исследовательский проект "тайны статического электричества"
опыты и эксперименты по окружающему миру (подготовительная группа) на тему

    Однажды, когда мы с сестренкой играли с воздушными шарами, я увидел как у Полины (так зовут мою сестренку) от шарика волосы стоят дыбом. Потом, посмотрев в зеркало, увидел, что со мной творится тоже самое. Вот тогда то и возник у меня вопрос «Что же это такое?». Мама сказала мне, что это электризация.

 Так появилась тема моего исследования «Тайна электричества в воздушном шарике»  

Объект исследования: статическое электричество

Предмет исследования: воздушные шарики

Цель: Узнать, что такое статическое электричество и понять причины возникновения статического электричества с помощью воздушного шарика.

Задачи:

• Понять, что такое электричество.
• Узнать, может ли заряд переходить с одного предмета на другой.
• Показать, что предметы заряженные одинаковым зарядом отталкиваются друг от друга, а заряженные разными зарядами наоборот притягиваются.

Гипотеза: поможет ли мне шарик разгадать тайну статического электричества.

Вместе с моим воспитателем мы определили, что такое электричество.

Электричество, которое мы используем в домах, течет по проводам и называется электрическим током. Поступая в лампу, ток заставляет ее давать свет.

Почти все электричество, которое мы используем дома, производится на электростанциях. Там топливо – уголь или нефть – сжигается, и его тепловая энергия, раскручивая генератор, преобразуется в электричество.

 Есть вид электричества, которое не течет по проводам. Его обычно называют статическим, то есть «неподвижным». Такое электричество может заставить твои волосы встать дыбом! Тебе наверняка приходилось встречаться с этим явлением, причесываясь пластмассовой расческой, особенно в сухой, морозный день.

Как же это происходит? Дело в том, что все предметы и вещества на земле состоят из маленьких частиц ( невидимых нашему глазу) их называют АТОМАМИ.

В центре каждого атома находится ядро. Ядро состоит из ПРОТОНОВ и НЕЙТРОНОВ, а вокруг  атома вращаются ЭЛЕКТРОНЫ.

Протоны, нейтроны и электроны отличаются друг от друга тем, что имеют разные заряды:

ПРОТОН имеет положительный заряд «+»

ЭЛЕКТРОН имеет отрицательный заряд « - «,

НЕЙТРОН вообще не имеет заряда

Но есть предметы, например - волосы, шерсть, которые очень легко теряют свои электроны,  в результате трения они легко переходят на другие предметы.

1 опыт:  «Электричество из головы»

Посмотрим, как электроны с волос перейдут на шарик.

Действия: Надуем небольшой воздушный шарик. Потрем шарик о волосы и попробуем дотронуться шариком до различных предметов в комнате. Получился настоящий фокус! Шарик начинает прилипать буквально ко всем предметам в комнате: к шкафу, к стенке, а самое главное – ко мне. Почему?

Вывод: Это объясняется тем, что все предметы имеют определенный электрический заряд. Но есть предметы, например - волосы, которые очень легко теряют свои электроны. В результате трения между шариком и волосами происходит разделение электрических разрядов. Часть электронов с волос перейдет на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы  приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет  к себе. Но если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу. Шарик упадет.

2 опыт:  «Поссорились и помирились»

Попробуем, показать, как ведут себя шарики, когда они заряжены одинаковым электрическим зарядом и когда   разным.

Действия: Привязываем два шарика за нитки к палке. Сначала трем оба шарика о голову и видим, что они отталкиваются друг от друга. Затем трем шарики друг о друга и наблюдаем, как шарики друг к другу притягиваются.

Вывод: шарики, потёртые о голову, заряжаются зарядом одного знака, а потёртые друг о друга – зарядами разного знака.  Одинаково  заряженные тела отталкиваются, разноимённо заряженные – притягиваются.

