Научно-исследовательская работа «Чудеса электричества»

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Кулундинская средняя общеобразовательная школа №1»

Кулундинского района Алтайского края

Научно-исследовательская работа

по естественно-математическому направлению

на тему:

«Чудеса электричества»

Работу выполнил:          ученик 4А класса           Рябушенко Павел       

Руководитель: учитель начальных классов  Круглякова Алла Павловна

Кулунда - 2017

Содержание

Введение3

1.История возникновения электричества                                                                                                       5

2.Исследование                                                                                                                                                     7

2.1.Анкетирование                                                                                                                                                7

2.2.Практическая часть                                                                                                                                        8

3.Роль статического электричества в окружающей среде                                                                       11

3.1.Когда электризация тел вредна                                                                                                               11

3.2. .Когда электризация тел полезна                                                                                                           12

Заключение                                                                                                                                                          14

Список, используемой литературы                                                                                                                15

Приложение №1                                                                                                                                                 16

Приложение №2                                                                                                                                                 17

Приложение №3                                                                                      18

Приложение №4                                                                                       19

Приложение №5                                                                                       20

Приложение №6                                                                                       21

Приложение №7                                                                                       22

Приложение №8                                                                                       23

Приложение №9                                                                                               24

Приложение №10                                                                                       25

Введение

Однажды, когда я гладил кота, то увидел, как между мной и котом проскакивают искры, и слышен был треск от его шерсти.

Мне стало интересно, отчего это происходит? Оказалось причина этого явления - статическое электричество. И я решил побольше узнать об этом явлении и по этой теме подготовил научно-исследовательскую работу.

Цель работы - изучить, что такое статическое электричество, найти его достоинства и недостатки, практическое использование, как в быту избавиться от статического электричества.

Гипотеза: предположим, что статическое электричество возникает в результате трения предметов друг о друга.

Задачи:

1.Провести опыты по созданию статического электричества в домашних условиях.

2.Выяснить причины возникновения статического электричества.

3.Определить положительные и отрицательные факторы статического электричества.

4.Узнать, как защитить себя от этого явления в быту.

5.Найти практическое применение статического электричества.

Объект исследования: статическое электричество.

Предмет исследования: влияние электростатических явлений на окружающие предметы.

Методы исследования:

1.Теоретический (сбор информации, сравнение, обобщение, анкетирование).

2.Практический (эксперименты по созданию статического электричества).

Актуальность исследования состоит в том, что в нашем мире почти вся жизнь связана с электричеством, а я узнал о бесплатном электричестве. В современных условиях в быту и на производстве человек подвергается воздействию искусственных статических электрических полей, но не все знают, положительные и отрицательные качества статического электричества, как защитить себя от этого явления. 

1.История возникновения электричества

Побывав в школьной библиотеке и изучив литературу (приложение №1), я узнал, что 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.

Я узнал, 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. И лишь немногим более ста лет назад люди научились использовать электрические силы природы, заставили электричество служить себе. Но уж когда выяснилось, что в нём к чему, люди так крепко «запрягли» его, так приспособили, что всего за двести лет изменили с его помощью облик всей своей жизни. Электротехника, электроника, электроэнергия, электровоз, электросварка, электростанция, электромузыкальные инструменты. Наша жизнь немыслима без электричества.

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

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 (Приложение №2). 

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.

                             2.Исследование

                              2.1. Анкетирование

Для того, чтобы выяснить знают ли мои сверстники, что такое статическое электричество, мы провели анкетирование среди учащихся 4-х классов МБОУ Кулундинская СОШ №1 по теме: «Что я знаю о статическом электричестве».(Приложение 3)

По полученным данным мы выяснили, что на вопрос: «Знаете ли Вы, что такое статическое электричество?», из 20 опрошенных положительно ответили 8 учащихся, 12 – отрицательно. На второй вопрос: «Знаете ли Вы, при каких условиях возникает статическое электричество?», отвели да 7 учащихся, 13 – нет. На третий вопрос: «Знаете ли Вы как в быту можно избавиться от статического электричества?» отвели положительно 4 учащихся, 16 – отрицательно. На последний вопрос: «Как Вы считаете, опасно ли статическое электричество?» отвели положительно 14 учащихся, 6 – отрицательно (Приложение 4).

По полученным результатам мы выяснили, что большинство моих сверстников не знают, что такое статическое электричество и как от него избавиться.

 2.2. Практическая часть

Опыты со статическим электричеством

Почему предметы электризуются? Проведём опыты.

ОПЫТ №1

Из цветной бумаги отрезали полоску и нарезали 8 полосок-щупалец. Хорошенько погладили «спрутика» шерстяной перчаткой. Наэлектризованного спрута подняли и скрутили в кольцо. Щупальца растопырились в стороны. Если засунуть руку снизу внутрь колокола, щупальца немедленно ее схватят (Приложение 5).

ОПЫТ №2.

