Исследовательский проект на тему: «Природное электричество. Темы исследовательских работ по физике (электричество) воздействие на организм человека

Анна Юняткина

Так была выбрана тема для моего первого настоящего исследования !

У меня часто возникали вопросы : Как электричество заставляет гореть лапочки? Откуда берется электрический ток в розетке ? Как мои игрушки работают от батарейки , откуда в батарейке электричество ? И в чем разница между электрическим током и электричеством ?

И вот в конце первого учебного полугодия в рабочей тетради по «Окружающему миру» задание : «Соберите электрическую цепь и зарисуйте ее » . Папа с удовольствием согласился купить необходимый для этого «Электрический конструктор » . Когда цепь была собрана, он рассказал мне, как по ней движется электрический ток . И мне стало интересно, почему батарейку я свободно беру в руки, и ток не приносит мне вреда, а вот в розетку пальцы засовывать нельзя, током убьет?

После этого я для себя точно решила, что обязательно должна разобраться с возникающими у меня вопросами, про электричество и ток ! Что и послужило основанием для выбора темы исследования .

Гипотеза : Ток в электрической цепи бывает разным .

Для того чтобы проверить свою гипотезу мной была определена цель исследований и проведен ряд опытов.

Цель : Изучить электрические цепи с разными видами тока.

Для достижения поставленной цели мной по порядку были изучены все интересовавшие меня выше вопросы. Задачи :

1. Изучить природу .

2. Ознакомиться с принципом работы батарейки .

3. Узнать, как .

Для их решения я выполнила следующую работу :

1) спросила у папы и провела с ним опыты;

2) прочитала детские энциклопедии ;

4) искала информацию в Интернете;

5) просматривала познавательные мультфильмы про электричество .

Методы и приемы исследования : наблюдение, эксперимент.

Оборудование : Электрический конструктор , мультиметр.

Практическая значимость : результаты исследования позволят больше узнать об окружающем мире , помогут в повседневной жизни.

Результат работы представлен в виде презентации.

1. Природа электричества и электрического тока

Из мультфильма «Смешарики : Пин-Код : Электробитва » мне было уже известно, что еще в древней Греции греками было замечено : если янтарь потереть о шерсть, он начнёт притягивать к себе лёгкие предметы, находящиеся поблизости. Силу, притягивающую к себе предметы греки стали называть электричеством . Янтарь по-древнегречески называется электроном . От «электрона » - янтаря образовали слово электричество . Это первое знакомство людей с электричеством .

Сейчас ученые доказали : «Все, что нас окружает, состоит из элементарных частиц : протонов и электронов , у которых есть удивительное свойство, они имеют электрический заряд ».

Рис. 1. Протон и электрон

Протон – это положительно, а электрон отрицательно заряженная частица (рис. 1,2) .

Рис. 2. Протон и электрон

Электроны и протоны притягиваются друг к другу и образуют конструкцию под названием атом. Протоны находятся в ядре атома, вокруг протонов вращаются электроны (рис. 3) .

Рис. 3. Атом

При трении янтаря о шерсть частицы с атомов шерсти перескакивают на атомы янтаря (рис. 4) .

Рис. 4. Что происходит при трении

В результате чего шерсть потеряв часть своих электронов становиться заряжена положительно, а янтарь отрицательно. Отрицательно и положительно заряженные атомы начинают притягиваться друг к другу (рис. 5) . Такой вид электричества называется статическим.

Рис. 5. Статическое электричество

Если у одних атомов электронов переизбыток , то под действием электрических сил они устремляются туда, где электронов не хватает . Такой поток электронов и называется электрический ток (рис. 6) .

Рис. 6. Электрический ток

Я попробовала повторить рассказанный в мультфильме пример (рис. 7) .

Рис. 7. Опыт с янтарем

Потом я провела такой же опыт с линейкой : потерла линейку о шерсть, и кусочки бумаги притянулась к ней (рис. 8) .

Рис. 8. Опыт с линейкой

В моем опыте электроны с линейки «перескочили» на шерсть, и линейка притянула к себе бумагу, пытаясь «захватить» с нее электроны .

Я сделала вывод, что янтарь и линейка наэлектризовались , в результате чего возникло статическое электричество .

Выводы :

1) Одинаковые заряды отталкиваются, разные – притягиваются. Одинаково заряженные тела отталкиваются, противоположно заряженные – притягиваются.

2) Электричество получаемое в результате потери баланса положительно и отрицательно заряженных частиц называется статическим.

3) Когда много-много электронов «бегут» по проводнику в одном направлении, возникает электрический ток .

4) Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц.

2. Ознакомиться с принципом работы батарейки

Электричество может возникнуть не только при трении. Причиной возникновения тока может быть химическая реакция. Так устроены привычные нам батарейки.

Первая электрическая батарейка появилась в 1799 году. Её изобрел Алессандро Вольта (рис. 9) . Он же изобретатель источника постоянного электрического тока .

Рис. 9. Алессандро Вольта (1745 – 1827)

Батарейки бывают круглые, квадратные (рис. 10) .

Рис. 10. Разновидности батареек

Я рассмотрела строение и расскажу вам про пальчиковую батарейку. Её назвали так, потому что она похожа на пальчик. Снаружи я увидела, что с одного конца батарейки стоит знак «плюс» , а с другого «минус» (рис. 11) .

