. Один из первых
электроскопов в 1745 году построил академик Петербургской Академии наук
Георг Вильгельм Рихман. Электроскоп Рихмана состоял из железной
линейки, против ребра которой была подвешена льняная нить, внизу имелась
шкала. Когда линейка была наэлектризована, нить отталкивалась. С
помощью этого прибора Рихман проделал много опытов, особенно по
изучению электрического поля вокруг заряженных тел и по электризации
металлов.
В 1750-1780 гг. увлечение «электричеством от трения» было всеобщим.
Проводились опыты по электризации людей, воспламенению спирта от
искры и т.п. Электрическая машина, с помощью которой вы сами
проделываете эффективные опыты в физическом кабинете, изобретена в 1870
году Уимшерстом.
2.3 Когда электризация тел вредна
Однажды зимой посетители универмага в Москве были напуганы
женщиной, которая, по словам потерпевших, «колола людей хитро
спрятанным шприцем». При расследовании выяснилось, что никакого
шприца не существовало: «колола» синтетическая шубка. Она
наэлектризовалась при соприкосновении с окружающими предметами, а
сухой морозный воздух – диэлектрик, заряды на шубке накапливались,
она стала искрить, и эти искры вызывали ощущение укола.
В настоящее время увеличился интерес к «электричеству от трения» статическому электричеству. Главная причина этого интереса –
неприятность, которую это электричество доставляет людям, забывающим
о технике безопасности.
Еще в прошлом столетии были известны вредные действия
статического электричества. Например, кожаные и прорезиненные ремни,
наэлектризовавшись на вращающихся шкивах, могут стать источником
искрового заряда. Он особенно опасен, если в воздухе висит мелкая
горючая пыль (скажем, мука): проскочившая от наэлектризованного тела
искра может вызвать взрыв и пожар.
В XX веке вредные проявления статического электричества
наблюдались чаще, так широко применялись легко электризующиеся
вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т.п.
Электризация происходила и в быту, и при любом технологическом
процессе, где происходило взаимодействие движущихся тел, которые
состояли
из
материалов,
являющихся
диэлектриками.
Такое
взаимодействие происходит при смешении, разделении, механической
обработке и т.д.
Для избежания вредных последствий электризации тел в технике при
меняют различные меры борьбы с этим явлением. Основной метод
уменьшения электризации – заземление оборудования.
2.4 Когда электризация тел полезна
Статическое электричество может быть верным помощником человека,
если изучить его закономерности и правильно их использовать:
окрашивание корпуса автомобиля на конвейере, электрокопчение ,
получение покрытий, похожих на замшу или бархат, смешение веществ.
2.5 Из истории изучения грозы
На первобытного человека сильное впечатление производила
непонятное для него явление – гроза. В страхе перед грозой люди
обожествляли ее или считали орудием своих богов. Восточные славяне в
древности чтили бога Перуна, «творца» молнии и грома. Позже наши
предки гром и молнию приписывали « деятельности» Илии – пророка,
который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».
Электрическая природа грозовых явлений была доказана в середине
XVIII века рядом учены. Американский ученый Вениамин Франклин
запускал во время грозы высоко в воздух змей и по металлическому
проводнику из грозового облака извлекал электрическую искру. Франклин
показал, что электрический заряд, образующийся в атмосфере, действует
так же, как и обычные электрические заряды.
В ряду первых ученых, доказавших электрическую природу грозы,
были великий русский ученый М.В.Ломоносов и его друг Г.В. Рихман.
Электрическую сущность грозовых явлений Ломоносов изложил в работе
«Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих».
Ученый считал, что электрический разряд, происходящий между облаком
и землей или между двумя облаками, заряженными разноименно, и
представляет собой молнию.
В результате своих исследований атмосферного электричества М.В.
Ломоносов и В. Франклин пришли к заключению, что человек может
отвлечь молнию от своих жилищ с помощью высоких заземленных
металлических стержней – « громоотводов» или, как их правильнее
называть , молниеотводов.
Первый в мире молниеотвод в июне 1754 года водрузил над крестом
своего храма сельский священник из Моравии Прокоп Дивиш,
крестьянский сын, ученый и изобретатель. Первый в России молниеотвод
появился в 1756 году над Петропавловским собором в Петербурге. Он был
сооружен после того, как молния дважды ударила в шпиль собора и
подожгла его. В течение короткого времени молниеотвод нашел широкое
распространение во всем мире.
2.6Как образуются грозовые облака
В летний день мы часто видим, как в небе плывут кучевые облака,
однако ни дождя, ни грозы нет. Как же создается электрический заряд в
грозовом облаке?
