Научно-исследовательский проект "Его величество - электричество" - Eстествознание - Детские исследовательские проекты - Обучение и развитие - ПочемуЧка

Цель:
Узнать больше об электричестве и его роли в жизни человека.

Задачи:
Изучить информацию об электричестве.
Получить знания о пользе электричества.
Познакомиться со статическим (безопасным) электричеством.
Освоить технику безопасности при обращении с электроприборами.
Исследовать электричество с помощью опытов.
Изобрести собственный электрический прибор.

Гипотеза:
Я предположил, что:
1. Электричество очень полезно;
2. Неправильное обращение с электроприборами может быть опасным;
3. Можно самим изобрести электрический прибор.

Актуальность работы заключается в том, что 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.

Методы исследования:
1. Изучение специальной литературы.
2. Просмотр видеороликов.
3. Наблюдение.
4. Эксперимент.
5. Опыт.
6. Анализ полученных данных.
7. Обобщение.
Что такое электричество?

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? Это происходило потому, что свободное электричество в природе встречается очень редко. Древние греки заметили, что если потереть кусочек янтаря шерстью, он будет обладать способностью притягивать легкие предметы. Янтарь по-гречески называется электроном, и поэтому вещества, приведенные в данное состояние, стали называть наэлектризованными. Почему возникает это явление, греки объяснить не могли.
Первые шаги к пониманию природы электричества были сделаны в середине XVIII века, когда французский физик Кулон открыл закон о взаимодействии электрических зарядов. Электрический заряд возникает при избытке или недостатке электрически заряженных частиц. Любое тело, заряженное отрицательно, например дождевое облако, расческа, стеклянная палочка, испытывает недостаток протонов, так как в нем преобладают электроны. И наоборот, тела, заряженные положительно, содержат избыток протонов. Когда общее количество протонов и электронов одинаково, то тело не имеет электрического заряда.
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.
Получают электричество на теплоэлектростанцях, атомных электростанциях, гидроэлектростанциях. Оно может возникать из солнечной энергии, падающей воды, специальных устройств - генераторов, либо получаться при возникновении какой-либо химической реакции. В целях хранения изобрели аккумуляторы и электрические батареи.
Силу электрического тока можно измерить. Единица измерения силы тока — Ампер, получила своё название в честь французского ученого, который первым исследовал свойства тока. Имя ученого-физика – Андре Ампер.

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 знаем, 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 нас в комнате. Мы часто держим его в руках и сами об этом не знаем. Но его можно обнаружить.

Статическое электричество. Его вред и польза.
Статическое электричество — одно из интереснейших явлений природы. Действие статического электричества основано на том, что все предметы имеют положительный электрический заряд и отрицательный. Положительно и отрицательно заряженные объекты притягиваются друг к другу, как магнит, – поскольку один из них желает сбросить лишние электроны, а другой, наоборот, получить их. Статическое электричество может возникнуть от ходьбы по шерстяному ковру, при надевании свитера, расчесывании волос, контакте с полиэтиленом или пенопластом. Статическое электричество относительно безопасно для человека. Когда статическое электричество становится достаточно мощным, электроны перескакивают с одного предмета на другой в таком количестве, что это порождает видимую электрическую искру (электрический разряд).
А если одним из объектов, между которыми перескакивают электроны, являетесь вы, то вы почувствуете легкий «удар».
Молния, между прочим, представляет собой гигантскую электрическую искру, электрический разряд в результате накапливания статического электричества в туче во время грозы. Естественно, сила таких зарядов очень высока и молнии смертельно опасны для человека.
При правильном использовании статическое электричество может приносить немало пользы. Чтобы очистить воздух от пыли, сажи, кислотных и щелочных паров, прибегают к электростатическим фильтрам. Рыба будет коптиться быстрее, если ее поместить в специальную электрокамеру, где конвейер с продуктом заряжен положительно, а электроды - отрицательно. Работа ксероксов и лазерных принтеров также основана на действии статического электричества: положительные заряды образуют на барабане изображение оригинала и притягивают частицы краски, создавая картину. Затем порошок переносится на лист заряженной бумаги, где горячие валики укатывают ее в бумагу.

Опыты со статическим электричеством
Наглядно феномен статического электричества можно объяснить на основе опытов.
А как вы думаете, в шарике есть электричество? А я вам сейчас докажу, что в воздушном шарике живёт безопасное электричество.