Рис. 11. Пальчиковая батарейка

Внутри современной батарейки два цилиндрика (анод +; катод -, вставленные один в другой. Между цилиндриками (плюсом и минусом) - специальный барьер (сепаратор, раствор или паста (рис. 12) .

Рис. 12. Строение обычной батарейки

От одного цилиндрика к другому и течет электрический ток (рис. 13) .

Рис. 13. Принцип работы батарейки

Например, от одного цилиндрика по проводу ток идет в лампочку и дальше по проводу подходит к другому цилиндрику (рис. 14) .

Рис. 14. Электро-схема

Для наглядности я с папой собрала, показанную выше, электрическую цепь . На рисунке 15 представлен результат проведенного опыта.

Рис. 15. Электрическая цепь в действии

Мы с папой попытались в домашних условиях сделать свою батарейку (рис. 16) .

Рис. 16. Батарейка своими руками

Для этого нам понадобились (рис. 17) :

Прочное бумажное полотенце;

Пищевая фольга;

Ножницы;

Медные монеты;

Маленькая лампочка;

Два изолированных медных провода.

Рис. 17. Что нужно

Как проводился опыт :

1. Растворили в воде немного соли.

2. Нарезали бумажное полотенце и фольгу на квадратики чуть крупнее монет.

3. Намочили бумажные квадратики в соленой воде.

4. Положили друг на друга стопкой : медную монету, кусочек фольги, снова монету, и так далее несколько раз. Сверху стопки должна быть бумага, внизу – монета.

5. Зачищенный конец одного провода подсунули под стопку, второй конец присоединил к лампочке. Один конец второго провода положили на стопку сверху, второй тоже присоединили к лампочке.

Лампочка не загорелась, зато загорелся диод (рис. 18) .

Рис. 18. Опыт с монетами

Диод горел еле-еле, и мы решили провести еще один опыт при помощи уксуса.

Для него нам потребовались (рис. 19) :

Уксусная кислота

Саморезы;

Медная проволка;

Маленькая лампочка;

Коробочки от «киндеров» ;

Изолированные провода.

Рис. 19. Что нужно

Как проводился опыт :

1. Соединили саморезы с медной проволокой (рис. 20) .

Рис. 20. Этап 1

2. Залили в «киндеры» уксус (рис. 21) .

Рис. 21. Этап 2

3. Вставили по очереди в коробочки от «киндеров» саморезы и медную проволку, так что бы в одном «киндере» была проволка, а в другом саморез (рис. 22) .

Рис. 22. Этап 3

4. Подсоединили один провод к саморезу, а второй к медной проволке (рис. 23) .

Рис. 23. Этап 4

5. Подсоединили провода к лампочке (рис. 24) .

Рис. 24. Этап 5

Лампочка не загорелась, а диод горел хорошо (рис. 25) .

Рис. 25. Этап 6

Так же ток возникает во фруктах и овощах. Я провела опыты с лимоном и картошкой.

В лимон и картошку воткнула медную и цинковую пластины и измерила напряжение вольтметром (рис. 26 и 27) .

Рис. 26. Опыт с лимоном

Рис. 27. Опыт с картошкой

Вольтметр показал, что и в лимоне и в картошке возник электрический ток с примерно одинаковым напряжением.

Трех лимонов мне оказалось достаточно, чтобы светодиод потихоньку загорелся без дополнительных источников тока. Добавив еще один лимон диод начал гореть в полную силу, но лампочка как и в предыдущих опытах не загорелась (рис. 28) .

Рис. 28. Опыт с лимоном

В опыте с картошкой, мы взяли 12 картофелин, но лампочка все равно не загорелась (рис. 29) .

Рис. 29. Опыт с картошкой

По проделанным опытам с лимоном и картошкой я сделала вывод, что электрический ток в овощах и фруктах появляется в результате химической реакции между металлом и содержащейся в овощах и фруктах кислотой.

Еще я узнала, как работает световой источник тока – солнечные батареи.

Солнечная батарея состоит из множества солнечных элементов, в каждом из которых энергия света непосредственно превращается в электрическую энергию . Это совсем несложно, только для изготовления солнечного элемента нужно найти вещество с подходящими свойствами.

Свет «выбивает» электроны из вещества , покрывающего пластины батареи и возникает электрический ток (рис. 30) .

Рис. 30. Солнечная батарея

Солнечная батарея есть у нас на даче, днем она накапливает электричество , а ночью начинает его отдавать (рис. 31) .

Рис. 31. Пример солнечной батареи

Пока на батарею попадают лучи солнца, бабочка не горит, а как только мы ее закрыли телефоном, она зажглась.

Еще солнечные батареи можно встретить дома в калькуляторах (рис. 32) .

Рис. 32. Калькуляторы с солнечной батареей

Вывод : Солнечные батареи не только производят электричество , но и накапливают его при помощи аккумулятора.

Таким образом, я пришла к выводу, что батарейки – это устройства, производящие электрическую энергию . Но одной батарейки недостаточно для того, чтобы лампочка или диод горели.

Для этого необходимо составить замкнутую электрическую цепь из электрических приборов . Папа научил меня собирать простейшую электрическую цепь .

Элементы электрической цепи соединяются проводами и подключаются к источнику питания.

Самая простая электрическая цепь состоит из :

1) источника тока;

2) потребителя электроэнергии (лампа, электробытовые приборы ) ;

3) замыкающего и размыкающего устройства (выключатель, кнопка) ;

4) соединительных проводов;

Чертежи, на которых показано, как электрические приборы соединены в цепь, называются электрическими схемами .