Возьмем тазик с водой, сделаем из бумаги кораблик. Надуем шарик и потрем его о шерстяную перчатку, затем поднесем его очень близко к кораблику (Приложение 6).Что происходит? Кораблик притягивается к шарику. Медленно отводим шарик от кораблика. Кораблик движется за шариком. Это потому, что при трении шарика о шерстяную ткань, он электризуется и приобретает способность притягивать к себе тела, как магнит.

        Из дополнительной литературы и интернета я узнал, что все тела состоят из мельчайших частиц, называемых атомами. В свою очередь, в центре каждого атома находится ядро. Ядро состоит из двух видов мельчайших частиц: протонов и нейронов, а вокруг атома вращаются электроны. Протоны имеют положительный заряд, обозначаемый знаком плюс (+), электроны – отрицательный заряд, обозначаемый знаком (-), а нейроны не имеют заряда. Заряды с противоположными знаками притягиваются, заряды с одноимёнными знаками отталкиваются. Атомы содержат одинаковое количество протонов и электронов, поэтому положительные заряды уравновешиваются отрицательными. Протоны находятся в неподвижном состоянии и представляют собой ядро атома. Электроны, напротив, постоянно вращаются вокруг ядра.

Когда мы трём шарик о шерстяную ткань, отдельные электроны атомов шерсти отрываются и переходят на шарик. Шарик, получив избыток электронов, электризуется. Тело электризуется, если количество электронов в нем увеличивается или уменьшается. А когда количество заряда становится достаточно большим, происходит электрический разряд, проскакивает искра.

Опыт №3 «Танцующие хлопья».

На тарелке  мы разложили овсяные хлопья. Потерли шарик о шерстяную перчатку и поднесли его к овсяным хлопьям. Что мы видим? Приложение 7). Овсяные хлопья стали прилипать к шарику, казалось, что они подпрыгивают, а шарик притягивает их к себе. Постепенно шарик перестал притягивать хлопья и они стали падать обратно на стол. То есть в этом эксперименте заставить «танцевать» хлопья помогло мне статическое электричество. Когда я потер шарик о шерстяную перчатку, часть электронов перешла от шерсти на шарик, и он приобрел отрицательный статистический заряд. Когда я приблизил отрицательно заряженный шарик к хлопьям, электроны в них начали отталкиваться от него и перемещаться на противоположную сторону. Таким образом, верхняя сторона хлопьев, обращенная к шарику, становилась заряженной положительно, и шарик притягивал их к себе. Когда я немного подождал, электроны начали переходить с шарика на хлопья. Постепенно шарик снова стал нейтральным, и перестал притягивать хлопья. Они упали обратно на стол.

Наэлектризованные тела либо притягиваются, либо отталкиваются. Для этого проведём ещё один опыт, чтобы узнать, когда это происходит.

ОПЫТ №4.

Надуем два воздушных шарика и привяжем их к двум концам одной нити. Потрём оба шарика шерстяной тканью (Приложение 8). Возьмём за середину нити так, чтобы оба шарика повисли на одном уровне. И что мы видим? Увидим, что шарики отталкиваются друг от друга.

Но только стоит между шариками вставить лист бумаги - шарики сближаются. Это потому, что предметы, наэлектризованные одинаково, приобретают одинаковый заряд. А так как одноимённые заряды отталкиваются, то шарики, оба имеющие отрицательный заряд, удаляются друг от друга. Лист бумаги не наэлектризован, он имеет одинаковое количество отрицательных и положительных зарядов; его положительные заряды притягивают отрицательные заряды шариков.

Наши опыты позволяют сделать выводы о том, как взаимодействуют заряженные тела: тела, имеющие заряды одинакового знака, отталкиваются. Тела, имеющие заряды разного знака – притягиваются.

Изучая данный материал, я нашел «Большую энциклопедию юного экспериментатора» и мы  провели для мамы очень полезный опыт.

Опыт 5 «Сортировка»

На плоской тарелке перемешиваем соль и перец (Приложение 9).Трем шарик о шерстяную тряпку. Подносим шарик к смеси соли и перца. Что происходит? Перчинки прилипают к поверхности шарика, а соль остается на тарелке. Вот таким простым способом можно сделать эту очень сложную работу!

После изучения теоретического материала и проведения опытов, я могут объяснить, почему трещит и искрится одежда, почему раздаются щелчки, когда я глажу своего кота, почему вслед за расческой поднимаются волосы. Тела при трении электризуются. На них накапливаются заряды разного знака (положительного и отрицательного). Если на теле избыток электронов, оно заряжено отрицательно, если недостаток электронов – положительно.

