Научно-практическая конференция «Шаг в будущее-2022»

Россия, Забайкальский край, Могойтуйский район, поселок Могойтуй

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

 «Могойтуйская средняя общеобразовательная школа №1 имени В.Р.Гласко»

Симпозиум 2. Естественные науки и современный мир

Секция «Физика и познание»

КОВРИК БУДУЩЕГО «ХАРУУЛ»

Автор:

Дугаржапова Баясана Баторовна

Россия, Забайкальский край, пгт. Могойтуй

МАОУ «МСОШ №1 имени В.Р.Гласко», 8 класс

Научный руководитель:

Дарижапова Баирма Чингисовна,

учитель физики

МАОУ «МСОШ №1 имени В.Р.Гласко»

Я, Дарижапова Баирма Чингисовна подтверждаю, что данный проект содержит не более 22 страниц, из них текст статьи и список литературы содержат не более 11 страниц, приложения - не более 10 страниц _____________ подпись

пгт. Могойтуй, 2021

Тема «Коврик будущего «ХАРУУЛ»»

Дугаржапова Баясана Баторовна

Россия, Забайкальский край, Могойтуйский район, поселок Могойтуй

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Могойтуйская средняя общеобразовательная школа №1 имени В.Р.Гласко»

8 класс

Аннотация

Цель исследования: Сконструировать коврик будущего Харуул, используя законы физики

Задачи исследования:

1. Подобрать и изучить теоретический материал по теме исследования

2.Определить и приобрести необходимые материалы, инструменты и оборудование.

3.Собрать электро-звуковую установку для демонстрации коврика Харуул

4. Провести испытание собранного изделия.

Методы исследования:

1. Изучение литературы и работа с информацией из сети Интернет;

2. Практическая работа

3. Обобщение результатов работы

Полученные данные и выводы:

1. Изучив электрические явления, схемы электрической цепи, законы, соединения проводников удалось собрать электро-звуковую установку.

2. Удалось провести испытание собранной установки на окружающих

Тема «Коврик будущего «ХАРУУЛ»»

Дугаржапова Баясана Баторовна

Россия, Забайкальский край, Могойтуйский район, поселок Могойтуй

Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение

«Могойтуйская средняя общеобразовательная школа №1 имени В.Р.Гласко»

8 класс

План исследований.

Актуальность: Мой дом — моя крепость. Старая английская мудрость, определяющая важность безопасности жилья, в наше время обретает особую актуальность. Согласно результатам опроса, который провел Всероссийский центр изучения общественного мнения в 2020 году, при определении качества жизни большинство россиян ставят параметр безопасности на третье место — он уступает место только здоровью и взаимоотношений в семье, и ценится выше стабильного заработка. Таким образом, система безопасности становится неотъемлемой частью жизни большей части населения. Особенно для пожилых людей, проживающих в сельской местности.

Проблема: С возрастом люди плохо начинают слышать, становятся рассеянными, а охранные системы очень дорого стоят, зачастую пенсионеры не могут себе позволить приобрести такую систему.  

Гипотеза: Предположим, что простейшую недорогую систему безопасности можно сконструировать из подручных средств.

Новизна: В ходе работы были изучены электрические явления, с помощью которых сконструирована простейшая модель охранно-звуковой системы для пожилых людей.

Практическая значимость: Собранный коврик будущего будет использоваться в доме у бабушки с дедушкой. С ее помощью можно будет знать, когда кто-то приходит.

Предмет: Законы физики

Объект: Электро-звуковая система «Харуул»

Научная статья

В современном мире мы постоянно с ним сталкиваемся на бытовом уровне и уже не можем представить свою жизнь без компьютера, телевизора, холодильника, электроосвещения. Все эти приборы, насколько известно, работают благодаря электрическому току и окружают нас повсеместно. Слово «электрический» происходит от греческого слова «электрон», что в переводе означает «янтарь» (Рисунок 1)[1].

Первые наблюдения электрических явлений относят к 5–6 вв до н. э. Считается, что Фалес Милетский (Рисунок 2. Древнегреческий философ и математик из Милета) впервые пронаблюдал электрическое взаимодействие тел. Он провел следующий опыт: натер янтарь мехом, затем приблизил его к небольшим телам (пылинкам, стружке или перьям) и пронаблюдал, что эти тела стали притягиваться к янтарю без объяснимой на то время причины.