На электрических схемах все элементы электрической цепи имеют условное обозначение.

Вывод : если батарейка является частью электрической цепи , то поток электронов течет от отрицательного полюса батарейки к положительному через все элементы цепи .

Вот как работают мои игрушки !

3. Как электричество попадает в наш дом

Современному человеку электричество необходимо , чтобы работали станки на заводах , чтобы ездили поезда, трамваи. А дома - чтобы работали различные приборы , которые помогают быстро выполнить домашнюю работу . Но откуда и как к нам в дом приходит электричество ?

И вот что я узнала (рис. 33) :

1. Электричество для нашего дома производится на электростанции (ТЭЦ-17) .

3. Потом электричество попадает в трансформатор, что бы стать пригодным

для домашних электроприборов . попадает в наши дома

4. С трансформатора электричество по проводам приходит к нам в дом.

Рис. 33. Как электричество

Я попросила родителей показать мне, откуда и как (рис. 34) .

Рис. 34. Как электричество приходит в наш дом

Для получения такого большого количества электроэнергии строят электростанции .

Ток на электростанции получают с помощью особого устройства – генератора (рис. 35) .

Рис. 35. Генератор

Чтобы привести в действие генератор тока, используют разные виды энергии.

Тепловые получают энергию от сгорания топлива (газа, дизельного топлива или угля) . Такая станция есть у нас в городе Ступино (например, ТЭЦ-17) (рис. 36) .

Рис. 36. ТЭЦ-17 г. Ступино

На гидроэлектростанции для вращения турбины генератора используют энергию воды. Такую можно увидеть в городе Шатура (рис. 37) .

Рис. 37. Шатурская гидроэлектростанция

На атомной электростанции используют энергию тепла, выделяемой при ядерной реакции (рис. 38) .

Рис. 38. Ростовская атомная электростанция

А ещё есть ветровые электростанции (рис. 39, солнечные (рис. 40) и многие другие.

Рис. 39. Ветровая электростанция

Рис. 40. Солнечная электростанция

Когда вы нажимаете на выключатель лампы или какого-нибудь прибора, то электрический ток , пришедший от генератора, начинает течь по проводам, и прибор начинает действовать, а лампочка - светиться. Точно так же, как в моей электро-схеме (рис. 41) .

Рис. 41. Электрическая цепь работы лампочки

Производство электроэнергии требует больших затрат, поэтому очень важно беречь ее, не тратить зря.

Подведем итоги!

Почему же электричество опасно ? И почему батарейка для меня безвредна, а ток в розетке так опасен. Вот что я узнала :

Ток - это движение заряженных частиц в одном направлении. Частицы «бегут» не ровно, а колеблются (рис. 42) .

Рис. 42. Электрический ток

«Колеблются» слабо – напряжение маленькое (например, в батарейке) . «Удар» слабый (рис. 43) .

Рис. 43. Электрический ток в батарейке

Сильные колебания – напряжение большое. «Удар» сильный. При прикосновении к проводнику палец чувствует удар и боль (рис. 44) .

Рис. 44. Электрический ток в розетке

В розетке – 220 вольт, удар током приводит к травмам, ожогам и смерти.

Вот почему ток в розетке так опасен!

В результате всех проделанных исследований я сделала выводы :

1. Электричество - это общее название ВСЕХ явлений, так или иначе связанных со свойствами электрических зарядов .

2. Ток - это направленное движение электрических зарядов под действием сил электрической природы . То есть просто частный случай электричества .

3. Электричество в наш дом попадает по электрической цепи с электростанций .

4. Чем выше колебание частиц при движении, тем выше напряжение тока в цепи и опаснее его удар .

Будем бережно относиться к электричеству , будем помнить о той опасности, которую оно несёт в себе.

Источники :

1. Леенсон И. А. Загадочные заряды и магниты. Занимательное электричество . Изд-во : ОлмаМедиаГрупп, 2014 г;

2. http://www.kindergenii.ru ;

3. http://detskiychas.ru ;

4. http://www.kostyor.ru ;

5. http://pochemuha.ru ;

Департамент образования города Москвы

Государственное автономное образовательное учреждение

высшего образования города Москвы

«Московский городской педагогический университет»

Институт математики, информатики и естественных наук

Кафедра безопасности жизнедеятельности и прикладных технологий

Электрический ток и его

воздействие на организм человека.

Руководитель работы:

заведующий кафедрой безопасности жизнедеятельности и прикладных технологий, доктор технических наук, профессор

Владимир Анатольевич

Работу выполнила:

Деулина Юлия

Студентка 1 курса

МГПУ ИМИиЕН ЕСБ-161

г. Москва

Актуальность

• Мы настолько привыкли к безопасности и надежности электроприборов, что, вставляя в розетку вилку от утюга или компьютера, не задумываемся о печальной статистике.
• Каждый год от поражения электрическим током в России гибнет до

30 тысяч человек

Новизна

В образовательных учреждениях не проводят профилактических мер со школьниками 5-7 классов по предотвращению электротравматизма

Цель

Профилактика и предотвращение детского травматизма от поражения электрическим током, обучение детей, учащейся молодежи и работников отрасли образования основам правил электробезопасности.

