Проектная работа "Статическое электричество"

ВВЕДЕНИЕ

Современная жизнь немыслима без радио и телевидения, телефонов, компьютеров, всевозможных осветительных и нагревательных приборов, машин и устройств, в основе  которых,  лежит возможность использования электричества.  А  всего 200 лет назад об электричестве  было известно совсем немного. Я узнал, что наука об электричестве началась с изучения статического электричества. Мне стало интересно, что такое  статическое электричество и захотелось самому проделать некоторые опыты с электричеством. Так возникла цель работы:

 узнать, что такое статическое электричество, опытным путем проверить его свойства.

Для этого было необходимо решить следующие задачи:

1. Изучить литературу о статическом электричестве

2 Подобрать и провести необходимые опыты , создать условную модель электроскопа

3. Выяснить, как в современном  мире применяются знания о статическом электричестве

При работе я использовал следующие методы:

-анализ научно-познавательной литературы

-наблюдение

-поиск информации в интернете

-проведение опытов

 -конструирование

-фотографирование-иллюстрирование

Из истории электричества

   Первые важные открытия и изобретения в области электричества были сделаны в  XVII- XVIII веках.  Но впервые интерес к электричеству люди проявили еще в VI-VII в.в. до н. э.  Так философ Фалес из Милета  заметил, что если янтарь потереть шерстью или мехом, то он начнет притягивать к себе соринки и ниточки. Я проделал подобный опыт. Действительно, если янтарь натереть шерстью, к нему притягиваются мелкие частички. Почему это происходит?  В те далекие времена правильного объяснения этого явления  не было. Через много веков, в 1600г., врач английской королевы Елизаветы, Вильям Гильберт написал первую научную работу об электричестве и об электризации трением. Он обнаружил, что вместо янтаря можно взять алмаз, сапфир, стекло и другие материалы, которые подобно янтарю будут притягивать к себе легкие частички. Эти вещества он назвал электрическими (от греческого слова «электрон», так греки называли янтарь). Поэтому впоследствии про тела, которые после натирания приобретают свойство притягивать к себе другие тела, стали говорить, что они наэлектризованы. Но еще несколько столетий ученые пытались узнать, почему предметы электризуются и как это происходит, пока не открыли тайны этого загадочного явления внутри атома.

Экспериментальная часть

 Всем известно такое явление: если снимать одежду из синтетики, будет слышно легкое потрескивание, а в темноте можно даже увидеть слабые искорки, к тому же к синтетической одежде легко пристают  ниточки, шерстинки и другие мелкие частички. Все эти примеры относятся к явлению, называемому статическим электричеством.

Статическое электричество - это явление, связанное с появлением в теле неподвижных электрических зарядов.

        Доказано, что статическое электричество возникает вследствие трения. Я             убедился в этом, на примере опыта

 Опыт 1. 

   Материалы:  

 - Стеклянная палочка

 - Полиэтиленовый пакет

 - Мелкие кусочки бумаги

Ход работы

1.Возьму палочку из стекла и поднесу ее к мелким легким частичкам бумаги. Ничего не происходит. Значит в обычном состоянии стекло электрически нейтрально.

2.Затем стеклянную палочку буду натирать полиэтиленовым пакетом. Частички бумаги тут же притянутся к ней. Это означает, что палочка наэлектризовалась.  

Вывод:  электризация происходит вследствие трения.   

       Но как это происходит? Ответ обнаруживается в строении вещества.  Все вещества в природе состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. Атомы, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц: «+» заряженных протонов, находящихся в центре атома и электронов, которые заряжены «-» и располагаются дальше от центра. Положительный и отрицательный заряды в атоме равны по величине, и в целом атом электрически нейтрален. Когда мы трем друг о друга два предмета, один из них захватывает отдельные электроны с поверхности другого и получает отрицательный заряд. Предмет, лишившийся части отрицательных частиц становится положительно заряженным. Значит, все тела электризуются либо отрицательно, либо положительно.  Было предложено считать заряд наэлектризованной палочки из пластмассы (эбонита) отрицательным, а заряд стеклянной палочки положительным. Известно, что одноименные заряды отталкиваются, а разноименные притягиваются. Достоверность этого закона я смог проверить в ходе опыта.