Смоделируем аналогичные опыты с электрическим взаимодействием тел, для этого возьмем мелко нарезанную бумагу, стеклянную палочку и лист бумаги. Если натереть стеклянную палочку о лист бумаги, а затем подвести ее к мелко нарезанным бумажкам, то будет виден эффект притяжения мелких кусочков к стеклянной палочке (Рисунок 3).

Интересен тот факт, что впервые такой процесс был достаточно полно объяснен только в 16 веке. Тогда стало известно, что существует два вида электричества, и они взаимодействуют друг с другом. Понятие электрического взаимодействия появилось в середине 18 века и связано с именем американского ученого Бенджамина Франклина (Рисунок 4). Именно он впервые ввел такое понятие, как электрический заряд [2].

Если потереть палочку листом бумаги, а затем прикоснуться ей к железному стержню, то будет заметно явление отталкивания полосок бумаги султана друг от друга, причем, если повторить натирание и прикосновение несколько раз, то будет видно, что эффект усиливается. Наблюдаемое явление называют электризацией (Рисунок 5).

В конце 18 века ученые пришли к выводу, что электрические заряды делятся на 2 типа: положительные и отрицательные. Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются.

Когда мы изучали тепловые явления, то обсуждали вопрос: есть вещества, которые очень быстро и хорошо передают тепло, а есть вещества, которые очень плохо передают тепло. То же самое можно сказать об электрических свойствах. Есть вещества, которые пропускают электрические заряды достаточно хорошо, и такие вещества называются проводниками (почва, графит, растворы, расплавы, жидкости, металлы.) Металлы считаются наиболее хорошими проводниками электрического заряда.

Вместе с тем, есть вещества, которые достаточно плохо проводят электрические заряды. Это, в первую очередь, газы, которые проводят электрические заряды очень плохо. А также различные пластмассы, смолы, стекло, эбонит, янтарь, фарфор, резина.

Вещества, которые плохо пропускают электрические заряды, называются диэлектриками, или изоляторами (от итальянского «изоляро» - уединять).

Кроме того, существуют вещества, у которых меняются свойства по пропусканию электрических зарядов; такие вещества называют полупроводниками.

В 19 веке английские ученые Майкл Фарадей (1791–1867) и Джеймс Максвелл (1831–1879) (Рисунок 6, Рисунок 7) пришли к выводу, что существует отличающееся от вещества свойство материи, которое назвали электрическим полем [3]. Вокруг одного заряженного тела образуется электрическое поле и вокруг другого тела образуется свое электрическое поле, поля контактируют, и именно благодаря такому промежуточному звену передается электрическое взаимодействие между заряженными телами.

Электрические заряды при движении совершают работу. Работа при движении зарядов обеспечивает нам и горящую лампочку, и работающие электроприборы. Электрические заряды движутся только тогда, когда есть электрическое поле, то есть, электрическое поле заставляет двигаться заряды. И эти упорядоченно движущиеся заряды представляют собой электрический ток.

Условия существования электрического тока:

1. Наличие свободных электрических зарядов.
2. Наличие электрического поля, которое обеспечивает движение зарядов (в результате действия источника тока).
3. Замкнутая электрическая цепь (состоит преимущественно из проводников).

Электрическое поле появляется при наличии источника электрического тока. Источник тока совершает работу по разделению электрического заряда, но без помощи электрических сил. Неэлектрические силы, которые совершают работу по разделению заряда, называются сторонними силами.

В результате деления на контактах источника тока образуются заряды, которые и создают поле. Под действием этого поля свободные заряды, которые находятся внутри проводников, приходят в движение. Источники тока широко используются в технике и в быту. Наибольший интерес представляют так называемые гальванические элементы. В 1796 году итальянский учёный Алессандро Вольта (Рисунок 8) предложил назвать химический элемент, который создаёт электрический ток, в честь другого итальянского учёного – Луиджи Гальвани (Рисунок 9).

Наиболее распространённый гальванический элемент – батарейка. Батарейка - несколько гальванических элементов соединенных между собой и расположенных в общей коробке, а также снабжены общими контактами.

Электрическая цепь должна содержать источник тока, т. е. элемент, который создает в цепи электрическое поле и обеспечивает движение заряженных частиц, и потребитель тока, т. е. например, любой бытовой прибор: лампочку, фонарик, компьютер, телевизор, стиральную машину, холодильник. Источник тока и потребители всегда соединяются проводами (проводниками), т. е. такими элементами, которые способны проводить электрический ток и обладают большим количеством свободных заряженных частиц.