Проблема

Из-за незнания техники безопасности и правил обращения с электрическим током, у учащихся возрастает риск электротравматизма.

Гипотеза

Если школьники будут знать об опасности и видах поражения электрическим током, то меньше будет риск возникновения электротравм у детей.

Задачи

• причины электротравматизма
• действие электрического тока
• виды поражения электрическим током
• средства и способы защиты человека от поражения электрическим током
• действие электрического тока на организм человека
• меры первой помощи при поражении током
• Проинформировать как можно больше людей с профилактикой детского электротравматизма
• Проведение социологического опроса

Анкетирование

• Знаете ли Вы причины электротравматизма?
• Знаете ли Вы действие электрического тока?
• Знаете ли Вы виды поражения электрическим током?
• Знаете ли Вы средства и способы защиты человека от поражения электрическим током?
• Знаете ли Вы действие электрического тока на организм человека?
• Знаете ли Вы меры первой помощи при поражении током?

Выдержки из анкет

• Знаете ли Вы причины электротравматизма?

• Да, ударило током (Диана Ш.)
• Да, допустим если вы залезете в электробудку или неаккуратно пользоваться электриборами, то может шибануть током.(Милена Е.)

• Знаете ли Вы виды поражения электрическим током?

• Да, знаю. Докасание до проводов.(Юлия Г.)

• Знаете ли Вы средства и способы защиты человека от поражения электрическим током?

• Да, не сувать пальцы в разетку (Ксения С.)

• Знаете ли Вы меры первой помощи при поражении током?

• Да, облить водой и засыпать землей. (Максим К.)

На остальные вопросы, в большинстве своем, был ответ «нет»

Причины электротравматизма

социальные

организационные

технические

психофизиологические

Действие электрического тока

Термическое

Механическое

Электролитическое

Биологическое

Виды поражения электрическим током

Электрические травмы

Электрический удар

электрические ожоги

1 степень – без потери сознания

электрические знаки

2 степень – с потерей сознания

электрометаллизация кожи

3 степень – без поражения работы сердца

механические повреждения

4 степень – с поражением работы сердца и органов дыхания

электроофтальмия

Средства защиты от поражения электрическим током

общетехнические

специальные

индивидуальные

Защитное заземление

Изоляция

изолирующие штанги

изолирующие электроизмерительные клещи

Ограждения

Защитное зануление

Блокировка

Защитное отключение

указатели напряжения и фазировки

диэлектрическая экипировка

Плакаты и знаки безопасности

изолирующие накладки и подставки

переносные заземления

Выводы

Чем больше будет у детей информации о профилактике поражения электрическим током, тем меньше будет случаев детского электротравматизма

Интернет-ресурсы

• Профилактика детского электротравматизма Деулина Юл и я
• Картинка 1
• Картинка 2
• Электрический ток
• Средства защиты от поражения электротоком
• Воздействие электрического тока на человека
• Причины электротравматизма в ОУ

Коммунальное государственное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №62»

Ученик 1 «В» класса

Ларочкин Даниэль

«Электрический ток и его применение в электронике»

Направление: Научно-исследовательский проект

Секция: Физика и техника.

Руководитель:

Нефедова О.А. учитель начальных классов

Караганда 2017г

Оглавление

План исследования. Обоснование проекта 2

Введение. 3

Теоретическая часть:

Что такое электрический ток. Основные понятия. Полярность. 4

Применение электрического тока в электронике. 4

Техника безопасности при обращении с электрическим током.5-6

Практическая часть:

Описание электронного конструктора «Знаток». 7

Эксперимент 1. 8

Эксперимент 2. 8

Эксперимент 3. 9

Заключение. 10

Список использованной литературы. 11

Приложения. 12-14

План исследования:

Этапы работы

1. Выяснить, что такое электрический ток.

2. Собрать информацию о применении электрического тока.

3. Техника безопасности при работе с током

3. Практическая часть

1) Описание электронного конструктора «Знаток»

2)Эксперимент 1

3)Эксперимент 2

4)Эксперимент 3

Обоснование проекта.

Я выбрал именно эту тему, потому что мне интересно понять, какое значение имеет в жизни ток и насколько она важен.

Я хочу узнать о токе и узнать откуда она берется.

Я задумался, а как он появляется? Какую пользу или вред он приносит людям? Мне стало интересно. И я решил заняться его исследованием.

Введение.

В повседневной жизни мы часто сталкиваемся с таким понятием как «электричество». Что же такое электричество, всегда ли люди знали о нём?

Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Как, например, 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. В чём же заключается суть электричества? Суть электричества сводится к тому, что поток заряженных частиц движется по проводнику (проводник – это вещество, способное проводить электрический ток) в замкнутой цепи от источника тока к потребителю. Двигаясь, поток частиц выполняют определённую работу.

Это явление и называется « электрический ток ». И именно этому явлению я посвящаю свою первую научно-исследовательскую работу.

Целью данной работы является изучение действия электрического постоянного тока при изменении полярности источника питания.

На основе проведения различных экспериментов с электрической цепью в конце своей работы я сделаю выводы о работе электрического тока.

Теоретическая часть.

1.Что такое электрический ток. Основные понятия. Полярность.

В природе существует два вида электричества. Одно называется статическим. Оно покоится на одном месте. Иногда, например, слышно, как потрескивает синтетическая одежда, когда её снимаешь. Это и есть пример статического электричества.