1. «Бабочка»
Для этого нам понадобится квадратный лист папиросной бумаги размером 10х10 см. На нем необходимо нарисовать бабочку и аккуратно вырезать. Далее тело бабочки нужно приклеить к плотному картону. Зарядив воздушный шар, можно заставить двигаться крылья. Для этого производят трение шарика о волосы или шерстяной шарф. Шарик приобретет заряд. Поднося шарик к крыльям, избыточный заряд шарика будет притягивать к себе крылья. Убирая шарик далеко от крыльев, они снова будут опускаться. Многократным повтором таких движений можно имитировать полет бабочки.
Вывод: при трении шарик приобретает электрический заряд. А избыточный заряд шарика притягивает к себе крылья бабочки.

2. «Волосы дыбом»
Воздушный шар трем о шерстяной шарф, дотрагиваемся до волос. Волосы «оживают», становятся «дыбом».
Вывод: волосы «оживают» под действием статического электричества, возникающего из-за трения расчески с шерстью.
«Золушка»
Высыплем на тарелку перец и соль и тщательно их перемешаем. Потрем шарик о шерстяной шарф, затем поднесем его к смеси соли и перца. Перец прилипнет к шарику, а соль останется на столе. Это еще один пример действия статического электричества. Когда мы потерли шарик шерстяной тканью, он приобрел отрицательный заряд. Потом мы поднесли шарик к смеси перца с солью, перец начал притягиваться к нему. Это произошло потому, что электроны в перечных пылинках стремились переместиться как можно дальше от шарика. Следовательно, часть перчинок, ближайшая к шарику, приобрела положительный заряд и притянулась отрицательным зарядом шарика. Перец прилип к шарику. Соль не притягивается к шарику, так как в этом веществе электроны перемещаются плохо. Когда мы подносим к соли заряженный шарик, ее электроны все равно остаются на своих местах.
Вывод: соль со стороны шарика не приобретает заряда, она остается незаряженной или нейтральной. Поэтому соль не прилипает к отрицательно заряженному шарику.
В результате контакта не во всех предметах возможно разделение статических электрических разрядов.

Проводники электричества
Вещества, по которым передаются электрические заряды, называют проводниками электричества.
Хорошие проводники электричества — металлы, почва, растворы солей, кислот или щелочей в воде, графит. Тело человека также проводит электричество.
Из металлов лучшие проводники электричества серебро, медь и алюминий, поэтому провода электрической сети чаще всего делают из меди или алюминия.
Вещества, по которым заряды не передаются, называют непроводниками (или изоляторами). К хорошим изоляторам относятся камень янтарь, фарфор, резина, различные пластмассы, шелк, шерсть, керосин, масла. Изоляторы (например, резиновую оболочку кабеля) применяют для изоляции проводов, по которым течет ток, от внешних предметов.
Используя набор "Юный физик" мы собрали простую электрическую цепь, которая состоит из батарейки, проводов и лампочки. При помощи них мы наглядно убедились, какие предметы проводят электрический ток, а какие нет. Для эксперимента мы взяли: резиновый воздушный шарик, пластмассовую ложку, кусок древесины, кусок шерстяной ткани, металлическую монетку и питьевую воду. При контакте одного конца провода к воздушному шарику, пластмассовой ложке, куску древесины, куску шерстяной ткани лампочка не загоралась, так как эти предметы не проводят электрический ток, а при контакте с металлической монеткой - лампочка загорелась. Это говорит, что металл проводит электрический ток.
То же самое мы проделали с водой: опустили провода в чистую воду, лампочка не зажглась. Добавили в воду соль, тщательно перемешали. Цепь замыкается, лампочка горит. Значит, чистая вода не проводит ток, а неочищенная является проводником электричества.

Изготовление электрического прибора
Мы с братом тоже изобрели электрический прибор, который называется "Сигнализатор затопления". Сигнализатор состоит из корпуса, динамика, батарейки и двух проводов. В самом начале мы соединили все элементы. Электронная часть находится в коробе, в который вмонтировали динамик. Провода, которые будут контактировать с водой оголили, чтобы они могли проводить электрический ток. Всю эту конструкцию помещаем в контейнер.
Вода является проводником для электрического тока. На этом основан принцип действия нашего сигнализатора. Поэтому когда мы наливаем в наш прибор воду, она попадает на два провода из устройства, происходит замыкание электрической цепи, и прибор издает звуковой сигнал.
Основное назначение сигнализатора - предупреждение о затоплении помещения. Такой прибор можно установить на полу на кухне или в ванной. В случае протечки мы сразу же об этом узнаем.
А также дополнительным свойством сигнализатора является проверка чистоты дистиллированной воды. Проверка основывается на том, что дистиллированная вода не пропускает электрический ток. Значит, если контакты опустить в ёмкость с дистиллированной водой, электрический ток не пойдёт по проводам, и сигнализатор не пропищит. Мы получили датчик чистоты дистиллированной воды.