Опыт 2.   

  Материалы:

- Приспособление в виде стойки

 - Шарики из фольги

 - Стеклянная палочка

 - Полиэтиленовый пакет

 - Эбонитовая палочка

 - Шерстяная ткань

Ход работы

1. Потру стеклянную палочку о полиэтилен и поднесу ее к шарику.

2. То же самое делаю с эбонитовой  палочкой, потертой о шерсть.

Я увидел, что шарик  притягивается к  наэлектризованной палочке.  

3.Затем размещаю на стойке  два близко расположенных кусочка фольги и прикасаюсь эбонитовой палочкой к обоим кусочкам. Они  оттолкнутся.

4. Касаюсь стеклянной палочкой  обоих кусочков. Они  оттолкнутся

5.Теперь прикоснусь к одному кусочку фольги стеклянной палочкой, а к другому эбонитовой. Они притянутся друг к другу.

1.Вывод: Электричество способно притягивать и отталкивать, одинаковые заряды отталкиваются, а разные притягиваются друг к другу.

При проведении опытов я заметил, что электризация предмета быстро прекращается. Отчего же это зависит? Причины этого в том, что лишние электроны, присоединенные к атому, либо рассеиваются в воздухе, либо уходят в другие тела. Такие тела, хорошо проводящие электричество, назвали проводниками. Таким образом, все вещества делятся на проводники и диэлектрики. Убедиться в этом можно на опыте.

Опыт 3. Материалы:

    - Эбонитовая палочка

 - Пластмассовая шариковая ручка

 - Карандаш деревянный

                - Стирательная резинка

 - Металлическая ложка

- Мелкие частички бумаги

Ход  работы

1.На стойке  я подвесил на нити шариковую ручку, деревянный карандаш, кусочек резины. На столе разложил мелкие частички бумаги. 2.Заряженной палочкой коснулся  верхней части ручки, карандаша и резины. Ничего не происходит.

3.На стойке подвесил металлическую ложку. Когда прикоснулся к верхней части ложки, клочки бумаги на столе зашевелились и запрыгали. Значит заряд с верней части ложки распространился по всей ложке.

Вывод: Металл хорошо проводит электричество, а резина, дерево и пластмасса  его не проводят.

Теперь я понял, почему провода делают из металлов, а чтобы заряд не «ушел» куда не следует,  их одевают в оболочку из резины или пластмассы.

Итак, все вещества в природе делятся на проводники и непроводники, кроме того, существует два вида электрических зарядов, одноименные отталкиваются, а разноименные притягиваются. Узнать является  какое-то тело проводником или диэлектриком, имеет  ли оно электрический заряд, его величину и знак можно с помощью особого прибора – электроскопа. Мне удалось сконструировать примитивную модель электроскопа.  (Внешний вид модели см. приложение) Я проделал несколько опытов с электроскопом.

Опыт 4.

Материалы:

- Эбонитовая палочка

- Шерстяная ткань

- Стеклянная палочка

 - Полиэтиленовый пакет

-Деревянная линейка

-Пластмассовая линейка

Опыт 4.1.

Ход работы

1.  Я касаюсь электроскопа заряженной эбонитовой палочкой. Листочки моментально расходятся, как бы отталкивая друг друга. Это происходит оттого, что они получили одноименный отрицательный заряд, перешедший от эбонитовой палочки.

2. Задеваю металлическую проволоку рукой. Листочки спадают. Заряд переходит в руку.

3. Прикасаюсь к проволоке деревянной линейкой, натертой шерстью. Ничего не происходит.

Вывод:  С помощью электроскопа я увидел, что тело человека хорошо проводит электричество, а дерево  не электризуется и является диэлектриком.

Опыт 4.2.

Ход работы

1.Возьму пластмассовую линейку, потертую о шерсть и прикоснусь к электроскопу. Листочки расходятся.

2.Теперь касаюсь электроскопа заряженной эбонитовой палочкой. Расхождение увеличилось. Это хорошо видно по нашей условной шкале. Значит заряд пластмассовой линейки такой же, как заряд эбонитовой палочки. Чем сильнее электрический заряд, тем больше расходятся листочки.