Второй вид электричества называется электрический ток. Он умеет “бегать” по проводам. Этот вид электричества используется для освещения, обогрева наших домов и приводит к движению машин.

Так что же такое электрический ток?

Электрический ток – это направленный поток заряженных частиц. Существуют два вида электрического тока: переменный и постоянный. В качестве питания в основном используют постоянный ток. Электричество подобно воде в реке. Как вода в реке движется от одной точки к другой под действием силы притяжения, так и электрический ток движется от положительного вывода источника питания к отрицательному.

В моих экспериментах источником питания будут батарейки с двумя выводами (с двумя разными подсоединения на концах): + (положительным) и – (отрицательным). Это называется полярность. Во всех схемах, которые я буду собирать, необходимо правильно соблюдать полярность, иначе эксперимент не получится, или даже может сгореть какой-либо элемент схемы. Далее в практической части мы подробнее ознакомимся с влиянием полярности при сборке схем.

Применение электрического тока в электронике.

Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник. Ставим подогревать пищу в микроволновую печь. Пользуемся лифтом. Едем в трамвае, разговариваем по сотовому телефону. Трудимся на промышленных предприятиях, в банках и больницах, на полях и в мастерских, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.

Сейчас в домах и на предприятиях работают электромеханизмы, заменяя труд многих людей. Некоторые материалы, например металлы, пропускают через себя электричество. Они называются проводниками. Для подачи электричества из одного места в другое используют металлические провода.

Материалы, которые не пропускают электричество, такие как резина и пластики, называются изоляторами. Провода, пропускающие электричество, покрыты пластиком, чтобы защитить людей от удара током.

В то же время в современном мире нас повсюду окружает электроника. Это и современные автомобили, и компьютеры, и мобильные телефоны. Список примеров может быть бесконечным. Но каким бы сложным не было устройство, оно состоит из очень простых компонентов (как например, любое здание состоит из простых кирпичей).

Изучению таких «кирпичиков» и созданию из них более сложных схем и будет посвящена моя работа.

Техника безопасности при обращении с электрическим током.

И взрослым и детям следует помнить о том, что ток – невидим, а потому особенно коварен. Что не нужно делать взрослым и детям? Не дотрагивайтесь руками, не подходите близко к проводам. 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.

Электрический ток ничем не пахнет, не имеет цвета, не издает звуков и не осязается, поэтому предупредить человека о своем присутствии не может. О нем просто надо знать или быть предельно осторожным.

Для безопасной работы над сборкой схем необходимо соблюдать следующие основные правила:

Так как в цепи находится ток, то нужно крайне осторожно собирать электрическую цепь: соблюдать полярность, все выключатели должны быть разъедены в момент сборки, а руки не должны быть влажные.

Быть внимательным с вращающимся оборудованием (двигатель, пропеллер), входящим в электронный конструктор.

Основные правила техники безопасности при работе с определенными электрическими приборами непременно указаны производителем в инструкции, поэтому всегда необходимо внимательно читать их и следовать им на практике.

В своей работ е во время проведения экспериментов я также строго следовал инструкции, приложенной к комплекту электронного конструктора «Знаток».

Следует помнить, что большинство проблем в электрических цепях связано с неправильной сборкой. Поэтому следует всегда внимательно проверять правильность собранной схемы, в соответствии с инструкцией. Нельзя дотрагиваться и близко приближаться к вращающимся элементам электрической цепи (например, пропеллер) и нельзя допускать перегрева элементов электрической цепи. В целом, всегда следует помнить о том, что электричество опасно! Никогда нельзя играть с выключателем, штепселем или прибором, включенным в сеть, потому что человека может ударить током.

Практическая часть.

Описание электронного конструктора «Знаток»

Практическая часть моей исследовательской работы была проведена с использованием электронного конструктора “Знаток” и включает в себя 3 эксперимента.

Данный конструктор абсолютно безопасен и прост в обращении. Но следует соблюдать некоторые правила при работе с ним:

Соблюдать полярность. Некоторые элементы имеют в своей маркировке «+». При сборе схем следует обязательно обращать на это внимание.

При сборе схем следует надавливать пальцем не на середину детали, а по краям, то есть в точках крепления.

Для удобства пользования все детали используемого для опытов конструктора отличаются цветом, маркировкой, пронумерованы и легко узнаваемы. Сборка схем во время экспериментов будет осуществляться на монтажной плате при помощи «платяных» кнопок.

Описание деталей конструктора:

Монтажная плата – платформа для сборки на ней деталей. Для удобства монтажа на ней есть специальные выступы, на которые крепятся элементы.

Провода. Синие жесткие провода используются для соединения деталей. Они используются для подачи электричества и не влияют на характеристики цепи. Провода различаются по длине для того, чтобы было удобно располагать детали на монтажной плате.

Батареи. В данном конструкторе применяются батареи размера АА и аккумуляторы аналогичного размера.

Электродвигатель. Его ещё называют мотором. Он превращает электричество в механическое движение.

Выключатель. Он имеет два положения: замкнуто (ON ), когда ток течет через выключатель и разомкнуто (OFF ), когда выключатель разрывает цепь и ток не течёт.

Кнопка. Она пропускает ток, только когда на неё нажимают – как в дверном звонке.

Геркон. Это маленький стеклянный баллон, внутри которого расположены два разомкнутых металлических контакта. В таком состоянии геркон не проводит ток. Но если к нему поднести магнит, то контакты замкнуться (можно услышать лёгкий щелчок) и через них потечёт ток.