Заряжение частиц грозового облака происходит, как полагают ученые,
несколькими путями.
Когда в верхней части облака в вихре пурги ледяные кристаллы
сталкиваются друг с другом, они разламываются и электризуются. Более
крупные осколки заряжаются отрицательно, осаждаются в нижнюю часть
облака и там тают. Мелкая ледяная пыль, заряженная положительно,
относится потоками воздуха вверх. В этом случае вершина облака будет
заряжена положительным электричеством, а нижняя часть отрицательным.
Такие грозовые облака наблюдаются часто.
Разделение электрических зарядов в грозовом облаке происходит за
счет энергии солнечного излучения. Действительно, пашня и болото или
другие сравнительно небольшие участки поверхности Земли прогреваются
солнцем неравномерно. Это вызывает сильные восходящие потоки нагретого
воздуха, которые являются причиной образования мощных грозовых облаков
и местных гроз. Но больше половины общего числа гроз вследствие
неравномерного нагревания солнечными лучами больших участков
поверхности земного шара, при этом приходят в движение огромные теплые
и холодные воздушные массы. Поток холодного и более плотного воздуха,
стремительно надвигаясь, поднимает вверх огромные массы теплого воздуха,
а это приводит к образованию весьма протяженного вала грозовых облаков.
Молния – это огромная электрическая искра или разряд в атмосфере.
Наблюдаются молнии и между двумя облаками, которые заряжены
разноименно, и между облаком и землей
3 Практический материал к урокам
3.1 Игры
«Обезьянки»
Сделайте из плексиглаза небольшую плоскую коробку с деревянным или
картонным дном, оклеенным металлической фольгой, например от конфет.
Коробку можно сделать и из дерева, но со стеклянной крышкой. На нижней
стороне крышки нарисуйте пальмы. Внутрь коробки положите вырезанные
из тонкой бумаги и раскрашенные фигурки двух обезьянок. Игрушка готова.
Ребром ладони проведите2-3 раза по верхней плоскости игрушки. Обезьянки
подпрыгнут и повиснут на пальмах (притянутся к крышке коробки).
Коснитесь крышки коробки пальцем над тем местом, где повисла обезьянка,
и она либо упадет, либо перескочит на другое место рядом. Снова проведите
ребром ладони по крышке коробки, и обезьянки опять прыгнут на пальму.
Сделайте вывод. (ответ: наэлектризованное стекло притягивает к себе
бумажную обезьянку).
3.2 Клуб «Познайка»
3.2.1 Рассказ «Как добыть немного электричества
Готовились Таня, Иришка и Леня к Новому году. Поставили елку, достали
из шкафа игрушки. Вдруг звонок.
- Игорек! – крикнула Иришка и побежала его встречать.
- А вот и я!
- Ух, какой у тебя красивый свитер! – сказала Таня.
Игорек посмотрел на свой шерстяной свитер и сказал:
- Красивый, да жаркий!
- А ты сними его, - посоветовала Иришка, - у нас тепло.
Игорь начал снимать свитер, а Таня помогла ему.
- А что это так трещит? – спросил Игорек, услышав, как свитер затрещал,
когда его потащили кверху. Таня сняла свитер и поднесла к носу Игоря свой
палец. Щелк! И Игорь почувствовал, как что-то сильно щелкнуло его по
носу. Игорь вытаращил глаза, посмотрел на Таню, потом на Иришку и
спросил:
- Что это меня по носу щелкнуло?
Таня с Иришкой засмеялись, а Леня точно так же, как Игорь, вытаращил
глаза и передразнил.
- Что это меня по носу щелкнуло?
Все опять засмеялись и громче всех Игорь.
Таня подошла к письменному столу, приподняла стекло, которое на нем
лежало, подложила под него две книги и сказала Иришке:
- Нарви бумаги помельче, а ты, - повернулась она к Лене, - принеси свои
шерстяные рукавички.
Таня взяла бумажки, которые нарвала Иришка, и положила их под стекло,
потом подумала и вырезала из газеты двух маленьких человечков и положила
их вместе с бумажками.
Таня попробовала, хорошо ли лежит стекло на книгах, взяла рукавички,
которые принес Леня, и начала ими натирать стекло. Сначала ничего не
произошло, но потом бумажки на столе зашевелились и начали
приподниматься. Они встали так, что одним краем опирались на стол, а
вторым тянулись к стеклу. Приподнял голову один из человечков и вдруг
встал на ноги, и почти в то же время второй человечек вздрогнул и встал на
голову. Все громко засмеялись. А Таня продолжала тереть рукавичками
стекло. Вскоре неведомая сила притянула к нему все бумажки, и оба
человечка прилипли к стеклу.
