Электричество составная часть природы

Муниципальное  казенное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №29»

                            Электричество  составная часть природы

исследовательский проект по физике

Лазукова Татьяна, ученица 2-б класса

Бехтольд Людмила Григорьевна,

Учитель начальных классов

г. Миасс

2015г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………… 3-4 стр.

 I.Основная часть

1.1. История  электричества……………………………………………  4-6 стр.

1.2. Что такое электричество? …………………………………………  6-8 стр.

1.3. Источники тока ...…………...……………………………………… 8-9 стр.

1.4. Где живёт электричество? ………………………………………… 9-10стр.

II.Экспериментальная часть

2.1  Эксперименты с электричеством…………………………………..10-16стр.

Вывод         …………………………………………………………...     16-17стр.

Список  литературы……………………………………………………  18 стр.

Приложение                   ………………………………………………….19 стр.

ВВЕДЕНИЕ

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 увидеть, как между человеком  и свитером проскакивают искры, и слышится тихий треск. А сверкающая молния?

 Оказалось причина этого явления - электричество. А можно ли самой, опытным путем, «добывать» электричество? Что это такое?

Цель проекта: выяснить, что такое электричество, что такое электрический ток, что такое электрическое напряжение, когда оно возникает, как образуется электричество, как оно попадает в дома.

Объектом исследования является электричество.

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:

1. Теоретический ( анализ литературы)
2. 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 – волшебник..

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

I.Основная часть

1.1 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.

1.2 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.

1.3 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.

1.4 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.

II. Экспериментальная часть

2.1 Эксперименты с электричеством

Методики и методы исследования

Цели: получить знания об электризации тел.

Цель всей нашей исследовательской работы – не столько добиться собственных научных результатов, сколько получить основные знания, умения, навыки в области методики и методов научного исследования.

        Опыт № 1 — Опыт с расческой и волосами.

Вы наверняка расчесывали пластмассовой расческой только что просохшие после мытья волосы и слышали легкое потрескивание, а если проделаете этот опыт в темноте перед зеркалом, то увидите, как между волосами и расческой проскакивают небольшие искорки. В результате можно услышать слабое потрескивание, а сами волосы встают дыбом. Это интересное явление заметили давно. Впервые его описал Фалес Милетский. Древние ткачи заметили удивительную особенность янтаря — янтарное веретено для пряжи, если его потереть о шерсть, притягивает пушинки и мелкие предметы. Древние считали, что это особый дух. «Янтарь» - по-гречески «электрон». От этого слова и произошло название «электричество». Также этим свойством обладают и многие другие вещества.

        Опыт № 2 — Опыт со стеклянной палочкой и листом бумаги или с тонкой полиэтиленовой пленкой.

Потрите стеклянную палочку о лист бумаги или о тонкую полиэтиленовую пленку. Тела станут прилипать друг к другу. Это взаимодействие называется электростатическим, а палочка стала называться наэлектризованной. Электризуются сразу два тела: лист бумаги (или полиэтиленовая пленка) и палочка.

        Опыт № 3 — Опыт со стеклянной палочкой и кусочками бумаги.

Разорвите на мелкие части небольшой кусок тонкой бумаги. Стеклянной палочкой прикоснитесь к кусочкам бумаги, лежащим на столе, и поднимите палочку — бумажные кусочки останутся лежать на столе. Теперь зарядим стеклянную палочку, потерев её о лоскуток или лис газеты. Поднесем палочку к листочкам бумаги. Что мы видим! Листочки прилипают к палочке, причем они начинают «реагировать» ещё до соприкосновения с ней. Значит, в результате соприкосновения и трения палочка приобрела новое качество — она стала притягивать к себе легкие тела с силой, значительно превышающей силу гравитации.

«Что же это за явление? Это взаимодействие называется электростатическим, а палочка стала наэлектризованной. Электризуются два тела: лист бумаги (или полиэтиленовая пленка) и палочка. (Мы проводили Опыт №2). А также, заряд, создавая вокруг себя электрическое поле, действует на расстоянии на эти листочки бумаги и электризует их

        Опыт № 4 — Электрический спрут

Делать спрута будем из газеты. Отрежем от края газетного листа полосу шириной 8 см и нарежь из нее восемь «щупалец». Только не до конца режем, иначе получится не спрут, а лапша!