Краткое описание проведенных экспериментов на базе электронного конструктора «Знаток»:

Эксперимент 1. “Электрический фонарик” - Приложение 1. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи, выключатель и лампа с патроном.

Эксперимент 2. “Электрический вентилятор”- Приложение 2. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи, выключатель, электродвигатель и пропеллер.

Эксперимент 3. “Летающая тарелка” – Приложение 3. Основные элементы схемы: монтажная плата, провода, батареи (2 комплекта), геркон, магнит, электродвигатель и пропеллер.

При проведении каждого эксперимента было изучено воздействие постоянного тока на лампу (эксперимент 1), электродвигатель с пропеллером (эксперимент 2, 3) при изменении полярности их включения.

Пошаговое описание проведенных мною экспериментов и полученных в результате этого выводов приводится ниже.

Эксперимент 1. «Электрический фонарик» - смотри Приложение 1.

После сборки схемы я замкнул выключатель (включив кнопку ON ).

В результате лампочка погасла.

Затем я поменял местами лампу и выключатель.

После сборки схемы я снова замкнул выключатель (включив кнопку ON ).

В результате этого лампа загорелась.

При этом ничего не изменилось.

В результате я сделал вывод, что перемена полярности включения лампы не влияет на работу схемы.

Благодаря этому эксперименту, я смог понять, по какому принципу работают электрические фонарики.

Эксперимент 2. “Электрический вентилятор” – смотри Приложение 2.

Подготовка к эксперименту: Собрал схему электрической цепи, согласно инструкции приведенной в Руководстве пользователя, входящей в состав Электронного Конструктора «Знаток».

Установил на электродвигатель пропеллер.

Замкнул выключатель (ON).

Пропеллер начал вращаться.

Разомкнул выключатель (OFF).

Пропеллер остановился.

Замкнул выключатель (ON).

В результате электродвигатель начал вращаться в другую сторону.

Благодаря этому эксперименту, я смог понять, по какому принципу работают простейшие электрические вентиляторы.

Эксперимент 3. “Летающая тарелка” – смотри Приложение 3.

Подготовка к эксперименту: Собрал схему электрической цепи, согласно инструкции приведенной в Руководстве пользователя, входящей в состав Электронного Конструктора «Знаток».

Установил пропеллер.

Приложил магнит к геркону.

В результате электродвигатель начал вращаться.

Затем я подождал, пока пропеллер начал вращаться очень быстро.

Как только пропеллер начал вращаться очень быстро, я резко отодвинул магнит.

В результате пропеллер взлетел вверх. (Примечание: здесь нужно быть предельно осторожным, так как пропеллер взлетает очень быстро и высоко).

Затем я поменял местами положительный и отрицательный полюсы электродвигателя.

Снова приложил магнит к геркону.

Направление вращения электродвигателя изменилось. Он стал вращаться против часовой стрелки.

В результате пропеллер больше не мог взлететь вверх.

При выполнении данного эксперимента я сделал вывод, что после перемены местами полюсов электродвигателя, схема стала работать как вентилятор с меньшей частотой вращения пропеллера.

Заключение .

В результате проведения выше описанных экспериментов, были получены следующие выводы:

В эксперименте “Электрический фонарик” изменение полярности включения лампы никак не отразилось на работе схемы.

В эксперименте “Электрический вентилятор” изменение полярности включения электродвигателя с пропеллером повлияло на изменение направления его движения.

Из эксперимента “Летающая тарелка” я также узнал, что изменение полярности включения электродвигателя с пропеллером повлияло не только на изменение направления его движения, но и также на скорость вращения. В первом случае (Рисунок 5) при включении схемы и его резкого отключения пропеллер взлетал с электродвигателя подобно “летающей тарелки”. При изменении же полярности в этой схеме частоты вращения пропеллеру не хватило, чтоб ему взлететь (Рисунок 6).

Подведем итог: изменение полярности в цепях электрического тока может повлиять на изменение направления и частоты вращения электродвигателя с пропеллером, но никак не влияет на работу лампочки.

Список использованной литературы:

Детская энциклопедия «РОСМЭН», Джейн Эллиотт и Колин Кинг. Перевод с английского Е.П. Коржева. ЗАО «Росмэн-Пресс», 2005.

Большая энциклопедия школьника. Джулия Брюс, Стив Паркер, Николас Харрис, Эмма Хелброу. Перевод с английского Е.А.Дорониной, О.Ю.Пановой. ООО Издательство «Эксмо», 2015.

Детский час. Рассказ об электричестве детям:

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Эксперимент 1. «Электрический фонарик»

Рисунок 1. Фото до изменения полярности.

Рисунок 2. Фото после изменения полярности.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Эксперимент 2. “Электрический вентилятор”

Рисунок 3. Фото до изменения полярности.

Рисунок 4. Фото после изменения полярности.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Эксперимент 3. “Летающая тарелка”

Рисунок 5. Фото до изменения полярности.
-

Рисунок 6. Фото после изменения полярности.

В данном списке тем собраны наиболее интересные темы исследовательских работ по физике на изучение и исследование электрического тока , статического электричества, солнечной и ветровой энергетики, свойств полупроводников, гальванических элементов, электроламп и т.п.

