Исследовательская работа "Как работает электрический ток"

Тематика: 

 Начальная школа

Автор работы: 

 Самарский Андрей

Руководитель проекта: 

 Аничкина Ирина Владимировна

Учреждение: 

 МБОУ СОШ №14 г. Красногорск

Класс: 

 3

Детская исследовательская работа «Как работает электрический ток?»

Гипотеза: Откуда берется электрический ток?

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 электричества и электрического тока.

2. Ознакомиться с принципом работы батарейки.

3.Собрать простейшую электрическую цепь

4. Узнать, как электричество попадает в наш дом.

Актуальность темы:

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 решил, что обязательно должен разобраться с возникающими у меня вопросами, про электричество и ток! Что и послужило основанием для выбора темы исследования.

Для их решения я выполнил следующую работу :

1) спросил у папы и провел с ним опыты;

2) прочитал детские энциклопедии;

4) искал информацию в Интернете;

5) просматривал 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.

Введение

         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.

В настоящее время не обойтись без электричества. Его мы используем постоянно. Без электричества почти ничего не работает: не работает телевизор, не горит дома лампочка, не стирает мамина стиральная машина.

Электричество – это энергия, которая переносится крошечными частицами – электронами.

Электричество — это такая невидимая сила, которая заставляет работать электрические приборы принося нам свет и тепло, на нем работают разные машины.

Мы привыкли, что электричество приходит к нам в дом по проводам от электростанций, но как же оно появляется в фонарике или телефоне из батарейки?

Меня интересовало что же внутри батарейки если она дает нам электричество.

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

Протон – это положительно, а электрон отрицательно заряженная частица

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

При трении янтаря о шерсть частицы с атомов шерсти перескакивают на атомы янтаря 

 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.  Такой вид электричества называется статическим.

 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 

 Электрический ток

 Опыт с янтарем: Потереть кусок янтаря о кусочек шерсти.

Потом я провел такой же опыт с линейкой: потер линейку о шерсть, и кусочки бумаги притянулась к ней 

 Опыт с линейкой

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

Я сделал 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  Он же изобретатель источника постоянного электрического тока.

 Алессандро Вольта (1745 – 1827)

Батарейки бывают круглые, квадратные 

 Разновидности батареек

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

 Пальчиковая батарейка

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

Строение обычной батарейки

От одного цилиндрика к другому и течет электрический ток 

 Принцип работы батарейки

Например, от одного цилиндрика по проводу ток идет в лампочку и дальше по проводу подходит к другому цилиндрику 

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. Батарейка своими руками

Для этого нам понадобились 

• прочное бумажное полотенце;

• пищевая фольга;

• ножницы;

• медные монеты;

• соль;

• вода;

• маленькая лампочка;

• два изолированных медных провода.

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.

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.

Этап 1

2. Залили в «киндеры» уксус (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 

 Этап 3

4. Подсоединили один провод к саморезу, а второй к медной проволке 

 Этап 4

5. Подсоединили провода к лампочке 

Этап 5

Лампочка не загорелась, а диод горел хорошо 

 Этап 6

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

В лимон и картошку воткнул медную и цинковую пластины и измерил напряжение вольтметром 

 Опыт с картошкой

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

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

Еще я узнал, 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 

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

Таким образом, я пришел 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.

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 узнал :

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

2. Дальше электричество движется по линии электропередач под сильным напряжением.

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.

Я попросил родителей показать мне, откуда и как электричество приходит в наш дом 

На гидроэлектростанции для вращения турбины генератора используют энергию воды.

На атомной электростанции используют энергию тепла, выделяемой при ядерной реакции 

А ещё есть ветровые электростанции,  солнечные  и многие другие.

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 

 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 узнал:

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

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

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

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 сделал 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. https://www.kindergenii.ru;

3. https://detskiychas.ru;

4. https://www.kostyor.ru;

5. https://pochemuha.ru;

6. https://www.xliby.r