Настоящий спрут без воды гибнет. А наш бумажный спрут совершенно не терпит даже малейшей сырости. Разложим расправленного сухого спрута на сухом столе и наэлектризуем его, проводя платяной щеткой по ходу щупалец.

Наэлектризованного спрута поднимем левой рукой, свернув неразрезанную сторону листа в колечко. Щупальца будут висеть книзу… И что мы видим! Что это с ними? Смотрите, они растопырились колоколом, словно готовясь захватить добычу!

А теперь засунем правую руку снизу внутрь этого колокола! Конечно же, щупальца спрута немедленно ее схватят, облепят.

Этот веселый опыт заставляет кое о чем задуматься. Наэлектризованные щупальца схватили руку? Правильно, они к ней притянулись: ведь электричество притягивает. Но вот почему они с самого начала колоколом растопырились? Они же ведь должны бы были один к другому притянуться,   слипнуться?

        Опыт № 5 — Трубочки с карандашами

Возьмем две пластиковые трубочки и два карандаша. Положим карандаши на стол параллельно на расстоянии 5-6 сантиметров. Две трубочки протрем шерстяной тканью. Одну из трубочек положим поперек карандашей, а вторую трубочку вертикально поднесем (не касаясь) к первой трубочке. Важно хорошо натереть именно тот участок трубочки, который ближе всего к лежащей трубочке. Что мы видим! Первая трубочка будет катиться по карандашам, как по рельсам.

А если взять стеклянную палочку, которую натерли о лоскуток. Как ведет себя трубочка?  Изменилось ли направление движения? Да! Трубочка покатиться вслед за стеклянной палочкой, даже если мы отведем её подальше.

Это происходит потому, что трубочки зарядились отрицательно, а стекло — положительно.

Мы сделаем вывод, одинаково заряженные предметы отталкиваются, а разно заряженные — притягиваются.

        Опыт № 6 — Две гильзы.

Из упругой металлизированной пленки – для упаковки цветов, печенья, чипсов и т.п. – вырежьте небольшую полоску 3,5-4 см. Оберните ее вокруг незаточенного конца круглого карандаша, а кончик скрутите фантиком. Привяжите к кончику нитку длиной 30–40 см. Второй конец нитки закрепите на ковровом колечке или скрепке. Сделайте две такие гильзы. Сделайте также две гильзы из папиросной бумаги и еще один комплект – из пенопласта или пластика. В пенопласт легко воткнуть булавку, а к головке булавки удобно крепить нитку.

Подвесим на стойке на небольшом расстоянии друг от друга две гильзы. Для каждой сделаем отдельное узкое крепёжное кольцо из изоленты (клейкой стороной наружу). Отрегулируйте длину нити – гильзы должны висеть на одном уровне. Зарядите одну из них. Другую начинайте приближать. Если гильзы закреплены на кольцах, то это нетрудно сделать. В первый момент они притянутся друг к другу, прикоснутся и резко разлетятся в разные стороны. Продолжайте сближать колечки до полного их соприкосновения, однако гильзы останутся разведенными, под углом друг к другу. Еще раз убеждаемся: одинаково заряженные тела отталкиваются.

Между гильзами поместите палочку, имеющую тот же знак заряда, – гильзы разойдутся на больший угол. Перемещайте палочку – и гильзы будут ее “сопровождать”. В этом опыте мы имеем три одинаково заряженных тела, отталкивающихся друг от друга.

Поместите гильзы на некотором расстоянии друг от друга. Зарядите одну из них. Чтобы определить, какая из них заряженная, достаточно поднести к гильзе руку: незаряженная гильза не будет реагировать на руку, а заряженная притянется к руке!

        Опыт №7 Электрический шарик

Очень зрелищны опыты с воздушными шариками.

 - Наэлектризуйте шарик, потерев его о волосы. Приподнимая шарик над головой, вы почувствуете, как за ним тянутся волосы. Чем не султанчик?