Рассмотрим ниже темы проектов по физике на электричество и постараемся выбрать наиболее интересную для исследования тему. Так, выбор может основываться на увлечениях ребенка, тяге к определённой области знаний физики и по личным рекомендациям учителя (руководителя).

Представленные темы исследовательских работ и проектов на электричество рекомендуются учащимся, увлекающимся изучением данного раздела физики, исследованиями в области получения, использования и применения электрического тока.

Темы исследовательских проектов по физике на электричество

Источники тока

Солнечные батареи.
Сравнение характеристик бытовых люминесцентных ламп и ламп накаливания.
Статическое электричество
Статическое электричество в нашей жизни
Термоэлектрические источники тока для освоения планет
Транзисторный преобразователь напряжения
Трёхфазная система
Умный светильник
Шаровая молния: миф или реальность?
Электризация тел трением
Электрический сигнализатор уровня жидкости
Электрический ток в полупроводниках
Электрическое поле. Спектры электрических полей
Электричество в живой природе
Электричество в жизни растений
Электродвигатель постоянного тока
Электролиз и его применение в промышленности.
Электромагнетизм. Явление самоиндукции
Электромагнитная двигательная система
Электромагнитное поле и здоровье человека.
Электромагнитные волны в нашей жизни.
Электромагнитные явления
Электромагнитный СМОГ
Электропроводность веществ.
Электроскоп
Электростанции. Какую электростанцию выбрать для родного поселка?
Электростатика
Электроэнергетика
Энергосберегающие лампы в жизни человека.
Энергосберегающие лампы и их практическое применение.
Энергосбережение в быту
Энергосбережение для всех и каждого.

На протяжении многих веков люди не подозревали о существовании электричества. А молния воспринималась как проявление необъяснимых божественных сил. Как же удавалось людям, живущим в окружении электрических и магнитных полей, совершенно их не замечать?
Замечали, конечно, замечали, но не находили объяснения. Меня эта тема впервые заинтересовала на уроке окружающего мира, когда учитель рассказывал, как электричество приходит к нам в дом? А дома? Встречаемся мы с электричеством? Нет, не тем, что приходит по проводам с электростанций? Мне стало интересно, а как объяснить явления, которые наблюдают многие люди, причесываясь перед зеркалом, когда волосы притягиваются к расчёске. А когда снимаешь свитер в темноте, можно наблюдать, как между человеком и свитером проскакивают искры, и слышится тихий треск. А сверкающая молния?
Оказалось причина этих явлений - электричество. А можно ли самой, опытным путем, «добывать» электричество? Что это такое?

Цель проекта: выяснить, что такое электричество, электрический ток, электрическое напряжение, когда оно возникает.

Объектом исследования является процесс появления электричества.

Предметом исследования является технология получения электричества в домашних условиях на основе опытов, наблюдений, сравнений и обобщений.

Мы выдвигаем следующую гипотезу : что электричество является составной частью природы, окружающего мира.

Задачи исследования.
1. Изучить и проанализировать литературу по данному вопросу;
2. Провести опыты, доказывающие существование электричества.
3. Сформулировать ответы на поставленные в начале вопросы.

Методы исследования:
Теоретический (анализ литературы)
эксперимент

Этапы исследования:
Провести эксперименты с телами из разных веществ (стекло, пластмасса, дерево) и легкими предметами (бумажные кусочки произвольной формы).
Провести опыты со «спрутом» и «трусишкой», объясняющие существование двух видов электрических зарядов.
Механизм работы разных видов электрического тока проверить на опытах с полиэтиленом и тетрадным листом.
Провести опыт с электрической цепью, объясняющий, как и где живёт электричество, почему горит электрическая лампочка
Экспериментально доказать, что электричество существует в природе.

Практическая значимость работы определяется возможностью использования материалов при проведение опытов на уроках окружающего мира, во внеурочной деятельности учащихся.

История изучения электричества
Электричество было известно людям с самых давних времен.
Знания о таком явлении как электричество были у людей уже много тысяч лет назад. Ведь ещё древний человек заметил удивительное свойство натертой янтарём шерсти притягивать нитки, пыль и другие мелкие предметы.
Мы узнали, что древние греки очень любили украшения и мелкие поделки из янтаря. Этот камень они называли за его цвет и блеск «ЭЛЕКТРОН», что значит «солнечный камень». О том, что янтарь мог электризоваться знали давно. Впервые исследованием этого явления занялся знаменитый философ древности ФАЛЕС МИЛЕТСКИЙ. Об этом есть даже легенда.
«Дочь Фалеса пряла шерсть янтарным веретеном. Как-то, уронив его в воду, девушка стала обтирать его краем своего шерстяного хитона и заметила, что к веретену пристало несколько шерстинок. Думая, что они прилипли, она принялась вытирать его ещё сильнее. И что же? Шерстинок налипало тем больше, чем сильнее натиралось веретено. Девушка обратилась за разъяснением к отцу. Фалес понял, что причина в веществе, из которого сделано веретено. В следующий раз он накупил различных янтарных изделий и убедился, что все они, будучи натёрты шерстяной материей, притягивают лёгкие предметы, как магнит притягивает железо».
Гораздо позже данное свойство было замечено и за другими веществами, такими как сера, сургуч и стекло. И по причине того, что «янтарь» по-гречески звучал как «электрон», эти свойства начали называться электрическими.
Первые шаги к пониманию природы электричества были сделаны в середине XVIII века, когда французский физик Кулон открыл закон о взаимодействии электрических зарядов.
Упорядоченное движение свободных электрически заряженных частиц называется электрическим током.
В конце XVIII века итальянский физик Алессандро Вольта создал первый источник тока и дал физикам возможность проводить опыты с электрическим током.
Правда, практически измерять электричество человек научился только в начале 19 века. Потом понадобилось еще 70 лет до того момента, когда в 1872 году русский ученый А.Н. Лодыгин изобрел первую в мире электрическую лампочку накаливания.