Электрическая цепь имеет следующие основные составные элементы: источник тока, потребители тока, соединительные провода, выключатель (Рисунок 11) [4].

В металлах в роли движущихся заряженных частиц выступают электроны. В других веществах это могут быть ионы или ионы и электроны. Электроны, перескакивая от одного атома к другому, движутся в том направлении, куда им указывает электрическое поле. Это движение и называется электрическим током в металлах. За направление электрического тока принимается направление движения положительных электрических зарядов.

Сила тока – это физическая величина, характеризующая электрический ток и численно равная заряду, проходящему через поперечное сечение проводника за единицу времени. Силу тока обозначают символом и определяют по формуле: , где q - заряд, проходящий через поперечное сечение проводника за время t.

Электрическое напряжение – физическая величина, которая равна работе электрического поля по перемещению единичного заряда из одной точки в другую - , где А – работа электрического поля по перенесению электрического заряда.

Физическая величина, характеризующая свойство проводника влиять на протекающий по нему электрический ток, называется электрическим сопротивлением - , где ρ – удельное электрическое сопротивление, ℓ - длина проводника, Ѕ- площадь поперечного сечения.

Закон Ома для участка цепи: . Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого участка и обратно пропорциональна электрическому сопротивлению данного участка цепи.

Прибор, основанный на сопротивлении проводника, называется резистором. Главное свойство проводника – это наличие у него электрического сопротивления. 

Последовательным соединением называется соединение, когда элементы идут друг за другом, чередуются (Рисунок 12). Естественно, в электрических цепях обычно используется смешанное соединение, то есть комбинация последовательного и параллельного соединений [5].

Параллельным соединением проводников называется такое соединение, при котором начала и концы проводников соединяются вместе (Рисунок 13).

Электрические цепи всегда рассчитаны на определённую силу тока. Если по этой или иной причине сила тока в цепи становится больше допустимой, то провода могут значительно нагреться, а покрывающая их изоляция – воспламениться. Причиной значительного увеличения силы тока в сети может быть или одновременное включение мощных потребителей тока (например, электрических плиток), или короткое замыкание [6].

Практическая часть

Оборудование: лист ДВП, кусок линолеума, скотч, губки для посуды, батарейки, пластины из нержавеющей стали, дверной замок, паяльник, провода, 2 больших самореза, отвёртка, ножовка, карандаш, ножницы по металлу, ножницы.

1. Сначала рисуем схему электрической цепи
2. Вырезаем основу для коврика из ДВ        
3. Клеим скотчем кусок линолеума к основе из ДВП
4. Нарезаем полосы из нержавеющей стали с помощью ножниц по металлу.

5. Саморезами прикручиваем две полосы к деревянной основе.

6. Разбираем дверной замок    
7. Находим контакты выключателя музыки
8. Припаиваем к этим контактам два провода

9. Очищаем места припоя на полюсах из нержавеющей стали
10. Конец первого провода припаиваем к верхней полосе, а второго провода к нижней

11. Собираем обратно дверной замок, выводя провод в дырочку из-под кнопки

12.Вначале проверяем работоспособность схемы электрической цепи

13. Приклеиваем шесть губок для мытья посуды к основе. Они выполняют роль пружины.

14.Установка готова!

Заключение

Таким образом, в ходе исследования была доказана гипотеза: удалось сконструировать коврикс помощью подручных средств, используя знания электрических явлений, схемы электрических цепей, законы, соединения проводников.

Также удалось провести испытание собранной установки, охранно-звуковой системы, коврик «ХАРУУЛ» на окружающих.

Список литературы

1. Перышкин А.В. Физика. 8 кл.: учебник/А.В.Перышкин,-2-е изд., стереотип,-М.:Дрофа,2014.-237 с.
2. Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. С древнейших времён до конца XVIII века. — Изд. 3-е. — М.: ЛКИ, 2010. — 352 с. 
3. Дорфман Я. Г. Всемирная история физики. С начала XIX до середины XX века. — Изд. 3-е. — М.: ЛКИ, 2011. — 317 с. 
4. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи. — М.: Гардарики, 2002. 
5. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. Физика 8 / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. – М.: Мнемозина, 2012
6. Короткое замыкание // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.