Вывод:  Статическое электричество не очень опасное, тихое, незаметное. Оно живет повсюду, само по себе, и если его поймать, то с ним можно очень интересно поиграть.

Мне понравилось проводить опыты, 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».

Гипотеза подтвердилась, шарик действительно помог мне понять, что такое статическое электричество.

  ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ РОДИТЕЛЕЙ

   Во всех проводимых в этом разделе опытах мы используем статическое электричество. Электричество называют статическим, когда ток, то есть перемещение заряда, отсутствует. Оно образуется за счет трения объектов. Например, шарика и свитера, шарика и волос, шарика и натурального меха. Вместо шарика иногда можно взять гладкий большой кусок янтаря или пластмассовую расческу. Почему мы используем в опытах именно эти предметы? Все предметы состоят из атомов, а в каждом атоме находится поровну протонов и электронов. У протонов заряд - положительный, а у электронов -  отрицательный. Когда эти заряды равны, предмет называют нейтральным, или незаряженным. Но есть предметы, например, волосы или шерсть, которые очень легко теряют свои электроны. Если потереть шарик (янтарь, расческу) о такой предмет, часть электронов перейдет с  него на шарик, и он приобретет отрицательный статический заряд. Когда мы приближаем отрицательно заряженный шарик к некоторым нейтральным предметам, электроны в этих предметах начинают отталкиваться от электронов шарика и перемещаться на противоположную сторону предмета. Таким образом, верхняя сторона предмета, обращенная к шарику, становится заряженной положительно, и шарик начнет притягивать предмет к себе. Но, если подождать подольше, электроны начнут переходить с шарика на предмет. Таким образом, через некоторое время шарик и притягиваемые им предметы снова станут нейтральными и перестанут притягиваться друг к другу.

Что такое статическое электричество?

Почему так происходит?

Всему причина

СТАТИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Для того, чтобы разобраться, что же все таки такое статическое электричество, поговорим немного о природе материи. Или, другими словами, из чего состоят предметы вокруг нас.

МАТЕРИЯ СОСТОИТ ИЗ АТОМОВ

Возьмем кольцо из чистого золота. Разрежем его пополам и уберем одну половину. Оставшуюся половину разрежем еще раз и снова уберем половину. Будем повторять так до тех пор, пока не получим совсем маленький кусочек золота, который не возможно будет увидеть без микроскопа. Тем не менее это по прежнему будет кусочек золота. Если мы будем продолжать делить этот кусочек вновь и вновь, то получим самую малую частицу золота, которая только возможна. Она называется, атом. Если разделить атом на другие, более мелкие частицы, это уже не будет золото.

ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ АТОМ?

Итак, из чего же сделан атом? В центре каждого атома находится ядро. Ядро состоит из двух видов мельчайших частиц, называемых протонами и нейтронами.

Вокруг атома вращается другой вид частиц – электроны.

В настоящее время известно 115 видов атомов, которые отличаются друг от друга потому, что имеют различное количество протонов, нейтронов и электронов.

Строение атома схоже со строением нашей солнечной системы. Ядро является центром атома, подобно тому как солнце является центром солнечной системы. Электроны вращаются вокруг ядра, так же как планеты вокруг солнца. Ядро значительно больше чем электроны, которые находятся от него на значительном расстоянии. При этом большая часть атома это пустое пространство. Хотя эта модель не совсем точна, она вполне подходит для того чтобы понять природу статического электричества.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЗАРЯДЫ

Протоны, нейтроны и электроны имеют несколько очень важных отличий друг от друга. Они имеют свои уникальные свойства и характеристики. Одно из этих свойств называется электрическим зарядом. Протоны обладают положительным зарядом, электроны отрицательным, а нейтроны вообще не имеют заряда (нейтральны). Заряд одного протона равен по модулю заряду электрона. По этому когда количество протонов и нейтронов в атоме одинаково, суммарный заряд в атоме равен нулю. Атом нейтрален.