Что такое электричество
Электричество - это одна из форм энергии. Оно вырабатывается, например, в батарейках, но главный его источник - электростанции, откуда оно поступает в наши дома по толстым проводам, или кабелям. Попробуй представить себе, как течет вода в реке. Точно так же движется по проводам электричество. Вот почему электричество называется электрическим током. Электричество, которое никуда не движется, называется статическим.
Вспышка молнии - это мгновенный разряд статического электричества, скопившегося в грозовых тучах. В таких случаях электричество движется по воздуху от тучи к туче или от тучи - вниз, к земле.
Возьми пластмассовую расческу и несколько раз быстро и энергично проведи ею по волосам. Теперь поднеси расческу к кусочкам бумаги, и ты увидишь, что она притянет их, как магнит. Когда ты причесываешься, в расческе накапливается статическое электричество. Предмет, заряженный статическим электричеством, может притягивать другие предметы.
Электрически ток движется по проводам только в том случае, если они соединены в замкнутое кольцо - электрическую цепь. Возьмем, например, фонарик: провода, соединяющие батарейку, лампочку и выключатель, образуют замкнутую цепь. Электрическая цепь на расположенном выше рисунке действует по тому же принципу. Пока по цепи идет ток, лампочка горит. Если цепь разомкнуть - скажем, отсоединить провод от батарейки, - лампочка погаснет.
Материалы, которые пропускают электрический ток, называются проводниками. Из таких материалов - в частности, из меди, которая хорошо проводит электричество, - делают электрические провода. Провод под током представляет опасность для человека (наше тело - тоже проводник!), поэтому провода покрывают пластмассовой оплеткой. Пластмасса - это изолятор, то есть материал, который не пропускает ток.

ВНИМАНИЕ! Электричество опасно для жизни. С электроприборами и розетками следует обращаться очень осторожно.

Как узнать, какие материалы являются проводниками, а какие изоляторами? Проведем один несложный опыт. Все, что тебе для этого понадобится, показано на рисунке выше. Сначала соберём электрическую цепь.
Отсоединим один из проводов. В результате цепь разомкнется и лампочка погаснет. Теперь возьмём скрепку и положим ее так, чтобы восстановить цепь. Загорелась лампочка или нет?
Попробуем положить вместо скрепки что-нибудь другое, например вилку или ластик. Если лампочка загорится, значит, это проводник, если не загорится - изолятор.
Электричество вырабатывается на электростанциях. Оттуда оно поступает в города и села по линиям электропередачи - проводам, которые натянуты на высоких мачтах. Непосредственно в дома электричество поступает по проводам, проложенным под землей.
Выяснилось, что электричество возникает, когда при трении веществ происходит разделение зарядов на два вида — положительные и отрицательные. Одноименные (одинаковые) заряды отталкиваются, разноимённые (противоположные) —притягиваются.
Двигаясь по металлической проволоке — проводнику — заряды создают электрический ток.
Ток бежит по проводам, Свет несет в квартиру нам. Чтоб работали приборы, Холодильник, мониторы. Кофемолки, пылесос, Ток энергию принес.
Вывод: Учёные установили, что электричество - это поток мельчайших заряженных частиц - электронов.
Поток заряженных частиц в одном направлении учёные назвали электрическим током.

Источники тока или откуда берется электричество
Первый химический источник тока был создан итальянским ученым Алессандро Вольта приблизительно в 1800 году. Первая электрическая батарея (рисунок) Батарея Вольта, или Вольтов столб, была составлена из медных и цинковых кружков,
Сейчас 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.

Где живет электричество
Электрические явления были непонятны и опасны для жизни, они вселяли страх. Но постепенно опыт накапливался, и люди начали понимать некоторые из них, научились создавать и использовать электричество в своих нуждах.
Мы знаешь, где оно живет: в проводах, подвешенных на высоких мачтах, в комнатной электропроводке и еще в батарейке карманного фонаря. Но все это электричество домашнее, ручное. Человек его изловил и заставил работать. Оно потрескивает в никелированном теле электроутюга. Сияет в лампочке. Гудит в электродвигателях. Весело распевает в радиоприемниках. Да мало ли что еще может делать электричество.
Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов и телеграфа, осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе которых лежит возможность использования электрического тока.
Возможности электричества поражали: передача энергии и разнообразных электрических сигналов на большие расстояния, превращение электрической энергии в механическую, тепловую, световую …
Ну, а есть ли на свете электричество дикое, неприрученное? Такое, которое живет само по себе? Да, есть. Оно вспыхивает ослепительным зигзагом в грозовых тучах. Оно светится на мачтах кораблей в душные тропические ночи. Но оно есть не только в облаках, и не только под тропиками. Тихое, незаметное, оно живет всюду. Даже у тебя в комнате. Ты часто держишь его в руках и сам об этом не знаешь. Но его можно обнаружить.