Вывод: С помощью электроскопа можно определить заряд тела, если известен заряд другого тела.

Опыт 4.3.

Ход работы

1. Касаюсь электроскопа заряженной стеклянной палочкой. Листочки расходятся.

2. Подношу к электроскопу заряженную эбонитовую палочку. Листочки моментально спадают.

 Вывод: тело, заряд которого известен, можно разрядить телом, заряженным противоположно.

        Применение знаний о статическом электричестве.

Статическое электричество – это явление, которое часто встречается в природе, быту и технике. Наиболее яркий пример статического электричества знают все. Это молния. Во время грозы облака трутся о воздух и заряжаются отрицательно. Они притягивают к себе противоположный заряд, который скапливается на почве, на деревьях, на домах. Когда заряд облака становится слишком большим, происходит электрический разряд – молния, то есть резкое и очень сильное перемещение электрических зарядов от облака на землю. Молния видна, как яркая вспышка света. Она может быть очень опасна. Первый молниеотвод (громоотвод) изобрел Бенджамен Франклин в 1752г. Он понял, что молния – это огромный разряд энергии и заостренный металлический прут может притянуть этот разряд к себе. Современные громоотводы имеют заземленный провод. По  нему электрические заряды уходят в землю.

Человек научился применять  знания о статическом электричестве и в других областях своей жизни и деятельности. Вот несколько примеров. При трении о воздух электризуется самолет. Поэтому после посадки к самолету сразу не подается металлический трап; может возникнуть разряд, который вызовет пожар. Сначала самолет разряжают: опускают на землю металлический трос, соединенный с обшивкой самолета и разряд уходит в землю. Так же происходит электризация шин о сухую дорогу.  Поэтому, не для красоты, сзади машин-цистерн, перевозящих горючие вещества, подвешивают металлические цепи. Опасно так же статическое электричество в производственных помещениях, где есть пары или пыль горючих веществ. Известны случаи, когда в таких помещениях  разряды статического электричества приводили к взрывам и пожарам. Много неприятностей доставляет статическое электричество в быту. На одежду, особенно синтетическую, налипают соринки, разряды статического электричества вредны для здоровья и могут вывести из строя бытовую технику, например, компьютер.  Знания о природе статического электричества позволили изобрести много полезных в быту вещей: ионизаторы воздуха, антистатики для одежды, кондиционеры для волос и белья и так далее. Но статическое электричество может быть и полезным. На этом принципе сделаны пылеулавливатели на больших заводах. К заводской трубе прикреплен отрицательно заряженный стержень, и частицы дыма, которые заряжены положительно, оседают на нем. В результате уменьшается загрязнение окружающей среды.

        ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работая над темой, мне удалось достичь поставленной цели.  Я  узнал, что такое статическое электричество, с помощью опытов проверил некоторые его свойства, познакомился с интересными фактами использования статического электричества. Свою работу я считаю актуальной и перспективной. Человечество уже не одно десятилетие ищет новые источники энергии. В числе таких источников рассматривается и статическое электричество. Вот почему необходимо хорошо знать его свойства и возможности. Моя работа может быть полезна ученикам на уроках окружающего мира и физики. Проведенные мною опыты могут служить основой для показа фокусов. А конструирование в детстве различных моделей часто служит толчком для выбора профессии.

БИБЛИОГРАФИЯ

1.  Гальперштейн Л.Я. Занимательная физика: М: Издательский дом  «Росмен»,1998

2.  Пуиг М., Вивес Ж. Физика Школьный атлас: М: «Росмен»,1998

3.  Томилин А. Рассказы об электричестве: М.: Дет. лит.,1987

4.  Жуков В. Познавательные опыты в школе и дома: М: «Росмен»,2001

5.  Большая книга экспериментов/ под ред. А.Мейяни: «Издательство «РОСМЕН-ПРЕСС»,2004

6.  Т.Тит Научные забавы. Физика: опыты, фокусы и развлечения: - М:АСТ:Астрель,2008