ЭЛЕКТРОНЫ МОГУТ ПЕРЕМЕЩАТЬСЯ

Протоны и нейтроны в ядре связаны очень сильной связью. Обычно ядро не меняет своего состояния. Электроны на внешней оболочке атома, наоборот, имеют довольно слабую связь с атомом. Они могут передвигаться от атома к атому. Атом, который теряет электроны, имеет польше положительно заряженных частиц (протонов) чем отрицательных (электронов). Этот атом приобретает положительный заряд. Атом, который присоединяет к себе электроны, имеет больше отрицательных частиц чем положительных. Этот атом получает орицательный заряд. Заряженные атомы называются ионами.

Атомы некоторых материалов удерживают свои электроны очень сильно. Электроны в этих материалах не могут свободно перемещаться. Такие вещества называют изоляторами. Пластик, ткань, стекло и сухой воздух являются хорошими изоляторами. Другие материалы удерживают электроны гораздо слабее. Такие вещества называют проводниками. Большинство металлов – хорошие проводники.

Каким образом можно переместить электроны с одного места на другое? Самый распространенный способ это потереть два предмета между собой. Если они сделаны из разных материалов и оба являются изоляторами, электроны могут перейти из одного предмета в другой. Чем больше тереть, тем больше перейдет электронов, тем больше увеличится заряд предметов. Ученые предполагают, что электроны переходят из одного предмета в другой не за счет трения, трение просто увеличивает площадь соприкосаемых поверхностей.

Статическое электричество это разбаланс положительных и отрицательны зарядов.

ЗАРЯДЫ ПРИТЯГИВАЮТСЯ

Иногда заряды ведут себя интересным образом. Вы когда нибудь слышали о том, что противоположности притягиваются? Это правда. Два предмета с разноименными зарядами (положительным и отрицательным) будут притягиваться. Два предмета с одноименными зарядами (положительными или отрицательными) будут отталкиваться друг от друга.

Заряженные предметы могут притягивать и нейтральные (не заряженные) предметы. Подумайте о том, каким образом можно приклеить шарик к стене. Если вы зарядите его (например трением), шарик приобретет дополнительные электроны и будет иметь отрицательный заряд. Прислонив шарик к нейтральному предмету, вы заставите заряды в этом предмете двигаться. Если этот предмет проводник, то лишние электроны начнут перемещаться как можно дальше от шарика. Если предмет диэлектрик то электроны в нем не смогут свободно перемещаться. В этом случае электроны в молекулах и атомах поверхностного слоя данного предмета развернутся в противоположную от шарика сторону и в этом слое образуется положительный заряд. А так как, как мы уже выяснили разноименные заряды притягиваются, шарик приклеится к стене. По крайней мере до тех пор пока в шарике будут оставаться лишние электроны.

Итак, почему же все таки нас щелкает электричеством? Или наши волосы имеют заряд статического электричества? Когда вы снимаете с себя шерстяную шапку, она трется о ваши волосы. Электроны с волос переходят в шапку. Следовательно каждый волос на вашей голове приобретает положительный заряд. Как известно, предметы заряженные одноименными зарядами отталкиваются. Именно по этому ваши волосы пытаются оттолкнутся друг от друга как можно дальше, на столько на сколько это возможно. Максимальное расстояние между волосами будет если они будут стоять "дыбом".

Когда вы идете босиком по ковру, электроны перемещаются с ковра на вас. Следовательно сейчас уже вы имеете дополнительные электроны (отрицательный заряд). Вы прикасаетесь к металлической дверной ручке и .........БА-БАХ!!! Дверная ручка сделана из металла, а металл это проводник. Электроны перескакивают с вашей руки на ручку. Происходит щелчок, как будто вас ударило электрическим током.

Обычно статическое электричество проявляет себя зимой, когда воздух очень сухой. Летом воздух гораздо более влажный. Пары воды в воздухе помогают электронам быстрее "уйти" от вас, следовательно вы не можете накопить на себе большой электрический заряд.