 - Проверьте, как прилипают к наэлектризованному шарику мелкие предметы: бумажки, нитки, металлическая фольга и пр. Эффект получается больше, чем от наэлектризованной палочки. Если вы будете проводить опыт с сахарным песком, солью, мукой, то шарик покроется “снегом”.

 - Наэлектризованный шарик прислоните к вертикальной стенке или к потолку – он будет долго висеть в таком положении.

 - Возьмите два воздушных шарика. Наэлектризуйте их и положите на гладкую поверхность стола. Шарики будут отталкиваться друг от друга и препятствовать сближению. Обратите внимание: на стол они ложатся наэлектризованной стороной.

 - Возьмите нитки наэлектризованных шариков в одну руку. “Строптивые” шарики разлетаются в разные стороны. (Этот опыт может не получиться с “тяжелыми” воздушными шариками.)

        Опыт № 8. Батарейки зажигают лампочку.

Начинаем эксперимент:

1. Нарежем три одинаковых куска медного провода и удалим около половины сантиметра изоляции с обоих концов.
2. Подключим один провод к положительной стороне сухой батарейки и закрепим его изолентой.
3. Другой конец подключим к правой стороне лампочки.
4. Подключим еще один провод к отрицательной стороне сухой батарейки и закрепим его изолентой.
5. Другой конец провода подключим к левой стороне лампочки.
6. Разрежем третий кусок проволоки на две равные части и подключим один конец к правой стороне переключателя.
7. Далее приложим другой конец к левой стороне лампочки.

Наблюдение:  Как открывать и закрывать электрическую цепь? Когда Вы выключаете переключатель, что происходит?

Результат: Частями электрической цепи в физическом опыте «Электрическая цепь» являются: сухая батарейка, провода, переключатель и лампочка. Вы можете открывать и закрывать электрическую цепь с помощью переключателя. Когда какая-либо часть отсутствует, электричество не будет течь и физический опыт «Электрическая цепь» будет не возможен.

        Опыт № 9 Проводники и изоляторы.

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.

Как узнать, какие материалы являются проводниками, а какие изоляторами? Попробуй провести один несложный опыт. Используем материалы из опыта № 8.

Отсоединим один из проводов. В результате цепь разомкнется и лампочка погаснет. Теперь возьмем 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.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Электричество является составной частью ПРИРОДЫ, окружающего МИРА. Оно присутствует во всём: в каждой частичке нашей ПЛАНЕТЫ, в пространстве, в самом человеке.

Объединёнными усилиями всего человечества процесс познания электричества происходит стремительно.

Используя свойства электричества, человек создаёт приборы, приспособления и оборудования для улучшения условий жизни, труда, для познания окружающего мира.

Оказывается, рядом с нами столько неизвестных нам явлений!

Вывод:

1.Изучив и проанализировав литературу по данной теме, мы познакомились с понятиями «электричество», «электрический ток», «электрическое напряжение»

2. Проведя эксперименты узнали как  и когда образуется электричество, как оно попадает в дома.

3.Проведя исследовательскую работу мы доказали,  что электричество является составной частью природы, окружающего мира. Оно присутствует во всём: в каждой частичке нашей планеты, в пространстве, в самом человеке.

Наша гипотеза верна.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Горев Л. Занимательные опыты по физике. Просвещение. М. 1985г.
2. Интернет. Занимательная физика, Электричество
3. Интернет Урок по окружающему миру "Откуда в наш дом приходит электричество?"
4. Исследовательский проект «Удивительное электричество»
5. Клуб “Маленькие находчивые физики”
6. Ланина И.Я. Внеклассная работа по физике. Просвещение
7. Национальный научно-учебный центр физики частиц и высоких энергий (БГУ) 2012.March.15
8. Поваляев О.А, Надольская Я.В. Юный физик 1 Электричество.

Приложение

1.Опыт с расческой                                      2. Опыт  листом   бумаги или с  тонкой полиэтиленовой пленкой

3.Опыт со стеклянной палочкой и листом тонкой бумаги.