- Постойте! – закричала Иришка. Она схватила пластмассовую расческу и
начала расчесывать Танины волосы. Через несколько минут все увидели, что,
когда расческа приближается к Таниной голове, волосы сами начинают
подниматься и тянуться к расческе.
- Хвати, я ничего не понимаю! – сказал Игорь.
- И я, - добавил Леня.
- Знаете, - сказала Иришка, - я читала в одной книжке, что от трения на
стекле получается электричество, оно и притягивает к себе бумажки.
- Электричество бывает разное, - продолжала Таня, - положительное и
отрицательное. На стекле получилось положительное, а на бумажках –
отрицательное. Разное электричество притягивается, вот бумажки и
подпрыгнули вверх.
- А если взять одинаковое электричество, оно что, отталкиваться будет? –
спросил Леня.
- Да, - ответила Таня.
- Я знаю, мы такой опыт уже делали с папой, - сказал Игорь и подбежал к
двум надутым резиновым шарикам, которые ребята повесили в комнате для
украшения. Игорь схватил оба шарика и принялся натирать их о свою
макушку. Потом отпустил их. Шарики отскочили друг от друга в стороны,
потом полетели навстречу друг другу, но немного не долетев, снова
отскочили. Через некоторое время шарики успокоились и повисли так, будто
их какой-то невидимка раздвинул и не давал прикоснуться.
-Только я все равно не понял, что меня по носу щелкнуло, - сказал Игорь.
- Когда мы снимали с тебя свитер, - объяснила Таня, - то от трения на тебе
и на свитере получилось электричество. На тебе электричества много, а на
мне его не было совсем. Вот оно и соскочило с твоего носа мне на палец. Эта
электрическая искра тебя по носу и щелкнула!
- А вам было больно? – поинтересовался Игорь.
- Нет, носу больнее, чем пальцу, - засмеялась Таня.
Леня слушал эти разговоры, наблюдал за опытами и молчал, будто
силился что-то вспомнить.
- Ребята, а молния – это что, тоже искра? – спросил он наконец.
- Да, - удивилась Таня, - а как ты догадался?
- Очень похоже, - ответил он.
- Странно, - сказал Игорь, - почему искра, а не трещит?
- Трещит, да еще как, - сказала Таня, - гром-то – это и есть треск молнии.
3.2.2 Опыты
Синтетическая и шерстяная одежда, волосы, пластмассы лучше всего
электризуются зимой, когда квартиры интенсивно отапливаются и влажность
воздуха понижается.
Во влажном воздухе, который частично проводит электричество,
электростатические заряды, образующиеся на поверхности диэлектрика,
стекают, и электричество не может накопиться на поверхности в
достаточном количестве.
Очень хорошо получаются опыты с электризацией резиновых шариков,
привязанных к длинным ниткам. Если наэлектризовать один шарик, он
будет прилипать к окружающим предметам; если наэлектризовать два или
несколько шариков, они будут отталкиваться друг от друга, так как получат
одноименные заряды.
Проведите эти опыты и ответьте на вопросы:
1.
Почему, когда в темноте снимаешь свитер или кофиочку из
синтетической или шерстяной пряжи, иногда видны искры и
слышен треск?
2.
Почему, когда расчесываешь чистые сухие волосы пластмассовой
расческой, слышно потрескивание?
3.2.3. Загадки
1. К дальним селам, городам
Кто идет по проводам?
Светлое Величество!
Это…
(электричество)
2.Дом – стеклянный пузырек,
А живет в нем огонек,
Днем он спит, а как проснется,
Ярким пламенем зажжется. (электрическая лампочка)
3.
Лампа и магнитофон,
Радио и телефон,
Телевизор, пылесос.
«Что же это?» - мой вопрос. (электрические приборы)
4.
Мимо рощи, мимо яра
Мчит без дыма, мчит без пара
Паровозова сестричка,
Кто такая?... (электричка)
5.
Если пуговку нажмешь,
И немного подождешь –
Дверь приоткрывается,
Мама появляется! (звонок)
6.
По асфальту ходит дом,
Ребятишек много в нем,
А над крышей вожжи,
Он без них не может (троллейбус)
7.
Я в любое время года
И в любую непогоду
Очень быстро в час любой
Провезу вас под землей (метро)
8.
Ночь. Но если захочу,
Щелкну раз –
И день включу (выключатель)