3. Роль статического электричества в окружающей среде

3.1. Когда электризация тел вредна

Еще в ХIХ столетии были известны вредные действия статического электричества. В ХХ веке вредные проявления статического электричества наблюдаются чаще, так как широко применяются легко электризующиеся вещества: пластмассы, синтетические волокна, нефтепродукты и т. п. Оно способно вызвать взрыв бензина в бензобаке автомобиля, нефти в танкере, угольной пыли в шахте. Электризация происходит и в быту, и на производстве. Взаимодействие наэлектризованных тел затрудняет выполнение многих технологических операций. Например, электризация волокон вызывает их взаимное отталкивание, что мешает работе ткацких станков. Заряженную ткань трудно раскраивать. Такая ткань, кроме того, сильно загрязняется вследствие притяжения к ней частичек пыли. Для избежания вредных последствий электризации тел на производстве применяют различные методы борьбы с этим явлением: заземление оборудования, обработка материалов графитом или бронзовым порошком, увеличение влажности воздуха в помещении.

Статическое электричество широко распространено в обыденной жизни. Если, например, на полу лежит меховой ковер, то при трении об него человеческое тело может получить электрический заряд. Другим примером может служить наэлектризованная расческа. Когда человек, тело которого наэлектризовано, дотрагивается до металлического предмета, например трубы отопления или холодильника, накопленный заряд моментально разрядится, а человек получит легкий удар током. Поэтому нужно знать следующие правила, как снять статическое электричество в быту:

- обязательно заземлять бытовое оборудование;

- использовать бытовые увлажнители воздуха;

- завести в доме комнатные растения;

- делать влажную уборку помещения утром и вечером;

- регулярно проветривать помещение;

- все синтетические ткани в квартире, такие как тюль, обивка мебели, паласы должны быть обработаны антистатическим средством;

- по возможности использовать в своём гардеробе одежду исключительно из натуральных материалов;

- желательно приобретать обувь на резиновой или кожаной подошве.

Молния одним ударом может испепелить дерево, устроить пожар. Но люди давно придумали, как сберечь себя и свое жилище от этой опасности. Они изобрели громоотвод — металлический стержень, один конец которого возвышается над крышами домов, а другой проводом соединен с землей. Молния находит самый короткий путь: ударяет в стержень и, не причинив никому вреда, уходит по проводу в землю. Такие громоотводы, но большего размера я видел на работе у папы. Их устанавливают для того, чтобы не повредилось оборудование (Приложение 10).

3.2. Когда электризация тел полезна

При правильном использовании статическое электричество может приносить немало пользы.

Маляр без кисточки. Движущиеся на конвейере окрашиваемые детали, например, корпус автомобиля, заряжают положительно, а частицам краски придают отрицательный заряд, и они устремляются к положительно заряженной детали. Слой краски на ней получается тонкий, равномерный и плотный. Расход краски снижается.

Смешение веществ. Если мелкие частицы одного вещества зарядить положительно, а другого - отрицательно, то легко получить их смесь, где частицы распределены равномерно. Например, на хлебозаводе, при замешивании теста.

Ксероксы. На бумаге создается невидимый электростатический  рельеф того рисунка, который надо отобразить. Частицы краски прилипают только к заряженной области на  бумаге. Получается точная копия документа.

Медицина. Влияние статического электричества на организм человека и животного ещё до конца не исследовано. Но уже известно, что электрические разряды, которые возникают вследствие электризации одежды, для людей безвредны, а в некоторых случаях, например при заболеваниях суставов, даже полезны. В медицине статическое электричество используют при создании так называемых электроаэрозолей. Они представляют собой лекарственные вещества в виде очень маленьких заряженных капелек, которые при вдохе проникают в лёгкие человека.

Заключение

Подводя итог, можно сказать, что поставленные задачи выполнены: изучив специальную литературу и проведя опыты, мы выяснили, что такое статическое электричество, его происхождение и значение в окружающей среде. Полностью подтверждена гипотеза, согласно которой статическое электричество – это электричество, которое возникает от трения. Оно возникает в результате неравенства зарядов (отрицательного и положительного) между двумя объектами, так же и то, что это та невидимая сила, которая в ряде случаев может весьма быть полезной, тем не менее, она способна иногда причинить серьезные неприятности. 

Выводы

1.В результате проделанной работы мы узнали, когда появились первые знания о таком явлении, как электричество.

2.Изучив различные источники, мы узнали, что такое статическое электричество и почему оно образуется.

3.Узнали, что статическое электричество может приносить как и вред, так и пользу.

4.Узнали, что статическое электричество имеет широкое практическое применение в нашей жизни.

Список, используемой литературы:

1.Большая энциклопедия юного экспериментатора. – Издательство АСТ, Л. Вайткене, 2016г. – 224 с.

2. Я познаю мир: Дет. энцикл.: Физика/ Под общ. ред. О. Г.Хинн. – М.: ТКО «АСТ», 1995. – 480с.

3. Мир физики/М. М.Колтун. – Изд. Детская литература.,1987. – 271с.

4.Гальперштейн Л.Я. Занимательная физика: М: Издательский дом «Росмен»,199.

5. http://pochemu4ka.ru/ -сайт «Почемучка»

6. http://mirznanii.com/ -сайт «Мир знаний»

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Анкета

Приложение 4

Приложение 5

Приложение 6

Приложение 7

Приложение 8

Приложение 9

Приложение 10