Техника безопасности при обращении с электроприборами
Бытовые электроприборы облегчают труд женщин, сокращают время на выполнение домашних работ. При обращении с ними нужно строго выполнять правила безопасности. Нарушение этих правил может стать причиной несчастных случаев
1. Соблюдайте порядок включения электроприборов в сеть - шнур сначала подключайте к прибору, а затем к сети. Например, если вы ставите на зарядку мобильный телефон, то сначала подключите шнур к телефону, а затем вставляйте шнур в розетку. Отключение прибора произведите в обратном порядке.
2. Не вставляйте вилку в штепсельную розетку мокрыми руками.
3. Не пользуйтесь электроутюгом, плиткой, чайником, паяльником без специальных несгораемых подставок.
4. Опасно использовать электроприбор с поврежденной изоляцией шнура.
Если вы увидели оголенный провод, неисправный выключатель, розетку - сразу сообщите об этом взрослым.
5. Не прикасайтесь к нагреваемой воде и сосуду (если он металлический) при включенном в сеть нагревателе.
6. Не оставляйте без присмотра электронагревательные приборы, включенные в сеть.
8. Никогда не тяните за электрический провод руками.
9. Нельзя защемлять электрические провода дверями, оконными рамами. Нужно следить за тем, чтобы провода сильно не перекручивались, не соприкасались с батареями отопления, трубами водопровода, с телефонными проводами.
10. Приборы, в которых кипятят воду (электрочайники), нельзя включать в сеть пустыми. Их нужно наполнить водой не меньше чем на одну треть. Когда наливают воду в электрический чайник, они должны быть обязательно выключены.
Включать и выключать любой электробытовой прибор нужно одной рукой, не касаясь при этом водопроводных, газовых и отопительных труб.

Без электричества представить нашу современную жизнь практически невозможно. Электричество – это наш друг. Оно помогает нам во всём. Утром мы включаем свет, электрический чайник, ставим подогревать пищу в микроволновую печь, пользуемся лифтом, трудимся на предприятиях, в банках и больницах, учимся в школе, где тепло и светло. И везде «работает» электричество.
Как и многое в нашей жизни, электричество, имеет не только положительную, но и отрицательную сторону. Электрический ток, как волшебника-невидимку, нельзя рассмотреть, учуять его по запаху. Определить наличие или отсутствие тока можно только, используя приборы, измерительную аппаратуру.
Бережно относится к электричеству, экономить его нужно для того, чтобы уменьшить вредное воздействие на окружающую среду. Теплоэлектростанции используют уголь, газ или нефть, то есть невозобновляемые запасы полезных ископаемых, и выбрасывают углекислый газ в атмосферу. В случае с атомной электростанцией проблема заключается в тех радиоактивных отходах, которые еще не научились перерабатывать так, чтобы сделать их абсолютно безопасными для окружающей среды. Даже гидроэлектростанции, которые получают электричество за счет энергии падающей воды, вредят экологии: их строительство приводит к затоплению ценных сельскохозяйственных земель. Если каждый из нас будет экономить электроэнергию, внедряя энергосберегающие технологии или вовремя выключая свет, значительно снизится необходимая мощность электрических станций.

Таким образом, я:
Узнал больше об электричестве, о его роли в жизни человека.
Познакомился со статическим ( безопасным) электричеством.
Закрепил знания о технике безопасности при обращении с электроприборами.
Изобрёл собственный электрический прибор – сигнализатор затопления
Мне понравилось проводить опыты, эксперименты с электричеством, искать ответы на вопросы.
Оказывается, рядом с нами столько неизвестных нам явлений! Мы многое не знаем и не можем пока объяснить. Но думаем, что продолжим наши исследования по теме «Электричество» и, возможно, изобретём ещё один важный для человека электрический прибор!